储层酸化工艺技术现状与综述

储层酸化工艺技术现状

酸化是一种使油气井水井增产增注的主要工艺方法之一，已经有100多年的历史。油气井酸化的方法最早是1890年代提出的，最初使用的酸是盐酸，主要用于地层解堵。随后开发了适用于各种地层的酸液以及各种添加剂。现在常用的氢氟酸酸化方法是1933年由J.R.Wilson 首次提出，同年A.M.Mepherson首次把此方法应用于现场。1940年道威尔公司把土酸用于油井中钻井液沉积物的清除获得了成功。到70年代酸化技术形成了较完善的系统，80年代至今，酸化技术主要集中于增加活性酸的作用距离，延缓酸岩反应时间方面，并且形成了一些成熟的工艺方法，开发各种工作酸液体系和添加剂。近年来国外已经有人开发了酸化专家系统，并且用它结合工程师的经验来对酸化的工艺设计。

一. 储层酸化技术概述 1．酸化的原理

酸化是一种使油气井增产的有效方法，它是通过井眼向地层注入工作酸液，利用酸与地层中可反应的矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。

酸化技术有不同的分类方法，如按照作用原理可以分为解堵酸化和深传透酸化（深度酸化）；按照施工压力可分为基质酸化和压裂酸化。下面就分别简单介绍各类的酸化原理：

（1） 基质酸化

基质酸化也称常规酸化或解堵酸化，是指在井底施工压力小于储

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层破裂压力的条件下，将酸液注入地层，解除井筒附近的伤害，恢复储层产能的酸化。在基质酸化中酸液不压开地层，酸液主要在岩石孔隙和天然裂缝内流动，并与孔隙或裂缝中的堵塞物质反应，使之溶解于酸液中达到解堵的目的。基质酸化广泛应用于砂岩和碳酸盐岩储层。

对砂岩储层进行常规酸化作业时一般使用土酸，它是由盐酸和氢氟酸以及多种添加剂组成。氢氟酸主要溶蚀孔隙中的石英、粘土、泥浆颗粒和泥饼等硅酸盐矿物，盐酸主要用于防止氢氟酸与粘土等硅酸盐类以及碳酸盐反应生成沉淀，同时盐酸与砂岩储层中的碳酸盐矿物反应可以使氢氟酸能够充分发挥溶蚀粘土的作用。

对碳酸盐岩储层进行基质酸化时，工作酸液常用盐酸，另外辅加多种添加剂。在进行酸化作业时，注入酸液在低于地层破裂压力下，酸液首先进入近井地带高渗透区，依靠酸液中盐酸的溶蚀作用形成溶蚀孔道，从而解除近井地带的堵塞，提高了储层的渗流能力。

（2） 压裂酸化

又称为酸压，一般只应用于碳酸盐岩储层，酸压时的井底压力高于地层的破裂压力或天然裂缝的闭合压力，酸液张开的裂缝流动并与缝壁反应，形成在施工结束后也不能完全闭合的流动槽沟，最终在储层中形成具有一定导流能力的油气通道，从而提高了储层的渗流能力。

酸化的效果与酸化作用的有效距离以及酸岩的反应速度有关，增加酸化的有效距离和降低酸岩反应速度是酸化取得良好效果的关键。 2．国外酸化研究动向

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在以前研究的基础之上，90年代以来国外的酸化研究出现了以下几个方面的趋势：

（1）对储层的伤害机理进行深入的理论分析和系统的实验研究，如G.R.Coulter等人把储层伤害分为绝对渗透率伤害和相对渗透率伤害以及因非达西流和应力敏感引起的伤害，Beg M.S.和Taylor K.C.等人对酸化实验进行了比较系统的研究。

（2）不断开发新型对地层无伤害或低伤害的酸液体系和添加剂，并且已经开发对环境无公害的酸化产品。

（3）对各种酸化模型深入研究并且开发了相应的软件。 （4）在酸化作业中应用了现场实时监测评价技术。 3．酸化新技术

除了常规的酸化及酸压工艺技术之外，近年来，国内外已经形成了许多中酸化新技术，现列举如下：暂堵酸化技术，闭合酸化技术，泡沫酸酸化技术，固体复合酸酸化技术，液体转向酸酸化技术，乳化酸酸化技术，稠化酸酸化技术等。另外，国外还出现了许多酸化软件及专家系统。

二． 酸化新技术介绍

1．暂堵酸化技术

暂堵酸化是利用酸液优先进入阻力最小的高渗透层，在酸液中加入适当的暂堵剂。随着注酸过程的进行，高渗层吸酸多，暂堵剂的进入量也多，对高渗层的堵塞也较大，从而逐步改变进入各小层的酸量分布，最终达到各层均匀进酸的目的。酸化结束时，暂堵剂自行解堵，从而达到好的酸化效果。显然，采用暂堵酸化技术达到解堵所需酸量

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低于非暂堵酸化技术所需酸量。同时，它避免了繁重的机械分层措施，是一项较好的储层解堵酸化技术。

暂堵酸化适用于多层状和大厚层油气藏的酸化，以及储层在纵向上的非均质性或污染程度的差异严重的井。暂堵酸化可以应用于油气井和注水井解堵酸化和压裂酸化，不仅可以解除近井带的伤害，还可以改善油水井的产液剖面和剖面。

暂堵酸化技术的关键是暂堵剂的选取其基本要求是：（１）暂堵剂能在油水井壁上高渗透处形成致密滤饼，阻止高渗透层过多进酸；（２）暂堵剂与处理液体系配伍性好，并且与处理液体系不发生反应；（３）暂堵剂必须在产出液（油井）或注水井（水井）中完全可溶，即在正常生产过程中必须快速完全解除暂堵，恢复处理带的渗透性。国内已经在青海油田、河南油田以及吐哈油田等油田中广泛应用。实际作业中的暂堵剂有的是先制作好，在施工是酸液一起注入储层，有的是把暂堵液体和酸液同时注入储层，然后在储层条件下生成暂堵颗粒形成暂堵。 2．闭合酸化技术

闭合酸化技术的的机理是酸液在低于闭合压力下注入闭合条件下的裂缝，大部分酸液呈紊流穿过闭合的裂缝，迅速溶蚀岩石表面，其溶蚀的岩石量比张开裂缝的溶蚀量大得多。而且由于岩石成分和渗透率各异，以及ＨＣｌ对其的选择，很多碳酸盐岩油气层都有反应不同的区域和脉道，这就势必出现一个层区的反应速度比邻近区反应速度慢的现象。随着各个区域和脉道的溶蚀，溶蚀面积逐渐扩大，酸液在很短时间内连续流动，创造出流动通道或沟槽。在某些条件下，这

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些流道会变得相当大，使酸不再呈紊流状态。在单位体积的酸与岩石表面积的比达到最大程度后，酸液成为一种事实上的缓速酸化系统。如果油气层确有易溶蚀的区块，它们大都有常见的顺层面，并一般为水平状，这使酸液逐渐呈径向流动而不是垂直流动。因为只有小部分裂缝被酸溶蚀成相对较深的沟槽，其余的未刻蚀的裂缝面就能在极端恶劣的闭合条件下支撑裂缝，让它张开，不致完全破碎溶蚀沟槽。这样施工结束后，流道依然存在，就形成了具有一定导流能力的人工裂缝体系。

闭合酸化技术具有许多优点：①施工压力和泵注排量很低，作业一般比较简单；②不易损害井口、油管和封隔器等设备；③能产生相当高导流能力的裂缝可以大大降低油层微粒、有机沉淀物对裂缝和孔隙的堵塞；④作业产生的酸蚀沟道在异常闭合条件下和破裂情况下仍能保持张开状态，并且可以增加酸敏性和水敏性油层的产量，裂缝不易闭合，滤失量少。

该工艺也有应注意的不足之处：闭合酸化工艺有一定的局限性，如作用深度小，对某些碳酸盐岩油气层可能效果较差甚至毫无效果。在决定是否实施该工艺之前，必须用储层岩心做导流能力实验。

闭合酸化技术适用于已经造有裂缝的任何碳酸盐岩油气层，这些裂缝可以是闭合酸化前刚压开的裂缝、以前酸化／加砂压裂造成的裂缝或天然裂缝性油气藏。既可用于气井，还可用于油、水井增产、增注。对固井质量差，易出水层位导致不能进行高压大排量压裂酸化施工，可考虑采用该技术。 4．泡沫酸酸化技术

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