砂岩基质酸化中HF与石英的反应动力学

将岩心酸化流动模拟试验与 ICP残酸离子分析测试技术结合起来 ,通过拟合残酸中的 Si离子浓度来研究 HF与石英的反应动力学 .实验结果证明 :HF在石英上的反应速率与 HCl的浓度无关 ,与 HF浓度成二次方关系 ;酸化流动模拟试验中流速对酸化效果是有影响的 ,高流速下的酸化可解除储层深部的伤害 ,在砂岩基质酸化的施工工艺上建议采用“最大排量压差法”.为优化 HF的酸化施工 ,深入认识储层矿物学和 HF与铝硅酸盐的反应动力学是十分必要的 .     

金家油田疏松砂岩油藏酸化机理室内研究

金家油田砂岩储层泥质含量高,存在常规酸化易出砂,导致酸化效果不佳的问题。本文在储层伤害特征研究的基础上,利用溶蚀实验优选出适合金家油田疏松砂岩油藏的酸液类型,同时通过岩心流动实验及环境扫描电镜、残酸离子浓度评价技术对其酸化机理进行了讨论,结果表明该酸化液配方对于疏松砂岩油藏酸化效果好,可有效防止粘土微粒运移,减少储层二次伤害。     

酸岩反应动力学关键问题及其进展

酸岩反应动力学研究是酸化酸压设计的基础,目前多以旋转岩盘动态模拟方法为主。现有旋转岩盘装置酸岩反应的溶蚀形态是面溶蚀,而实际酸化过程中常产生蚓孔溶蚀,采用面溶蚀下测得的酸岩反应动力学参数用于蚓孔溶蚀下的酸化工艺设计,这是导致酸化设计不合理的重要原因之一,也是酸岩反应动力学研究中亟待解决的关键问题。通过对国内外酸岩反应动力学研究进展进行了系统的总结,分析了酸岩反应动力学研究中存在的问题,例如CO2等反应产物、面容比、氢离子浓度分布等因素对酸岩反应动力学参数的准确测定带来的影响,并针对关键问题指出了酸岩反应动力学研究的发展趋势。     

酸岩反应中的H~+扩散系数规律

H~+扩散系数是酸岩反应模型计算的关键参数,分析判断酸岩反应过程中H~+扩散系数规律,有助于优化酸压工艺设计方案,提高改造效果。通过引入幂律流体雷诺数与施密特数,修正了不同黏度酸液酸岩反应动力学参数测定装置的H~+扩散系数计算方法。结合在不同酸液浓度、反应温度和流速条件下的酸岩反应实验,获得了稠化酸和交联酸的酸岩反应速率及H~+扩散系数相关规律。结果表明:酸液浓度、反应温度和流速增大时,酸岩反应速率均加快,酸液黏度升高会导致各因素对酸岩反应的影响程度降低。酸液浓度为0.006mol/cm~3,离子间的牵制作用导致H~+扩散系数最小。酸液流动过程存在边界层效应,当稠化酸和交联酸流速分别超过113.21cm/s和158.38cm/s时,H~+扩散系数趋于稳定。     

碳酸盐岩缝洞型储层酸化的数值模拟研究

酸化是碳酸盐岩储层地质改造的主要施工工艺,厘清碳酸盐岩储层酸化机理对于提升酸化整体效果具有重要意义。限于缝洞在储层中的准确刻画,目前的研究集中于碳酸盐岩无缝洞型储层的酸化研究。为此,基于数值模拟手段,建立缝洞刻画算法,采用双尺度连续模型,研究了不同注入速度、酸浓度及表面化学反应速率等因素对酸化过程中蚓孔形成及发育的影响机理。发现：缝洞型油藏的酸蚀蚓孔过程受缝和洞共同影响,采用普通油藏进行酸化数值模拟的研究会高估缝洞型油藏酸化行为中的溶蚀量及溶蚀贯通储层的时间。随着酸浓度的增大,碳酸盐岩溶蚀量由5.7%增大为7%;注入速度的增大将影响碳酸盐岩酸蚀形态,且酸化影响范围和次生蚓孔发育数量均不断增多;酸的表面化学反应速率不是影响碳酸盐岩酸化行为的主要原因。     

川东北碳酸盐岩气藏酸—岩反应特征研究

对川东北普光气田飞仙关组、嘉陵江组、长兴组碳酸盐岩进行了酸—岩溶蚀性试验和酸—岩刻蚀形态实验。并采用旋转岩盘仪,进行了碳酸盐岩酸—岩反应动力学研究。结果表明,不同的碳酸盐岩储层,由于岩石矿物的非均质性,造成酸对碳酸盐岩的溶蚀性和酸—岩刻蚀形态具有明显的差异,导致酸—岩反应速度不同,因此所建立的反应动力学方程也不同。实验成果完善了川东北区块碳酸盐岩储层酸—岩反应特征研究,为川东北碳酸盐岩储层现场酸化工艺设计和决策提供了科学依据。     

水平井酸化数值模拟

对水平井进行酸化是提高其产能的重要途径之一。在水平井的酸化过程中,酸液一方面沿水平井筒流动,同时还沿井筒管壁流向井筒周围的储层,所以酸化过程实际上是井筒变质量流动和周围油藏渗流的耦合过程。对水平井筒流动及其周围储层的渗流进行了流动分析,建立了井筒流动模型、流动剖面模型和油藏渗流模型。将这些模型进行耦合,得到了描述水平井酸化过程的耦合模型。通过对模型数值求解,预测了注入酸的分布,分析了注入参数对酸化效果的影响,为选择合理的布酸方式提供了理论依据。     

碳酸盐岩自转向酸酸液流动模拟实验研究与评价

在自转向酸酸化机理研究的基础上,对实验所用酸液体系从增黏性能、破胶性能和转向性能等方面进行了评价。实验发现,残酸在80℃时黏度可达到1 128.2 mPa·s,具有良好的封堵增黏性能;5%的乙二醇可使残酸黏度降至2 mPa·s,破胶效果好。通过岩心流动实验分别对常规酸和自转向酸在地层中的反应流动进行模拟,绘制了水驱-酸化-水驱全压降曲线。单岩心流动实验表明,自转向酸对于较高渗透率岩心的处理效果优于常规酸液,而对于较低渗岩心改造效果不明显。双岩心流动实验发现,对于不同渗透率差异倍数的两块岩心,自转向酸对于其中的低渗岩心改造效果要好于常规酸,然而随着渗透率极差进一步增大,自转向酸增黏改造效果变差。     

固体酸性能评价及与碳酸盐岩反应特性的研究

高温深井储层酸压改造如何造成足够长的动态裂缝,如何有效延缓高温条件下酸岩反应速度,使得活性酸尽可能深入地层深部,实现深度酸压是碳酸盐岩储层的难点之一。固体酸是一种新型酸化材料,正常状态下呈非活性,激活后可分解出具有强氧化性的HNO3。针对目前国内外对固体酸在碳酸盐岩储层酸化尚存在的问题,对固体酸性能、影响因素进行了试验分析,并对固体酸与碳酸盐岩的反应特性进行了试验研究。结果表明：采用一定的置放技术,固体酸可有效延缓与碳酸盐岩的反应,具有与盐酸相同的溶解能力。     

酸化淤渣的成因分析

酸化淤渣的生成是影响酸化效果的重要因素,而酸液浓度、酸液类型、酸化添加剂及酸液中的金属离子等对酸化淤渣的生成有影响。对渤南油田２个区块的油样进行了试验,重点研究了三价铁离子和二价铁离子对酸化淤渣生成的影响。结果表明,三价铁离子会促进淤渣的生成;二价铁离子对淤渣的生成也有一定的影响,但通以氮气对二价铁离子进行保护后,二价铁离子对淤渣生成的影响降低。针对义４－７－１０油样,筛选出ＣＨ－１和ＣＨ－２两种有效的防淤渣剂。这两种防淤渣剂复配使用（其浓度均为０．５％）时,预防淤渣效率可达９５％以上     

马家沟组碳酸盐岩储层酸岩反应速率影响因素实验研究

酸岩反应动力学实验是研究酸岩反应机理和进行酸化设计的必要手段,酸岩反应动力学参数其值的准确程度,直接影响着酸压施工设计计算和酸压效果分析的精度。本文利用旋转岩盘测试了马五储层碳酸盐岩与酸液的反应速率,以实验数据为基础,分析了影响酸岩反应速率的主要因素：岩石类型、酸液类型（粘度）、酸液浓度、转速、温度,得出主次关系为岩石类型＞粘度＞浓度＞转速＞温度。与此同时还考虑了同离子效应对酸岩反应速率的影响,为更加准确的设计和评价酸压施工效果提供了依据。     

水平井酸化井筒-地层温度场耦合解析新模型

水平井酸化温度场是影响酸岩反应速度的关键参数,更是进行酸化设计必需重点考虑的因素。现有酸化温度场模型忽略了热瞬变效应、热扩散效应等对温度场的影响。基于能量守恒原理、物质平衡定律和碳酸盐岩储层基质酸化易形成蚓孔现象。考虑热瞬变效应、热扩散效应和井筒与地层之间的酸液流动,建立了新的水平井酸化温度场模型,给出了便于应用的解析解。对比分析表明,新模型能够更细致地描述酸液进入地层后酸岩之间发生的热传递现象以及酸岩化学反应热在地层中的热扩散和热累积效应,更好地表征了水平井酸化过程中温度变化规律。通过实例验证,利用模型计算的井底温度与实际井底温度分布吻合较好,这对于提升水平井酸化设计水平具有重要意义。     

注水井酸化解堵新型配方应用评价

随着喇嘛甸油田主力油层相继进入聚合物驱开发,造成水井注入污水中含有不同浓度的聚合物,油层堵塞变得复杂、严重,导致原有的酸化配方不能满足实际生产的需要。为此,针对喇嘛甸油田储层岩石的结构特征,以及原配方存在的问题,本文从酸溶蚀效果与酸液体系的选型研究入手,以自主研发的酸化解堵剂等配方体系为依托,从室内岩心流动模拟实验和现场试验两方面分析,评价了该酸化解堵新型配方的性能以及改造效果,为油田注水井酸化解堵提供了一条新途径。     

定量计算酸预处理降低破裂压力模型研究

酸化预处理是降低地层破裂压力行之有效的方法。对于特定地层,预处理酸液类型、酸液浓度、用酸强度及酸化后储层破裂压力降低程度往往依赖于经验,亟需理论指导。通过分析酸化引起的岩石力学性质变化,建立砂岩酸化损伤模型,在此基础上定量计算了酸化后破裂压力值。通过现场2口井酸化前后的破裂压力降低值与模拟计算结果对比认为：所建模型合理,可以用于指导现场酸化施工,降低施工风险。研究对于推动深层储层水力压裂理论的发展具有重要意义和参考价值。     

碳酸盐岩油藏基质酸化水平井表皮因子模型研究（Ⅱ）模型实例分析

借助（Ⅰ）文中所建立的碳酸盐岩基质酸化水平井表皮因子综合模型，考察了来自酸液、油藏以及酸化过程中的一些主要因素对碳酸盐岩油藏水平井基质酸化效果的相对影响。经实例分析发现，当酸蚀孔洞径向等效半径小于或等于储层伤害径向半径时，影响其酸化效果的因素主要有酸液浓度、酸液排量、酸液用量、酸蚀孔洞分形维数、地层孔隙度、地层渗透率非均质变量、最大椭圆污染带水平轴长以及未污染与污染带渗透率比值；而当酸蚀孔洞径向等效半径大于储层伤害径向半径时，影响其酸化效果的主要因素则为酸液浓度、酸液排量、酸液用量、酸蚀孔洞分形维数、地层孔隙度。分析结果可为深入进行油井动态分析、评价水平井基质酸化技术有效性以及优化处理施工提供一定的依据和参考。     

大庆外围东部葡萄花油层酸渣伤害机理研究

从立足于研究大庆外围葡萄花油层原油防止酸渣形成的方法入手,从原油胶质沥青质、酸液类型、三价铁离子和各种类型的杭渣别等方面,考察了大庆外围葡萄花油层的原油(一个区块)与酸接触,形成酸渣的可能性。室内实验表明,盆酸和土酸与原油形成酸渣的趋势强于磷酸和乙酸,酸渣量达19以上;酸渣童随着Fe,平浓度的增加而增加;残酸和乏酸也能形成一定量的酸渣;好的杭渣剂能明显减少酸渣生成量。这为预防酸渣形成,保证酸化施工质童和效果,提供了良好的理论基础。.     

砂岩基质酸化中的化学平衡研究

纯高岭土和油田实际岩心的流动模拟试验都验证了在相同温度下,加入盐酸会加快氟硅酸与铝硅酸盐的二次反应。在砂岩基质酸化过程中,H₂SiF₆-AlF_x^(3-x)+ -HCl 之间存在一种化学平衡,该平衡用以控制氢氟酸与铝硅酸盐的一次反应和二次反应的化学计量系数。在土酸酸化反应中,盐酸不仅用来溶解碳酸盐矿物,而且具有调节氟硅、氟铝配合物平衡的另一作用;盐酸的浓度越高,F/Al越低,所造成的酸化二次伤害几率越小。     

碳酸盐岩气藏不同酸液体系酸岩反应动力学实验研究

酸岩反应动力学实验是研究酸岩反应机理和进行酸化设计的必要手段,酸岩反应动力学参数其值的准确程度,直接影响着酸压施工设计计算和酸压效果分析的精度。针对靖边南碳酸盐岩储层,选用的酸液配方不同,则酸岩反应规律及动力学参数也不尽相同,需用室内实验方法确定。利用旋转岩盘试验仪,在100℃、120℃、140℃,7 MPa,不同转速条件下,时间限定5 min,分别对稠化酸、交联酸及转向酸三种酸液体系酸岩反应动力学参数进行测定,实验研究表明:转向酸浓度的变化对反应速度的影响更明显;三种酸液体系活化能高低顺序为:转向酸稠化酸交联酸,与此同时还考虑了氢离子传质对酸岩反应速率的影响,为更加准确的设计施工参数提供了依据。     

疏松砂岩油藏酸化机理研究

金家油田砂岩储层泥质含量高,存在常规酸化易出砂,导致酸化效果不佳的问题。本文在储层伤害特征研究的基础上,利用溶蚀实验优选出适合金家油田疏松砂岩油藏的酸液类型,同时通过岩心流动实验及环境扫描电镜对其酸化机理进行了讨论,结果表明该酸化液配方对于疏松砂岩油藏酸化效果好。     

多氢酸酸化技术及其应用

砂岩储层酸化的常规土酸体系存在与矿物反应速度快、酸化液的有效距离短和容易产生二次沉淀等问题。现存的缓速酸酸液体系不能克服粘土和石英界面反应速率的巨大反差,新的深度酸化工艺可以在一定程度上增加酸液的穿透距离,但工艺繁琐,且仍然不能解决沉淀、堵塞问题。多氢酸体系与现存的HF酸体系相比,其反应速度慢,溶解能力强,且具有良好的防垢性能和分散性能,可以抑制井眼附近的地层伤害,有效控制二次沉淀等优点。本研究对多氢酸的酸度特性、溶蚀性能、润湿性、静态腐蚀性以及多氢酸的分散和防垢性能进行了室内测试,并对土酸、氟硼酸及多氢酸进行了酸化效果实验评价。室内实验及现场应用表明,多氢酸性能优越,可明显提高酸化效果。