【正文】 可溶性物質(zhì)外 ， 還會(huì)有不溶于殘酸液的沉淀 ， 其反應(yīng)為： HF與 CaCO3的反應(yīng)： 2HF+CaCO3=CaF2↓+CO 2+H2O HF與硅酸鈣： （ 鈣長(zhǎng)石 ） 16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+ 2AlF3+2SiF4↑+ 8H2O 上述反應(yīng)中生成的 CaF2， 當(dāng)酸濃度高時(shí) ， 處于溶解狀態(tài) ， 當(dāng)酸濃度降低后 ， 則產(chǎn)生沉淀 。 為什么在使用土酸 ？ 土酸中的 HF是一種強(qiáng)酸 ， 對(duì)砂巖中的一切成分 （ 石英粘土 、 碳酸巖鹽等 ） 都具有溶蝕能力 。 （ 1） 反應(yīng)原理 根據(jù)砂巖中含泥質(zhì)較多 ， 含碳酸鹽較少 ， 油井鉆井液堵塞較為嚴(yán)重 ， 而濾餅中碳酸鹽巖含量又較低的特點(diǎn) ， 通常是采用 土酸處理 方法 。 砂巖的酸處理是 通過(guò)酸液溶解砂粒之間的膠結(jié)物和部分砂粒 ， 或者溶解孔隙中的泥漿堵塞物 ， 或其它結(jié)構(gòu)物質(zhì)以提高 、恢復(fù)井底附近地層的滲透率 。 砂粒主要是石英和長(zhǎng)石 ， 膠結(jié)物主要為粘土和碳酸鹽類 。 ⑤ 溫度 、 壓力 ：溫度高 ， 反應(yīng)速度越快 ， 壓力的影響不大 。 地層孔隙孔道的直徑越大 ， 裂縫越寬 ， 則面容比值越小 ， 酸巖反應(yīng)速度則愈慢 。 低濃度酸液多為 15%。 酸液在反應(yīng)后 ， 反應(yīng)速度下降 ， 這時(shí)高濃度下降更快 ， 甚至比低濃度酸液的反應(yīng)速度還要低 ， 即初始濃度愈高 ， 殘酸的相同濃度下的反應(yīng)速度愈慢 。 甲酸 、醋酸屬弱酸 。 —— 慢 ， 作用時(shí)間長(zhǎng) ， 作用半徑大 ， 推進(jìn)深 ， 可以對(duì)基質(zhì)進(jìn)行酸化 ， 真正起到既解除井壁附近孔隙中的堵塞物 ， 對(duì)擴(kuò)大更深地層的滲濾通道 ， 增產(chǎn)效果明顯 。 反應(yīng)速度的快慢直接影響著酸化效果 。 （ 2） 酸 巖反應(yīng)速度 鹽酸與碳酸鹽巖反應(yīng)進(jìn)行的快慢 ， 稱 反應(yīng)速度 。 反應(yīng)式如下： 對(duì)石灰?guī)r： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 對(duì)白云巖： CaMg(CO3)2+4HCl=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑ 現(xiàn)場(chǎng)所用的鹽酸濃度一般為 15%HCl和 28%HCl等 對(duì)石灰?guī)r通過(guò)計(jì)算 1m3 28%HCl反應(yīng)后 ， 地層能增加 ， 這將使?jié)B透率有明顯的增加 。 （ 1） 酸化化學(xué)反應(yīng) 酸化就是解除孔隙裂縫中的堵塞物質(zhì)或溶解部分方解石 、 白云石 ，以擴(kuò)大溝通地層原有的孔隙 、 裂縫 ， 提高滲流能力 。 碳酸鹽巖的鹽酸處理 碳酸鹽巖地層 ， 主要成分是方解石 CaCO3和白云石 CaMg(CO3)2。 這樣才能有效地減少油流阻力 ， 擴(kuò)大通道 ， 獲得增產(chǎn)效果 。 要求： 酸液 （ 1） 有足夠有溶蝕能力； （ 2） 酸與地層巖石作用后的產(chǎn)物不會(huì)堵塞地層 ， 即不生成沉淀 ， 主要有 Fe(OH) CaF2沉淀 。 （ 2） 溶蝕地層巖石中的 某些組分 ， 可擴(kuò)大或增加地層孔隙或溝通和擴(kuò)大裂縫延伸范圍 ， 使油流通道擴(kuò)大 ， 油流阻力下降 ，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的 。 二、酸化 （ 一 ） 酸化增產(chǎn)原理 酸處理 （ 酸化 ） ， 將按要求配制的酸液從地面經(jīng)井注入地層中 。 可以用油井的壓裂前后產(chǎn)曲線對(duì)比 。 另一種是從地層條件出發(fā) ， 根據(jù)需要的增產(chǎn)倍數(shù)選擇壓裂施工最優(yōu)參數(shù) （ 液量 、 加砂量 、 排量 、 壓裂液性能等 ） 及施工方案 。 壓裂設(shè)計(jì)的發(fā)展也很快 ， 已有多個(gè)成套的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 以及進(jìn)行模擬研究 。 填砂選壓法 自下而上逐層進(jìn)行射孔 ， 射開(kāi)一層 ， 壓裂一次 ， 壓后在井筒內(nèi)填砂堵死壓開(kāi)層段 ， 全井各段壓完后進(jìn)行沖砂投產(chǎn) 。 堵球分層壓裂 就是用堵球堵炮眼 ， 即將高滲透率層的炮眼堵住 ， 而將低滲透層壓開(kāi) 。 （ 二 ） 分層壓裂簡(jiǎn)介 ， 主要是采用分層壓裂 暫堵劑分層壓裂 是將顆粒狀堵塞劑或纖維狀的堵劑 ， 隨同壓裂液注入井中 ， 較大的堵塞劑在縫口或縫內(nèi)橋架起來(lái)小顆粒充填大顆粒之間 ， 從而將已形成的裂縫堵住 ， 使該層吸水量下降 ， 井底壓力增加 ， 而將其它低滲透層壓開(kāi) 。 （ 8） 壓裂井離斷層應(yīng) 50m。 （ 6） 具有良好的井身結(jié)構(gòu) 。 （ 4） 要求有足夠厚的隔層 ， 上隔層 10m， 下隔層 5m， 不被壓穿 。 （ 2） 對(duì)于新區(qū)所井 根據(jù)地層的油氣水含量及地層壓力系數(shù)值分析判斷 ，對(duì)低滲透油田 （ K10 103μ m2） 應(yīng)考慮整體壓裂投產(chǎn) 。 壓裂工藝 （ 一 ） 壓裂井選擇有以下幾個(gè)方面： （ 1） 判斷油井低產(chǎn)原因 。 ② 韌性支撐劑： 如核桃殼 、 塑料球 、 鉛球 、 合金球等 ， 前兩種具有可塑性 ， 不會(huì)被壓碎 ， 比較可能形成單層排列 ， 后兩種韌性大 、 強(qiáng)度大 、 微形變 ， 含雜少 ， 易形成層積排列 。 （ 1） 支撐劑的作用 ① 在裂縫中沉積排列后支撐裂縫； ② 增大孔隙度 ， 提高滲透率 ， 使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力 。 高溫型水基壓裂液 ， 180℃ 以上 。 ④ 油包水壓裂液 ， 以水作為分散相 ， 油為分析介質(zhì)的油包水乳化液 ， 粘度高 ， 攜砂好 ，濾失小 ， 摩阻小 。 ② 凝汽油凍膠 ， 是用凝汽油劑使汔油稠化的壓裂液 ， 為脂肪酸鋁鹽 ， 汽油 、 煤油 、 柴油 、 原油凍膠 ， 粘度高 ， 濾失量低 ，攜砂能力強(qiáng) ， 地層條件下轉(zhuǎn)化為低粘度 。 ① 稠化油 ， 高分子溶于油中配成的 ， 具有油溶性 ， 還具有直 鏈線型或短支鏈高分子結(jié)構(gòu) ， 如聚異丁烯 、 聚苯乙烯等 。 特點(diǎn)：摩阻低 ， 在地層吸附后就不破膠 ， 但粘度低 。 主要有：豆膠 （ 胡蘆巴膠 、 爪兒膠 、 槐豆膠 、 田菁膠 、 瓜膠等 ） 以及它們的衍生物 ， 田菁膠 、 瓜膠用得較多 ，破膠劑為一類是氫化劑另一類是酸和酶 。 特點(diǎn)：攜砂能力強(qiáng) ， 摩阻比較低 。 （ 2） 活性水壓裂液 ， 用于淺井 ， 可作前置液 、 洗井液 。 特別：粘度比水高 ， 攜砂好 ， 濾失小 。 一 ） 水基壓裂液是以水作為溶劑或分散介質(zhì)配制而成的 。 （ 二 ） 壓裂液的類型 國(guó)內(nèi)外壓裂液的發(fā)展非常迅速 。 （ 6） 低殘?jiān)?， 低的水不溶解物質(zhì) ， 以免降低地層 K。 （ 4） 穩(wěn)定性好 ， 應(yīng)具有熱穩(wěn)定性 ， 不能溫度升高 ， 粘度下降太快 、 太低 ， 還有抗剪切穩(wěn)定性 ， 不同流速增加發(fā)生大幅度降低粘度 。 注完全部攜砂液后就用未尾頂替將井中攜砂液全部替入裂縫中 。 （ 3） 頂替液： 又分為中間頂替液和未尾頂替液 。 還可以加入細(xì)砂 （ 粒徑 100140目 ， 砂 10%左右 ） ， 堵塞裂縫 ， 以減少液體的濾失量 。 （ 1） 前置液作用： 破裂地層 ， 并造成一定幾何尺寸的裂縫以備后面的攜砂液進(jìn)入裂縫 。 在壓裂液濾失性一定的條件下 ， 注入量愈大 ， 造縫的體積愈大 。 在注入量一定的條件下 ， 濾失愈小 ， 造縫的體積則愈大 ， 反之 ， 則小 。 在裂縫延伸過(guò)程中 ， 會(huì)出現(xiàn)壓裂液通過(guò)裂縫向地層的漏失 。 即： σ Q′ ≥ σ Z+σ tV Δ P=PFPS≥ +σ tV PF— 破裂時(shí)的井底壓力； PS— 油層壓力； 、 、 — x、 y、 z方向上的有效地應(yīng)力 =σ xPS， =σ yPS， =σ zPS x? y? z?z?2） 裂縫的延伸 a、 裂縫延伸條件及影響裂縫尺寸的因素 當(dāng)井底壓力由于注入壓裂液而上升達(dá)到裂縫形成條件時(shí) ， 地層開(kāi)始破裂 ， 形成裂縫 。 x y z σy σZ σx 裂縫形成的條件 ： 要使地層破裂 ， 應(yīng)在井底增加壓力 Δ P（ 向井內(nèi)注高壓液體 ） ，致使在井壁上產(chǎn)生的周向張應(yīng)力 σ Q不但能抵消由于地應(yīng)力所形成的周壓應(yīng)力 σ Q， 并且還要大于巖石的抗張強(qiáng)度 σ t。 由于在井壁上的最小周應(yīng)力是在 0 和 180 兩個(gè)方向同時(shí)出現(xiàn) ， 因而形成的垂直 裂縫總是以井軸為對(duì)稱的兩條 ， 其確切的 方位是由地應(yīng)力的分布確定的 。 縫寬是指裂縫的兩個(gè)壁面間的距離 。 裂縫尺寸系指裂縫的長(zhǎng)度 、 寬度和高度 。 Zx ?????? 1???1?b、 裂縫的形態(tài)及方位 如果巖石是均質(zhì)的各向同性的材料 ， 巖石破裂時(shí) ， 裂縫面總是垂直于最小應(yīng)力軸 。 泊松比：橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的絕對(duì)值之比 ， 是一個(gè)常數(shù) 。 σy σZ x y z σx 如果巖石處于彈性狀態(tài) ， 巖石的有效水平應(yīng)力與有效垂向應(yīng)力的關(guān)系 ， 可根據(jù)廣義虎克定律求出 ， 即： 式中： — 巖石的泊松比 。 地層的破裂壓力能使地產(chǎn)生裂縫的最小井底注入壓力 ， 用 PF表示 ，把地層破裂壓力與地層深度之比稱為破裂壓力梯度 ， a表示 ， 即： （ MPa/m） HPa F?a、 巖石所受的地應(yīng)力 一般情況下 ， 地層中的巖石處于應(yīng)力狀態(tài) 。 壓裂還消除了井壁附近地層的堵塞情況 。 另一方面還改變了井底附近的流體滲流狀態(tài) 。繼續(xù)將帶有支撐劑的壓裂液注入縫中 ， 使裂縫向前沿伸 ， 支撐劑沿裂縫分布填充 。 ③ 壓降曲線明顯變緩 。 之前的作業(yè)史 ， 施工管理及地面設(shè)備 ， 調(diào)剖劑的組成 、 性能及配制方法 ， 計(jì)算用量 、施工步驟 、 注入壓力控制 、 后續(xù)工作 （ 包括關(guān)井 、 開(kāi)井后的施工措施等 ） 。 注水井調(diào)剖選井條件 有四方面要考慮 (見(jiàn)教材 )。 有： 沉淀型堵劑，凝膠型堵劑，凍膠型堵劑，學(xué)院的 AD膠。 （ 2）雙液法： 是向地層注入由隔離液分開(kāi)的兩種可反應(yīng)的液體 ，到達(dá)地層一定深度后，兩種液體就可以發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生堵塞物。 其方法是 向地層中的高滲透層注入化學(xué)藥劑 ，藥劑凝固或膨脹后 ， 降低油層的 K， 迫使注入水增加對(duì)低含水的低滲透油層部位 ， 這種工藝措施 ， 稱為注水井調(diào)剖 。 油層在注水井中為中滲透率層 ， 定為均衡層 ， 注水強(qiáng)度保持穩(wěn)定 。 注水層段的性質(zhì)一般可分為三種： 油層在注水井中為高滲透率 ， 在高 、 中滲透率層 ， 水推進(jìn)快 ， 定為限制層 ， 要控制較低的注水強(qiáng)度 。 優(yōu)點(diǎn)：配水層數(shù)可以不受限制 ， 合格率高 ， 但復(fù)雜 ， 目前用的較多 。 活動(dòng)式配水器水管柱 分別使用橋式配水器或空心配水器 、 封隔器 ， 底部循環(huán)凡爾等組成 ， 可配注 34層 。注入水從油管入井，由每個(gè)層段配水器上的水嘴控制水量，注入到各層中。 二、分層注水管柱 分層注水的工藝方法比較好，油套管分層注水，單管分層注水，多管分層注水等。 a、 先投入小球入井 ， 到最低 ， 封住第 Ⅲ 層 ， 測(cè)上面各層的壓 力與流量 （ 四 、 五層 ） 個(gè)； b、 再投入第二個(gè)球 ， 自下而上 封住第 Ⅱ 層 ， 同樣進(jìn)行測(cè)試 ， 依次類推 。 注水井分層測(cè)試方法 （ 直接進(jìn)行分層測(cè)試 ， 繪出分層指示曲線 ， 求得分層的吸水指數(shù) ） 。 全井吸水量小層吸水量 確定注水井吸水剖面的方法 測(cè)吸水剖面就是在一定的壓力下 ， 測(cè)試井筒各射開(kāi)層吸收注入水量的多少 （ 即分層的吸水量 ） 。 相對(duì)吸水量 = 100% 即同一注入壓力下某一小層吸水量占全井注水量的百分?jǐn)?shù)。 第三節(jié) 分層注水技術(shù) 由于油層的非均質(zhì)性 ， 各層的吸水能力互相有差異 ， 主要是由于油層的 K、原油粘度和油層壓力