【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 . 7 8 8 1 8 9 1 . 4 0 7 2 82 0 r w 0 . 1 1 7 2 2 5 8 . 5 3 0 6 0 7 1 . 6 0 3 9 2 7三、砂巖酸化增產(chǎn)原理 53 53 三、砂巖酸化增產(chǎn)原理 54 54 酸液進(jìn)入孔隙或裂隙與巖石發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或縫壁 ，增大孔隙體積，擴(kuò)大裂縫寬度，改善流體滲流條件。 酸液溶蝕孔道或裂縫中的堵塞物 ，或破壞堵塞物的結(jié)構(gòu)使之解體，然后隨殘酸液一起排出地層，起到疏通流道的作用，恢復(fù)地層原始滲透能力。 三、砂巖酸化增產(chǎn)原理 55 55 研究課題 儲(chǔ)層傷害原因及傷害程度分析 計(jì)算結(jié)果表明 ： 污染地層：在污染半徑一定時(shí)，污染程度由輕到重，在酸化解除污染后，所獲得的增產(chǎn)倍比值也在逐漸增大。這說(shuō)明基質(zhì)酸化對(duì)存在污染的井是極有效的。 無(wú)污染地層：進(jìn)行基質(zhì)酸化處理，效果甚微。 地層沒(méi)有受到污染堵塞，一般不進(jìn)行基質(zhì)酸化處理。 三、砂巖酸化增產(chǎn)原理 56 56 四、砂巖酸化原理 洗井 注前置液 注處理液 注后置液 注頂替液 頂 替 液 后 置 液 處 理 液 前 置 液 地 層 井 筒 57 57 前置液 (1)頂替井筒中的原有積液到油套環(huán)空或排出地面； (2)頂替走近井帶的地層水，避免 Na2SiF H2SiF6沉淀； (3)優(yōu)先溶解碳酸鹽類，減輕 CaF2沉淀，并保持低 pH值；同時(shí)，避免浪費(fèi)較昂貴的 HF等處理液； (4)降低井溫及地層溫度，避免添加劑高溫失效及降低酸巖反應(yīng)速度。 四、砂巖酸化原理 58 58 處理液 注入儲(chǔ)層的主體酸液，溶解地層礦物及膠結(jié)物、堵塞物等，改善地層滲透性 后置液 隔離處理液和頂替液； 加入添加劑可幫助處理液的返排，恢復(fù)地層固相及沉淀性酸反應(yīng)生成物的親水性，提高原油的相對(duì)滲透率，防止乳化。 頂替液 將井筒中早先注入液頂入地層 四、砂巖酸化原理 59 59 四、砂巖酸化原理 常用酸液體系表 60 60 組成 成分 礦物 化學(xué)組成石英 S i O2長(zhǎng)石類正長(zhǎng)石微斜長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石Si3A l O8K Si3A l O8NaSi2 3Al1 2O8(N a ， Ca )砂粒 ( 碎屑礦物 )云母類黑云母白云母綠泥石(A l S i8O10) K (M g ， F e )3(O H )2(A l S i8O10) K ( A l )3(O H )2(A l S i3O10)M g5( A l ， F e )(O H )8粘土類( 泥質(zhì)膠結(jié)物 )高嶺石伊利石蒙脫石Al4( S i4O10)(O H )8Si4 X A lXO10 (O H )2KxAl2( 189。 Ca ， N a )0 . 7( A l M g ， F e )4( S i ，A l )8O20(O H )4nH2O碳酸鹽類方解石白云石鐵白云石Ca CO3Ca M g ( CO3)2Ca (M g ， F e )(C O3)2硫酸鹽類石膏硬石膏Ca S O4 2H2OCa S O4S i O硅質(zhì)膠結(jié)物氧化硅硅酸鹽類氧化鐵( 鐵質(zhì)膠結(jié)物 )F e O ， Fe2O3， Fe3O4膠結(jié)物其它鹽 N a Cl四、砂巖酸化原理 61 61 酸化溶解物 基質(zhì)礦物 堵塞物 (傷害物 ) 主要使用的酸液 HF+HCl NH4F amp。 HCl 反應(yīng)特點(diǎn) 多礦物反應(yīng) (石英 長(zhǎng)石 粘土 碳酸鹽 ) 多孔介質(zhì)中 四、砂巖酸化原理 62 62 存在問(wèn)題 反應(yīng)速度快 沉淀物易產(chǎn)生 (二次傷害 ) 儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)破壞 液體置放（分流） 研究方向 酸液及添加劑 沉淀物的預(yù)防 優(yōu)化設(shè)計(jì) (工藝和參數(shù) ) 四、砂巖酸化原理 63 63 250m泄油半徑的一口半徑為 ，用酸進(jìn)行處理并解除了所有污染。但是，將形成 1ft3/ft深的殘酸沉積帶，將使?jié)B透率降為原始滲透率的 10%。通過(guò)后置液的設(shè)計(jì)，可把酸驅(qū)出井筒附近即驅(qū)替到地層的遠(yuǎn)處。確定沉積帶的位置對(duì)油井產(chǎn)能的影響。巖石孔隙度是 。 四、砂巖酸化原理 ? . 當(dāng)沉積帶被驅(qū)替遠(yuǎn)離井筒時(shí)、井周圍有三個(gè)區(qū)帶：井與沉積帶之間的區(qū)域，沉積帶，它的滲透率為原始滲透率的 10%；以及遠(yuǎn)離沉積帶的區(qū)域，對(duì)這三個(gè)串聯(lián)區(qū)域進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)徑向流計(jì)算，采油指數(shù)為 64 64 r1沉積帶的內(nèi)半徑； r2沉積帶的外半徑； Kp沉積帶的滲透率； K原始油藏滲透率 當(dāng)沉積圍繞井筒時(shí)，井的采油指數(shù)小于油井潛能的 40%；把沉積帶驅(qū)替到遠(yuǎn)離井筒 ，可使 PI值恢復(fù)到未污染情況的 80%以上 ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?KrrKrrKrrB hJ ePwP 2121 1 ???＝四、砂巖酸化原理 65 65 合適的酸化步驟 據(jù)工藝特點(diǎn)而定 低的酸液濃度 正確、合適的前置液 溶解碳酸鹽，隔離土酸與堿金屬離子以及不配伍的流體 充足的后置液 保持低 pH值，恢復(fù)潤(rùn)濕性，驅(qū)替處理液及反應(yīng)產(chǎn)物 材料的應(yīng)用 四、砂巖酸化原理 66 66 五、砂巖酸化機(jī)理研究 ?砂巖與 HF反應(yīng)熱力學(xué)研究 ?砂巖與 HF反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究 ?影響砂巖與酸的反應(yīng)速度因素 ?酸液在多孔介質(zhì)中的反應(yīng)規(guī)律 67 67 熱力學(xué)方面 ? 酸液與砂巖礦物的反應(yīng)，包括非均相液－固表面反應(yīng)和均相液－液反應(yīng)。由于存在 反應(yīng)產(chǎn)物為反應(yīng)物間的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng) ，實(shí)際酸巖反應(yīng)十分復(fù)雜； ?HF溶解粘土的含硅、鋁礦物時(shí)，溶液中產(chǎn)生 氟鋁絡(luò)離子和氟硅絡(luò)離子， 溶解的 鋁能與氟形成 6種絡(luò)合物 在一定條件下達(dá)到 熱力學(xué)平衡 。 1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 68 68 熱力學(xué)方面 ?熱力學(xué)平衡 25℃ 時(shí)，離子平衡等式及平衡常數(shù)如下： Al+3+HF?AlF+2+H+ K1=897 AlF+2+HF?AlF2++H+ K2= AlF2++HF?AlF3(液 )+H+ K3= AlF3(液 ) ? AlF3(氣 ) K4=?104 () AlF3(液 ) +HF ? AlF4－ +H+ K5= AlF4－ +HF ? AlF52+H+ K6=?102 AlF52+HF ? AlF63+H+ K7=?103 氟絡(luò)合物主要有： SiF4(液 ) ? SiF4 (氣 ) K8=?107 () () SiF4(液 ) +HF ? SiF62 +2H+ K9= 1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 69 69 在酸性介質(zhì) (H+濃度大 )以及高濃度的 HF溶液中 HF發(fā)生部分電離和聚合，以多種化學(xué)形式化合成諸如 HF2等絡(luò)合離子型。 HF?H++F K10= ?104mol/l HF?H+ HF2 K11= ?104mol/l 1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 70 70 鹽酸參加反應(yīng)后產(chǎn)生的 A1Cl3和 SiC14可略去不計(jì)。 在反應(yīng)初期， HF濃度較高 ,有利于生成 Na2SiF K2SiFNa3AIF K3AlF5和 CaF2沉淀 。 隨著 HF不斷消耗， SiF4濃度增加，則有利于發(fā)生 SiF4的水解反應(yīng)， 生成膠質(zhì)沉淀 H4SiO4： SiF4(液 )+4H2O?H4SiO4(液 )+4HF K12= 1010 H4SiO4(液 )? H4SiO4(沉淀 ) K13= 102 SiF4(液 )+4H2O?H4SiO4(液 )+4HF K14= 107 () 1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 71 71 當(dāng) HF和 SiF4濃度達(dá)到一定值滿足下式時(shí)，沉淀即產(chǎn)生： 2K++SiF62?H2SiF6? K15=?106 則產(chǎn)生 K2SiF6沉淀的條件是： ?106?[K+]2?[SiF62]1 ? ? 442???????? ? ? S iFHF1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 72 72 溫度和壓力的影響 溫度改變，平衡常數(shù)要發(fā)生改變，其關(guān)系可由 Vanit Hoff方程描述 壓力對(duì)平衡常數(shù)的影響由下式描述 對(duì)于液相反應(yīng)，體積變化不大，壓力的影響很小，可以忽略。 ? ? ? ? ?????? ???????? ??? TTRHTKTK iii 11e x p00RTVPGRTPK oToTi ??????????? ??????????????? 1ln1. 氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 73 73 均相反應(yīng)產(chǎn)物是酸濃度、溫度和巖石溶解量的函數(shù) ，酸濃度平衡表達(dá)式 對(duì)于 一定的初始酸濃度和溶解量 ，給定酸濃度初值。利用相關(guān)方程可算出 對(duì)應(yīng)的絡(luò)離子濃度 ，代入相關(guān)方程計(jì)算 新的酸濃度 ，反復(fù)選代，直到滿足誤差即可。改變不同的酸液濃度、溫度和礦物溶解量即可求得不同的反應(yīng)產(chǎn)物分布 。 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 74 74 氟鋁絡(luò)離子與 HCl的關(guān)系 氟鋁絡(luò)離子與 HF濃度的關(guān)系 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 75 75 土酸與 鉀長(zhǎng)石 反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù) ?X， Y分別是 HF和 HCI與鉀長(zhǎng)石反應(yīng)的化學(xué)當(dāng)量系數(shù) 對(duì) F－ 和 H＋ 分別列出摩爾平衡等式： 對(duì)于 F－ ： x=n+3m 對(duì)于 H+： x+y=16 所以 y=16n3m ?n， m是溶液中氟鋁絡(luò)合物和氟硅絡(luò)合物的平均摩爾數(shù)，其值可由均相反應(yīng)產(chǎn)物分布給出 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 76 76 土酸與 鉀長(zhǎng)石 反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù) AlFj和 SiF4表示絡(luò)合物的濃度， moles/L。 溶解的鋁絡(luò)合物的總量＝ ?求出 n， m后，即可同 x和 y值 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 77 77 土酸與其他礦物作用的化學(xué)計(jì)量系數(shù) 計(jì)算與此類似 高嶺土的化學(xué)計(jì)量系數(shù) 鉀長(zhǎng)石的計(jì)量系數(shù) 五、砂巖酸化機(jī)理研究 熱力學(xué)方面 78 78 動(dòng)力學(xué)主要研究反應(yīng)速度及影響反應(yīng)的條件。 1. HF的締合 HF在低濃度下是弱酸： HF ? H＋ ＋ F－ 平衡常數(shù)為： 在