1、儲層酸化工藝技術現狀酸化是一種使油氣井水井增產增注的主要工藝方法之一，已經有 100多年的歷史。油氣井酸化的方法最早是1890年代提出的，最初 使用的酸是鹽酸，主要用于地層解堵。隨后開發了適用于各種地層的 酸液以及各種添加劑。現在常用的氫氟酸酸化方法是 1933年由 J.R.Wilson首次提出，同年A.M.Mepherson首次把此方法應用于現 場。1940年道威爾公司把土酸用于油井中鉆井液沉積物的清除獲得 了成功。到70年代酸化技術形成了較完善的系統，80年代至今，酸 化技術主要集中于增加活性酸的作用距離，延緩酸巖反應時間方面， 并且形成了一些成熟的工藝方法，開發各種工作酸液體系和添加劑。

2、 近年來國外已經有人開發了酸化專家系統，并且用它結合工程師的經 驗來對酸化的工藝設計。一.儲層酸化技術概述酸化的原理酸化是一種使油氣井增產的有效方法，它是通過井眼向地層注入 工作酸液，利用酸與地層中可反應的礦物的化學反應，溶蝕儲層中的 連通孔隙或天然（水力）裂縫壁面巖石，增加孔隙、裂縫的流動能力， 從而使油氣井增產或注水井增注的一種工藝措施。酸化技術有不同的分類方法，如按照作用原理可以分為解堵酸化 和深傳透酸化（深度酸化）；按照施工壓力可分為基質酸化和壓裂酸 化。下面就分別簡單介紹各類的酸化原理：（1）基質酸化基質酸化也稱常規酸化或解堵酸化，是指在井底施工壓力小于儲 層破裂壓力的條件下，將酸液

3、注入地層，解除井筒附近的傷害，恢復 儲層產能的酸化。在基質酸化中酸液不壓開地層，酸液主要在巖石孔 隙和天然裂縫內流動，并與孔隙或裂縫中的堵塞物質反應，使之溶解 于酸液中達到解堵的目的。基質酸化廣泛應用于砂巖和碳酸鹽巖儲 層。對砂巖儲層進行常規酸化作業時一般使用土酸，它是由鹽酸和氫 氟酸以及多種添加劑組成。氫氟酸主要溶蝕孔隙中的石英、粘土、泥 漿顆粒和泥餅等硅酸鹽礦物，鹽酸主要用于防止氫氟酸與粘土等硅酸 鹽類以及碳酸鹽反應生成沉淀，同時鹽酸與砂巖儲層中的碳酸鹽礦物 反應可以使氫氟酸能夠充分發揮溶蝕粘土的作用。對碳酸鹽巖儲層進行基質酸化時，工作酸液常用鹽酸，另外輔加 多種添加劑。在進行酸化作業時，

4、注入酸液在低于地層破裂壓力下， 酸液首先進入近井地帶高滲透區，依靠酸液中鹽酸的溶蝕作用形成溶 蝕孔道，從而解除近井地帶的堵塞，提高了儲層的滲流能力。（2）壓裂酸化又稱為酸壓，一般只應用于碳酸鹽巖儲層，酸壓時的井底壓力 高于地層的破裂壓力或天然裂縫的閉合壓力，酸液張開的裂縫流動并 與縫壁反應，形成在施工結束后也不能完全閉合的流動槽溝，最終在 儲層中形成具有一定導流能力的油氣通道，從而提高了儲層的滲流能 力。酸化的效果與酸化作用的有效距離以及酸巖的反應速度有關，增 加酸化的有效距離和降低酸巖反應速度是酸化取得良好效果的關鍵。國外酸化研究動向在以前研究的基礎之上，90年代以來國外的酸化研究出現了以

5、下幾個方面的趨勢：（1）對儲層的傷害機理進行深入的理論分析和系統的實驗研究，如 GR.Coulter等人把儲層傷害分為絕對滲透率傷害和相對滲透率傷害 以及因非達西流和應力敏感引起的傷害，Beg M.S.和Taylor K.C等人 對酸化實驗進行了比較系統的研究。（2）不斷開發新型對地層無傷害或低傷害的酸液體系和添加劑，并 且已經開發對環境無公害的酸化產品。（3）對各種酸化模型深入研究并且開發了相應的軟件。（4）在酸化作業中應用了現場實時監測評價技術。酸化新技術除了常規的酸化及酸壓工藝技術之外，近年來，國內外已經形成 了許多中酸化新技術，現列舉如下：暫堵酸化技術，閉合酸化技術， 泡沫酸酸化技術，

6、固體復合酸酸化技術，液體轉向酸酸化技術，乳化 酸酸化技術，稠化酸酸化技術等。另外，國外還出現了許多酸化軟件 及專家系統。二.酸化新技術介紹暫堵酸化技術暫堵酸化是利用酸液優先進入阻力最小的高滲透層，在酸液中加 入適當的暫堵劑。隨著注酸過程的進行，高滲層吸酸多，暫堵劑的進 入量也多，對高滲層的堵塞也較大，從而逐步改變進入各小層的酸量 分布，最終達到各層均勻進酸的目的。酸化結束時，暫堵劑自行解堵， 從而達到好的酸化效果。顯然，采用暫堵酸化技術達到解堵所需酸量 低于非暫堵酸化技術所需酸量。同時，它避免了繁重的機械分層措施， 是一項較好的儲層解堵酸化技術。暫堵酸化適用于多層狀和大厚層油氣藏的酸化，以及儲

7、層在縱向 上的非均質性或污染程度的差異嚴重的井。暫堵酸化可以應用于油氣 井和注水井解堵酸化和壓裂酸化，不僅可以解除近井帶的傷害，還可 以改善油水井的產液剖面和剖面。暫堵酸化技術的關鍵是暫堵劑的選取其基本要求是：（1）暫堵 劑能在油水井壁上高滲透處形成致密濾餅，阻止高滲透層過多進酸；（2）暫堵劑與處理液體系配伍性好，并且與處理液體系不發生反應；（3）暫堵劑必須在產出液（油井）或注水井（水井）中完全可溶， 即在正常生產過程中必須快速完全解除暫堵，恢復處理帶的滲透性。 國內已經在青海油田、河南油田以及吐哈油田等油田中廣泛應用。實 際作業中的暫堵劑有的是先制作好，在施工是酸液一起注入儲層，有 的是把暫

8、堵液體和酸液同時注入儲層，然后在儲層條件下生成暫堵顆 粒形成暫堵。閉合酸化技術閉合酸化技術的的機理是酸液在低于閉合壓力下注入閉合條件 下的裂縫，大部分酸液呈紊流穿過閉合的裂縫，迅速溶蝕巖石表面， 其溶蝕的巖石量比張開裂縫的溶蝕量大得多。而且由于巖石成分和滲 透率各異，以及HC1對其的選擇，很多碳酸鹽巖油氣層都有反應不 同的區域和脈道，這就勢必出現一個層區的反應速度比鄰近區反應速 度慢的現象。隨著各個區域和脈道的溶蝕，溶蝕面積逐漸擴大，酸液 在很短時間內連續流動，創造出流動通道或溝槽。在某些條件下，這 些流道會變得相當大，使酸不再呈紊流狀態。在單位體積的酸與巖石 表面積的比達到最大程度后，酸液成

9、為一種事實上的緩速酸化系統。 如果油氣層確有易溶蝕的區塊，它們大都有常見的順層面，并一般為 水平狀，這使酸液逐漸呈徑向流動而不是垂直流動。因為只有小部分 裂縫被酸溶蝕成相對較深的溝槽，其余的未刻蝕的裂縫面就能在極端 惡劣的閉合條件下支撐裂縫，讓它張開，不致完全破碎溶蝕溝槽。這 樣施工結束后，流道依然存在，就形成了具有一定導流能力的人工裂 縫體系。閉合酸化技術具有許多優點：施工壓力和泵注排量很低，作業 一般比較簡單；不易損害井口、油管和封隔器等設備；能產生相 當高導流能力的裂縫可以大大降低油層微粒、有機沉淀物對裂縫和孔 隙的堵塞；作業產生的酸蝕溝道在異常閉合條件下和破裂情況下仍 能保持張開狀態，

10、并且可以增加酸敏性和水敏性油層的產量，裂縫不 易閉合，濾失量少。該工藝也有應注意的不足之處：閉合酸化工藝有一定的局限性， 如作用深度小，對某些碳酸鹽巖油氣層可能效果較差甚至毫無效果。 在決定是否實施該工藝之前，必須用儲層巖心做導流能力實驗。閉合酸化技術適用于已經造有裂縫的任何碳酸鹽巖油氣層，這些 裂縫可以是閉合酸化前剛壓開的裂縫、以前酸化/加砂壓裂造成的裂 縫或天然裂縫性油氣藏。既可用于氣井，還可用于油、水井增產、增 注。對固井質量差，易出水層位導致不能進行高壓大排量壓裂酸化施 工，可考慮采用該技術。泡沫酸酸化技術泡沫酸酸化原理：泡沫酸是用起泡劑穩定的氣體在酸溶液中的分 散體系。氣相為空氣，由

11、壓風機供給，液相是根據油井情況采用的各 種不同的酸液。工藝上采用注入兩級雙向泡沫酸液的方法。先將起泡 液泵入滲透率較高的含水層，使流體流動阻力逐漸提高，在喉道中產 生氣阻效應。在疊加的氣阻效應下，再使起泡酸液進入低滲層與巖石 反應，形成更多的溶蝕通道，以解除低滲層污染、堵塞，改善油井產 液剖面。最后注入泡沫排酸液，助排誘噴，排出殘酸。泡沫酸酸化適用于以下情況：井段長，厚度大，層間矛盾突出， 非均質嚴重；水敏地層；作業、洗井造成污染堵塞；壓力系數 低于0.5 ；井況惡化，無法卡封分層酸化；原始滲透率大于5 0X10-3um2o大量國內外現場酸化施工結果表明，泡沫酸酸化工藝實現了分層 酸化，具有工

12、藝簡單、排酸徹底、處理半徑大的特點。固體酸酸化技術固體酸基本組成及酸化作用原理：復合固體酸由固體有機酸、固 體潛伏酸及多種復合添加劑組成。固體有機酸主要為混合脂肪酸及芳 香酸，能溶解地層中的有機堵塞，可部分溶解無機物。固體潛伏酸在 地層溫度下在一定時間內釋放出土酸及多元羧酸，主要溶解無機物堵 塞。兩種酸都能絡合地層中的多價金屬離子，防止二次沉淀的產生。 添加劑包括助溶劑、烴類溶劑、反應控制劑及反應時間調節劑等，使 酸液能適應不同區塊的地層條件。復合固體酸在使用時用熱的(50 60C)油田污水配成10%的水溶液，其中固體有機酸與潛伏酸 的質量比一般為3：1。選井條件：非周期末供液差，但有一定生產

13、能力的油井；井 下管柱狀況良好，無套管變形或損壞情況；無嚴重出砂史；油稠 或地層滲透率低引起注蒸汽壓力升高，需要進行油層改造的井（這是 最適合復合固體酸酸化的井）。復合固體酸的用量根據油層有效厚度、 孔隙率、堵塞類型及堵塞嚴重程度、酸化處理半徑并考慮經濟效益來 確定。遼河油田曾經在稠油井中使用了固體酸酸化技術，具體施工工藝 是用熱污水洗井，替出井筒內死油和冷油；反擠溶劑（工業粗甲 苯），清洗油層巖石表面，脫除油膜；將復合固體酸倒入盛有熱污 水的池中，攪拌均勻，將酸液反擠入井；反擠頂替液（熱污水）； 關井24小時后開井。所用熱污水溫度為5060P。另外，中 原油田還在砂巖基質酸化中使用了硝酸粉末

14、作為潛在的工作酸，并進 行了室內和現場的實驗，取得了一定的效果。液體轉向酸化技術酸化原理：液體轉向劑在泵酸過程中與酸酸液反應形成固體顆 粒，在井筒周圍形成濾餅暫時封堵高滲透層，使酸液進入中，低滲透 層，達到均勻布酸的目的。轉向劑濾餅在隨后的生產過程中自行溶解、 不會對地層造成傷害，從而使整個井段的地層滲流條件得的到改善， 提高酸化效率。液體轉向酸化技術適用于多層狀和大厚層油氣藏的酸化，尤其是 儲層在縱向上的非均質性嚴重的井，可以應用于非均質砂巖油藏以及 孔隙型灰巖油藏，是改善注水井和油井的吸水剖面和產油剖面，實現 調剖和增注增產的有效措施之一。乳化酸酸化技術乳化酸酸化原理：油外相乳化酸選擇性酸

15、化的理論依據是渠道流 態理論，該理論任為：在一定條件下，一口含水油井的地下油、水滲 流狀態應當是油水分別沿各自通道流向井筒，而不可能是油水在同一 條通道呈多級段塞推進。油水通道內巖石表面潤濕性不同，長期通油 的孔道，表面由于吸附了原油中的天然性組分，呈現出明顯的親油憎 水性，而長期通水的巖石表面在地層水作用下發生羥基化，帶有負電 荷，呈現明顯的親水憎油性，油水通道巖石表面的這種不同潤濕性， 極不利于常規水基酸化，水基土酸溶液壓入地層時，必須優先潤濕親 水孔道巖石表面，與巖石發生反應，使孔道擴大，進而有更多的酸夜 進入，造成出水孔道滲透率大大提高，出油孔道由于巖石表面親油憎 水，酸進入量少，酸化

16、結果往往可能是油井含水幅度的升高，若改用 油外相乳化酸酸化，則酸液應優先潤濕親油孔道較少或不進入表面親 水的孔道，因而發生選擇性酸化。乳化酸也是一種有效的緩速酸，進 入地層后油將酸液與巖石表面隔開，不發生反應，從而延緩了酸液與 巖石反應，只有乳化液破乳后才分離出酸液，引起乳化酸破乳的原因 是乳化劑在地層的表面的吸附，減弱它對酸液分散相的保護。次外， 這種酸液中含有粘土劑，對水敏性地層具有一定的穩定粘土作用。該技術特別適用于油田開發后期，油井普遍產水，用常規酸化難 以奏效的油井的深度酸化，針對油水同層或儲層為水敏儲層，乳化酸 一般使用油外相乳化酸，該酸液遇水增粘，遇油降粘，具有一定的選 擇性，另外還需要輔助一定的防腐劑、抗水敏劑、緩速劑等添加劑。稠化酸化技術稠化酸也叫膠凝酸，它是向酸液中加入膠凝劑，使酸液變成視粘 度達到4080 mPas（地層條件下）的膠凝體系，可以降低酸液在地 層中的濾失速度，降低酸巖反應速度，從而大大增加活性酸的有效穿 透距離。該技術主要用于中、低滲透儲層的改造。除了以上的這些新技術之外，在酸化效果評價方面，近年來國外 發展了酸化現場實時監測評估技術，現場實時監測酸化施工時的泵注 排量及井口壓力的變化，根據擬穩定或不穩定滲流理論描