独联体国家油气田酸化技术应用种类剖析.pdf

任立新等 独 联体国家 油气田酸化技术应 用种类剖析 7 独联体 家油气 画酸化攘 廑 种粪剖析 A ． 砒 H 加 “． 却 主题 词独联体油气 田 酸化分类研 究 一 、标准 酸化的基本 工艺 传统的酸化工艺技术是这样 的 用 原油或 含 0 1 ％ 一 0 ． 3 ％表 面活一牲剂的水 盐水 或淡水清洗井。在地面配制好带有必要添加剂成分 的酸液 添加剂成分 由实验室实验结果确定 。打开 井的油套环空闸门，往油管注人酸液 。当它到达射孔 井段时 ，关 闭油套 环空 并继 续通过 油 管注 人酸液 ，直 到它向产层注不进去为止 ，最后补注原油或含 0 ． 1 ％ 一 0 ． 3 ％表 面 活 性 剂 的 水 关 一 段 时 间 一 般 6 h 井，使酸和岩石反应 ，然后用清洗液排除反应产物。 用 8 ％ ～1 5 ％ 盐 酸 水 溶 液 和 添 加 以 降 低 金 属 设 备 、油 气井管子腐蚀速度 的阻化剂的标准酸化， 得 到最广 泛的 应用 。三 种组分 被称 为普 通酸液 的基本 成 分 H c l 、水 、阻 化 剂。 为 避 免产 层 中发 生 二 次 沉淀 如氢氧化铁 、氢氧化铝等沉淀 ，酸液 中要加 人适量的有机酸作稳定剂 ，如醋酸 、柠檬酸等。 盐酸 与石灰 岩 、白云岩发 生 反应 ，反应 产物 可与 反应 后 的残酸 液一 同从 岩层 排 出 ，因为氯化 钙 、氯化 镁均 溶 解在 水 中 ，而 二 氧 化碳 以气 体 方 式 排 出 。此 时 ，无论井射开的是砂岩层、泥质粉砂层还是无砂盐 岩层，酸液都能溶解石灰岩或其它成分，甚至是岩石 中的氧化铁 、氧化铝。不过 ，这要加氢氟酸和醋酸。 在选择普通酸化液浓度时，应注意 为了溶解一 定量的岩石并从井 中排出大量 的废液 ，选择低浓度盐 翻 译 任 立 新 李平 王垒 影 校 对 车发 荣 大庆油 田公 司采油 一厂 大庆油 田公 司采油工艺研究所 大庆 油 田公司采油一 厂 大庆 油田公司设计 院 酸就要注人大量的溶液。7 3 g 纯盐酸可溶解 1 0 0 g 石灰 岩 ，生成 1 1 1 g氯化钙可溶解盐、1 8 g 水和 4 4 g 二氧化 碳 [ 即 1 k g 石灰岩应消耗 7 3 0 g 纯盐酸 或4 ． 8 9 L1 4 ％ 的盐 酸 溶 液 ] 。1 4 6 g纯 盐 酸 可溶 解 1 8 4 ． 3 g白 云 岩 ， 生成 1 1 1 g 氯化钙、9 5 ． 3 g 氯化镁 、3 6 g 水和 8 8 g 二氧 化碳 [ 即 l k 窖白云 岩 应 消 耗 7 9 2 ． 2 g纯 盐 酸 或 5 3 L 1 4 ％的盐酸溶液 ] 。另一方面，高浓度的酸液产生大 量的氯化钙和氯化镁 ，会增加废液 的密度和粘度，这 就增大了从产层排 出废液的难度。因此，溶液 中的含 酸量最好在 1 2 ％ 一1 5 ％左右。当岩石 中碳酸盐含量高 于 3 0 ％ ～ 5 0 ％时，这些溶液就无效 ，但在碳酸盐含量 达 1 5 ％ 一 3 0 ％时 ，它们 可 以采用 。 对产层含大量碳酸盐的井我们并不采用增加酸浓 度的方法 ，而是加入醋酸 、羧基 甲基纤维素或与液态 烃 气体、冷凝液 、气体汽油 ，它们使反应延缓掺 合在一起 对于处理含少量碳酸盐 低于 l 5 ％的硅酸盐岩 产层的井 ，采用由盐酸和氢氟酸混合物组成 的溶液 砂岩含 5 0 ％ 一8 5 ％的二氧化硅 ，在 反应 时生成 四氟 化硅和水 。四氟化硅是溶于水的气体 ，在井试油和投 产时极 容易排 出 氢氟 酸 的缺点是 ，与 地层 矿化水 反 应时生成胶状不溶物。因此 ，用盐酸和氢氟酸的混合 物 酸化 地层 时 ，一 般分 以下几 个 阶段 1 、预处理。为 了尽 可能溶解碳酸盐并排出地层 水 ，用含 有 5 ％ ～1 5 ％H c 1 的普 通 溶 液 1 m 射 孔段 注 0 51 ． 0 m 3 与其 它 组 分 防 腐 剂 、复合 剂 、表 面活性剂等一起处理地层 ，这些组分含量取决于油 田的 自身条件 。 2 、注入盐酸 和氢氟酸混合液 1 l ift 射孔段注 1 ． 5 5 ． 0 或 2 ． 5 5 ． 0 ，盐酸含量为 1 2 ％，氢氟酸 含量为 3 ％。 3 、注人 浓 度 为 1 5 ％ 的 盐 酸 并 用 淡 水 或 地 层 水 加有各种防腐剂 ，恢 复岩 石的润湿性 ，以便从产层 顺利排出残酸和反应产物 挤替。 在采用 传统酸化工 艺酸 化时 ，可 以加人各种溶 剂，这给酸液更顺利地渗人地层及调节酸液与岩石反 维普资讯 8 国 外抽田“ 1 - 程 F o r e i g n Oi l fi e l d E n g i n e e r i n g V o 1 ． 1 8 N o ． 5 ． 5 应速度创造 了良好条件。其中也包括应用液态烃形成 前置液段塞 。 二、影响标 准酸化效果 的 因素 气井或凝析气井的酸化效果取决于很多因素。首 先，取决于工作试剂成分的选配 酸液及各种组分 。 岩层的储集特性 ，甚至酸化前进行的其它措施类型和 措施数量也是决定反应过程的主要因素。实际上又不 可能考虑到矿场条件下所有影响因素 ，因此，要根据 措施井的具体条件选择基本参数 。这时要遵照在其它 类似油气 田酸化实例中得到的那些共性原则和方法。 独联体 国家积累了大量的酸化经验 实际上 ，在 每个强化开采的油田都应用了这项技术 。我们将研究 奥伦堡油气田、阿斯特拉罕气 田、乌克撼里斯克油气 田的酸化情 况 。选 择 这些 油气 田进 行研 究分析 主要 有 两 个原 因 第一 ，这 些 油气 田的产 层结 构很 复杂 ，进 行酸化时应用 了许多的约束条件 ；第二 ，这些油气 田 已成功地进行 了各种类型的酸化。 奥 伦堡油气 田的构 造 由盐 下石炭 纪和下 二叠 纪沉 积 3 5 01 3 0 0 1 1“1 深的下二叠纪孔谷阶、亚丁斯克 阶 的硫酸盐和盐岩及盐下陆源岩上二叠纪 、新第 三纪、第四纪岩石构成。主要储气层为石炭纪的亚丁 新克一 中石炭 组 ，有 发 育 良好 的含 气 层 中心 。气 田具 有层系丰厚 的特点 总有效厚度 在构造 中部达 3 0 7 0 n l 。储榘特性在横向、纵向剖面变化显著 产层渗 透率在 1 m厚 的范 围 内从 几 百 至几 千 平 方 微 米变 化 。 高渗透层主要在向斜部位 ，两翼和背斜部位渗透率降 低。孔隙岩层和致密岩层交替是产层的主要特性 ，以 至于即使井周围有裂隙存在 ，也会有半渗透或不渗透 的屏蔽形成 。除此之外，在产层上部还有漏失带 ，漏 失带的地层是很明显的高渗透裂缝或孔洞型岩石。 阿斯特拉罕气 田属于中石炭纪沉积。大部分储层 沉积属于孔隙、孔隙一 孔洞 、裂缝型生物沉积碎屑石 灰 岩 。沉 积层 深大 于 4 0 0 0 l e t 。原始 地层 压力 很高 6 3 MP a 。地层 流体是 含 酸组 分 达 4 o ％ 的不饱 和凝 析 气 。 产层具有很大的非均质性 ，产层厚度大。生产井产量 差异大 ，低产井多。 乌克德里斯克油气 田的特点我们 将在 以后叙述。 应当再强调一下那些影响酸化效果的特性碳酸盐储 集层特性 、产层 的高度非均质性、裂缝发育及较大的 厚 度。 分析 表 明 ，在 这些油 田按标 准工艺 进行 的酸化都 有相当好的效果。从表 1 5中的数据可以看到这一 点 在奥伦堡油气 固，标准酸化后油井产能增至 1 ． 3 1 ． 5倍 见表 1 ，而在阿斯特拉罕气 固增至 1 ． 7 1 ． 8倍 见表 5 。由阿 克 戈尔米舍完成的奥伦堡油 气田和乌克德里斯克油气田 4 6个层系酸化效果分析， 以及 占渡沃尔 日耶油气田措施 2 2 ％的酸化工艺效果 分析都非常重要 。他分析了酸化过程 中酸液注入量和 储层渗透率的影响。为评价酸化效果，采用了反映井 酸化前后渗流阻力系数关系的酸化效果。表 2列出了 酸液注入量、酸化前地层渗透率与酸化效果的关 系。 表 1 奥伦堡气 田各类酸化措施关 系 酸化种类 增产效果[ f 斋 对 比对象 标准酸化 l 3 ～l 5 无措施井 醇酸酸化 标 准酸化和泡津酸化 泡株馥 化 1 3 一I 5 标准酸化 分 层 酸 化 采用盐酸 标准酸化 和泡抹酸化 采用醇酸棍音物 定 向射流睦酸化 标准酸化 和醇酸酸化 表 2酸液洼入量 、酸化前地 层渗透 宰与酸化 效果关 系 渗透率 不 同醴禳 注量下的酸化效果 ／ m “ o 5 l 1 0 l I 5 0 0 0 l 4 5 1 8 0 l 1 1 ． 5 3 8 7 0 l 1 0． 1 0 O 2 3 3 6 0 I 8 0 0 0 3 2 2 I 4 0 【 6 0 0 0 4 1 ． 8 l 2 8 1 4 ． 6 0 0 5 1 ． 2 l 1 3 } I ． 4 表 3多次酸化与有效次数的关系 ⋯ 量 平均增产倍敷 措施总计 有效措施 措施总计 有效措施 5 7 l 9 4 l _ 8 6 3 3 4 O 8 6 】 9 l l 0 6 7 l l 5 l 3 1 l 3 2 l O 6 6 1 2 5 2 5 O 表 4 酸液总注量 与有效倍数 关系 注量 措施敷量 平均增产倍敷 m 措施总计 有效措施 措施总计 有效措施 5 O 6 0 3 3 2 4 5 4 2 8 l 6 5 l ∞一2 o 0 l 9 】 ． 5 8 2 加一2 5 o l 6 5 O 7 1 l 2 5 3 0 03 5 0 l O 4 5 8 4 5 8 3 j O 8 J 9 4 2 4 3 表 5阿斯特拉罕气 田措施项 目有效倍数关系 ⋯ ． J 措施数量 平均 增产倍数 ～ 计 有救措施措施 总计 有效措施 甲醇 处 理 3 2 6 0 ． 2 2 】 ． 】 7 酸 潜 8 1 0 】 3 】 ． 0 0 酸 化 【 6 】 3 3 I 1 7 7 3 2 7 甲醇 一 盐酸酸化 l 4 q 3 7 l 1 9 8 2 6 2 盐酸一 乳状液酸化l 3 3 『 2 0 0 压裂 酸化压裂 l 1 5 1 4 1 ． 9 8 2 l 2 维普资讯 任 立新等 独联体 国家 油气 田酸化技术应用种类剖析 9 资料分析表明，在渗透率为几百至几千平方微米 几毫达西至几十毫达西的低渗透层酸化效果最 明 显 。应该指 出 ，在 表 2中列 出的是 酸化后 的平 均 酸化 效果。酸化后 ，乌克德里斯克和奥伦堡油气田的一些 井的渗流阻力系数发生了很大变化 例如 ，渗流阻力 系数 A减小到 。在这种情况下，储集特性被破坏 的层段渗流 阻力 系数 A变 化最 明显。因此 ，一般认 为，酸化的基本意义就是处理低渗透储层 ，而且储层 的渗 透性也影 响酸 化效 果 。M． B ． S m i t h和 R ． R． Ha n n a h 在文献 中很公正地指出在我们看来 ，在渗透率好的 地 层 ，井 的产 能相 对 增加 ，并 能引起井 绝对 产量 的显 著增加。但这也 比低渗透层的井 ，当其相对产量增长 很大 时增 长的产量 小得 多 。 影响酸化效果 的主要因素是酸液注入量和酸液组 分。酸液用量的确定 ，无疑是提高地层酸化效果的诸 多复杂 任 务 之 一 酸 液 的最 佳 注 入 量 取 决 于 许 多 因 素 储层的矿物成分、地层温度 、以前进行酸化的次 数等等。在一定程度上 ，这个问题触及 了许多从事提 高酸化效果 的专 家 。 他们 的研究结 果 表明 ，1 m厚地 层用 1 ． 5 2 m 3 酸 液是 标准酸 化 的最 佳 用量 。这 在 气矿 场 实 际 工作 中 ， 大量按标准酸化工艺设计的地层酸化得到推广 ，但为 了扩 大酸在井 附 近 的反应范 围 ，注 人地层 的量 比设计 量大得多。由弗 伊 托尔古诺夫和其 同事发表的文献 中给出的 “ 阿斯特拉罕气田各种酸液注入量下的酸化 效果数据”非常重要 作者们分析了 1 2 0多次各种类 型酸化 和 6 0多次 盐 酸 酸化 ，结果 证 明酸 化 效 果取 决 于 酸液 的注入量 。他们 统 计的一 组 酸液 总注入量 与有 效倍数 措施后产量与措施前产量之 比的关系数据 成为结论的主要 内容。从表 4中可以看出，酸液注入 量不 大的三 个 组 小 于 1 5 0 m 3 中第 二组 5 0～1 0 0 m 的 8次有效 酸化 共 1 4次平均 增产 倍数 为 4 ． 2 8 。另 一高 倍数 是 2 ． 4 5 ，在 酸 注 量 为 1 o o～1 5 o m 那一组。这就使文献 的作者 把 7 5 1 2 5 m 3 选 为阿斯 特拉罕气田酸化的最佳优选注入量。注入量至 3 0 0 m 3 时酸化 效果 明显 降低 ，但从 注 入 量 3 0 0 m 3开始 ，酸 化效果实际上也是增加的，文献 的作者解释为 这几 组是 由于 应用 了新工 艺技 术 的结 果 。 三、按 酸化方式划分酸化类型 1 ，分 层酸 化 地球 物理 研究 表 明 ，大 部分情 况下 ，被 控制 的产 层厚度往往是射开产层厚度的一半 以下 因此 ，选择 部分层段进行酸化对较厚产层会有很好的效果。这可 以向产层的主要层段注人大量的酸化液。分层酸化可 以选用不同的井下管柱工艺 ，但必须遵循分层酸化的 基本原则 。这个原则包括对地层非处理段可靠的密封 保 证和对 目的层注入 酸液 保证 。 在奥 伦堡 气 田 ，采用 在分 隔器下 部尾管 安装 酸化 工艺管柱是传统的分层酸化工艺之一。这种工艺在全 苏天然气科学 研究所 1 9 7 6年 发 表的 奥伦堡气 田生产井试油投产时分层酸化暂行技术规定中有详 细阐述。根据此工艺，为提高分层酸化的效果和工艺 的可靠性，在分隔器下部尾管安装悬挂循环凡尔，循 环凡尔距封隔器一到二个油管 ，用无缝堵塞下面的装 配接头 组成 尾管 鞋 。分层 酸化 按 下 面 工艺 设 计进 行 关闭封隔器下部的循环凡尔并打开无缝堵塞 ，注入石 油乳状液，注入量足够封堵住 下部不酸化地层即可； 打开封隔器下部的循环凡尔 ，注缓冲液 水、氯化钙 水溶液充满封隔器下部尾管，然后 向目的层注酸液 1 m有效厚度注 2～3 m 3 ，然后关闭循环凡尔 ，向 溶解的岩石注乳状液 ，继续处理下一段 目的层。最下 一 层 酸化后 并再放 喷 。 各种酸溶液 、醇酸液及用于其它类型酸化的酸液 均可 作为分层 酸液 ，只是密 封乳 状液有 区别 。在奥 伦 堡气田，广泛应用如下成分的醇酸液 体积百分比 4 9 ％的 盐 酸 浓度 2 0 ％ ～2 4 ％ 、5 0 ％ 的 甲醇 和 1 ％ 的醋 酸 。密封 液成 分 为 体 积百 分 比 氯 化 钙溶 液 7 8 ％ 密 度 1 3 5 0～1 3 8 0 k g ／ m 3 、柴 油 2 0 ％ 、航 空 汽 油 K 1 0 5 ％。密封乳状 液 密度 为 1 2 3 0 ～1 2 8 0 k g ／ m 3 。 在许多情况下我们推荐使用触变乳状液作为密封 液。分层酸化的结果使之成为封堵产层下部 、创造酸 化液举 升条 件的 主要 技术方 法 ， 比应用 标 准酸化工艺 包括泡沫酸化的效果好 从表 1 中可以看出，分层酸化在奥伦堡气 田的应 用使井的产量平均增 加到 1 ． 5倍 盐酸酸 化液 和 1 ． 6 倍 醇 酸 酸化 液 。奥 佗 堡 气 田井 很 高 的酸 化 效 果是由于这种强化增产方法非常符台井的实际情况 奥伦堡气 田的特点很明显地层总厚度和有效厚 度大 ，构造 的中心部分达 3 0～7 0 n l ；产层渗透率变 化大 ，1 m厚度 内渗透 率从几百 变刊几千平方微米 ； 产层上部有漏失层 ，这些漏失层有 很好的裂缝和孔 洞 ，渗透率高 ；产层孔隙性岩石与致密岩石交替 ，甚 至在井周围的裂隙都成 了半渗透或不渗透的屏蔽。 从 产 层的 以上 特 点看 ，分层 酸化 比其 它类 型酸化 优 越 2 ，定 向酸化 采用 分层进行 酸射流 方式 的定 向酸化是 酸化 的一 种变形。这种酸化形式主要是为了对预先选择 的层段 进行更深层的酸化 。在某些情况下，分层酸化园许多 { 、 l _ _ 5， ● ， i _ l f ＼ ；{， 维普资讯 1 0 国外油田I程 F o r e i g n Oi l f i e l d E n gi n e e r i n g V o 1 ． 1 8 N o ． 5 2 O O 2 ． 5 原因而无效。例如 ，在被粘土或泥浆封堵住孔隙和裂 缝的层段进行分层酸化时，可能会发生密封液在非预 计层段 渗漏 现象 。这 在 为了破 坏 目的层 段封 闭泥饼 且 要求 打开 裂缝或破 坏 它 的其它 区域 情况 下是完 全 可能 的。定 向酸化时 ，高压射 流保证 了通过 井身相 互联 通 对这些层段和井底地带区域的有效处理。破坏泥饼后 酸液在高速水压作用下渗透到孔隙介质中。附加在井 壁 的机械 作用使 高 压射 流酸液 直接 进 入岩石 。 目前 出现 了各 种 各样 的 定 向酸化 技 术 工艺 相 应 地也应 用了一些 新 的井 口工 艺和井 下工 具 。在 用射 流 法进行定 向酸 化方 面 ，奥 伦 堡气 田使 用 的井 下工 具可 作为井下工具的例子之一。详细的井下设备工艺和技 术工艺 的要求 在全 苏天 然气 科学研 究所 的射流法 定 向 酸化细则 中已列出。在 细则中介绍的射流法酸化 要求只开一个凡尔，关闭其它凡尔进行酸化作业。这 时可使用 喷 沙 射 孔 工 具 。 每个 凡 尔 的酸 注 入 量 为 l 0 ～ l 5 m 3 ，喷沙 嘴 压 降 为 2 0～3 0 M P a 。 井 底 安装 安 全 预防设备 封隔器 、封隔器下 部循环凡 尔、射流凡 尔、油管鞋处的无缝堵塞 。对于射开 的产层具有致 密小层 形成屏蔽 的井采用分层调节注酸工艺。这 种井的产层是用生产套管封隔后射孔产生的，酸化时 各产层 间下封 隔 器 。每个封 隔器 上 部装循 环凡 尔 ，下 部装 调节 凡 尔 。在 用 井 下 工 具 单 独 酸 化 或 单 层 试 油 时，关闭其它层的循环凡尔和凋节凡尔。如果两个封 隔器之间有不同渗透率 的夹层或渗透性弱的、不渗透 的隔层 ，就用带触变乳状液的分层酸化法。关闭上凡 尔 ，经下凡尔向油套空间注入乳状液，而酸液经上凡 尔注入 ，经下 凡 尔试 油 定向酸化技术在里海沿岸一些油田早已应用。其 中在奥伦堡油气 田非常有效 ，并在卡拉查干纳克油气 田广 泛推 广。从 表 l 可 看 出 ，在 奥伦 堡油气 田应 用 定向酸化技术和传统的酸化技术相 比平均单 井增产 1 ． 4 5倍 。 3。快 速酸化 定向酸化的进一步发展方向是高压快速酸化。这 种酸化对于孔隙一 孔洞型储层的井最有效。其酸化工 艺是 这样 的 酸 液进 入微 裂缝 系统 ，处 理所有裂 缝层 段 。弗 阿 基 列耶 夫 和他的 同事们 在文 献 中认 为 ，打 开微裂缝 的效果 取 决于产 层射 孔高度 和酸 化压 力。此 时微裂缝首先从射开层位 的上部打开。 因此 ，选 择好 酸化液 的工作压 力后 ，形成 微裂缝 的过程 和射 开层 段 的处 理 强度 是 很好 掌 握 的。8 0 年代末 9 0年代初 ，快速高压醇酸酸化 在阿斯特拉罕 气 田的一些射开裂缝储层的井中得 到了成功应用。据 文献可 知 ，这种 酸化与 该气 田的水 力压 裂相 比可增产 1 ． 5 ～2倍 表 6中 给出了该气 田一些井快速酸化的 数 据及 与酸化 井 产层特 性相 近井 的水 力压裂结 果 。 值 得注 意 的是 ，阿斯特 拉罕 气 田产层构造 决定 了 其生产的极其复杂性。其产层厚度大，高孔隙度产层 与低孔隙度产层频繁交替 ，低渗透性 渗透率几百至 几千平方微米 ，原始压力异常高 6 o～6 3 M P a 。这 些特 点造成 气 田工作 特殊 ，要求 特殊 的近井 地带处 理 方法。快速高压醇酸酸化正好具有和其它酸化不同的 特点且 符台 这些 要求 。 四、按酸液种类划分酸化类型 1 ，泡 沫酸 化 泡沫 酸 化即 向地 层 注入泡 沫混 合物 与其它 酸化 相 比其主要优点是 ，酸液在深度和广度两方面能略充 分注满地层向地层注入泡沫体 系，液体因泡沫暂时 表 B 阿斯特拉罕气 田快速酸化和水力压裂效果对比 井号 9 M P a 下的日产量 1 处理被注速度 l 处理{ 瘦注量 堂堕盟 1 1 塑堕墨 d j I 鳖翌 墼 快 速 酸 化 m j 注人 压力 醇 MP a 2 0 ． O 3 0 0 2 l_ t6 0 1 35 44 1 1 7 2 2 5 3 4 。 0 5 7 5 8 4 7 6 5 2 4 O 5 1 0 ．2 I 2 1 0 0 5 0 I 1 ∞ 2 0 4 6 1 4 9 1 4 9 6 7 5 9 5 2 5 6 6 7 9 2 3 4 0 4 6 0 3 3 O 6 6 0 2 8 5 4 0 O 4 7 水 力 压 裂 6 7 1 7． 0 5 2 0 3 4 8 2 2 1 0 7 5 5 2 3 3 0 8 0 O 4 4 9 2 2 3 O 5 2 7 0 2 1 0 4 5 O 4 3 8 6 1 6 0 8 6 8 3 9 6 5 1 0 4 6 2 ． 2 Ⅻ‘ 5 2 乳化酸澶 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 任盘新等 独联 体国家油气 田酸化技术应用种类剖析 封堵高渗透带和高渗透薄层 ，在非均质储层均匀向前 渡及，慢慢将碳酸盐溶解在酸液中 ，扩大了酸液的渗 透深度 。泡 沫酸液的基本成分是 酸、气体、发泡剂。 大部 分情 况下 采用 表面 活性 剂作 发泡 剂。在 俄罗 斯及 独联体国家应 用最广 的是 OH 一1 0和 n p e a o K e WO F 一 1 0 0等一 些高效 发泡 的表面 活性剂 。 泡 沫酸 化 被广 泛应用 在 俄罗斯 及 附近一些 国家 的 气 田和凝 析气 田。有各种泡 沫酸化 工艺和不同 的方 法。泡沫酸化的工艺原理和它在凝析气田上 的应用经 验 ，以及其作用的主要特点在很多文献中已有详细说 明 ，因此 ，不再 详述 。 使泡沫酸液更稳定地 、更深人地注进地层是一切 泡沫酸 化工 艺 的基本要 求 。显 然 ，泡 沫 酸化 时酸 的注 人深度 已知地层条件情况下要根据酸泡沫的稳定 性和注人速度来确定 ，并且 ，借助反应物同气体接触 界面的表面张力和酸液的洗涤特性使残酸液和粘土颗 粒完全从地层排出。酸液的清洗效率取决于表面活性 剂 其中含凝析油 、各种 电介质 、甲醇的发泡特 性 。因此，选择最佳酸液配方和酸化工艺只能根据研 究结 果 和综台考 虑影 响因素 以及 处 理过程 的结 果 。 在文献中已给出了通过试验确定的各种泡沫酸液 进行 酸 化 的 酸 化 效 果 。 经 研 究 ，M a p a e ．1 a 、 Ⅱ C P A C 、烷 基 苯磺 酸钠 、oⅡ 1 0 、Ⅱ 岬u e n ⅡWO F一 1 0 0 、 I4 C O Y l B a H 4 4 1 1 、n p o r a w一 1 7 ／ 3 0和 2 0 ／ 4 0可作 发 泡剂 ，奥伦堡气田的气态烃 、天然气 、氮气可作气相 分散剂 ，1 0 ％ 或 2 0 ％ 的 盐 酸 溶 液 可作 分 散 介 质 。研 究 结 果 表 明 ， 最 有 效 的 发 泡 剂 为 O Y i一 1 0 和 n p e a o e s t n WO F一1 0 0 。另一个重要 的结论是 ，广泛应 用于凝析气井酸化工艺措施 的甲醇对泡沫酸化有重要 影响。经验证明 ，酸液 中发泡剂组成含 1 0 ％到 4 0 ％ 或 5 0 ％的 甲 醇 ，泡 沫 的 稳 定 性 就 会 提 高。 为 产 生泡 沫 ，采用射流泵和充气泵给酸液和加人的气体增压 措施后气井产量的增加取决于酸化反应物从近井 地带和 井 内排 出地面 的程度 ，即 累积在 井底 的液体 发 泡过程。对于泡沫酸化的条件 ，文献的作者已完成了 从井底排 液 的试 验 ，并 研 究 了酸液 反应 物 和 发 泡剂 、 c a c k水溶液 和发泡剂 、N a C I 水溶 液和发泡剂、蒸馏 水和发泡剂等一些混合物的反排过程。除此之外 ，还 进行了向这些混台物 中加人 甲醇和凝 析油 的反 排试 验 ，以评价它们对废液从井底排出时的影 响。用 Ⅱc P AC、 ]- l c o y t B a H 4 4 1 1 、 c y m, 0 O H o A 、 n p o r p e c c 、 r i p e a o ra e ． 1 WO F一1 0 0和 M a p e ． a a n怍 发 泡 剂 。试 验 证 明 ，其 中大 部分 表面 活性 剂对 于酸 液 、淡 水 和冷凝 水 来说都是好的发泡剂，在 电介质溶液 c a c b和 N a c 1 中加 人一 些 阴离子表 面活 性 剂 C y S U 4 O H O a 、n p o r p e c c 会失去其 自身的发泡特性 。对于矿物质非离子型表面 活性 剂，用 于 作 发 泡 剂 最 有 效 的 是 OH 一1 0 ， n ∞B 0 Ⅱ e Ⅻ WO F～1 0 0 ，而阴离子表面活性剂最有效 的 是 ⅡC～P A C 。井 中含 凝 析 气 ，即使 含 量 不大 时 1 O ％或更多一些也应限制采用 且C～P A C 。在水中 含有钙盐和镁盐的井中也不宜用 ，否则容易引起大量 氯化物沉淀 ，堵塞近井地带岩石孔道。 泡沫酸化时可使 用各种各样 的酸液配方。例如 在奥伦堡气 口就用了三种不同的酸液配方 体积百分 比 ①6 0 ％～7 】 ％的合 成盐 酸 浓度 加％ ～2 3 ％ 、 2 0 ％ 一4 0 ％ 的 甲 醇 、0 3 ％ 的 发 泡 剂 OH ～ 1 0或 n p e B 0 Ⅱ e Ⅻ WO F 一1 0 0 ，其 它 为 阻 化剂 ；② 6 0 ％ ～8 0 ％ 的阻化 盐 酸 浓 度 2 】 ％ 、 2 3 ％ 、2 0 ％ ～ 4 0 ％ 的甲醇 、 0 ． 3 ％的 发 泡 剂 OH 一1 0或 r i p e B o K e J a WO F一1 0 0或 f 4 a p B e Y l a H ；③ 4 8 ％ ～7 8 ％ 的 阻 化 盐 酸 浓 度 2 】 ％ 一 2 4 ％ 、2 O ％～5 O ％的 甲醇 、0 ． 2 ％ 一0 ． 5 ％的发泡剂、 1 ． 5 ％的醋 酸 、0 ． 5 ％的表面 活性剂 。 在奥伦堡气田、萨夫霍兹气田 奥伦堡州 实施 的泡沫酸化工艺及罗- 伊 - 瓦赫列夫和其作者在文献 中 阐述 的泡 沫 酸化 工艺 可 作为例 证。奥伦 堡 气 田从 1 9 7 5 年开始应用 泡沫 酸化 。这是第一次在气井和凝 析气井 在此前只在油 井上应用过上进行泡沫酸化 试 验 。气井 的泡沫 酸化 工 艺与油 井 的泡沫酸化 工艺 不 同 ，且第一次酸化还没有 空气压缩机 ，而是用 2台水 泥车 总效率 1 O～2 0 L ／ s 向井 内注人 4～6 m 3 泡沫 酸液 没输气 。当井 口压力从 l 1 ． 0～1 3 ． 5 MP a降到 6 ． 0 ～8 ． 0 MP a 时 ，在 管线 内 同时输送 酸液 和气 ，气 由 天然气处理 站供给 。在低于供气压力的井 口压力下进 行酸化过 程。用于气化酸液的天然气由许多生产井通 过集气管线提供。耗气量 由酸化井井口的油嘴控制在 4 ． 0 ～8 ． 0 m 3 ／ s范围内。酸滚 气化程 度由操作员按井 r q的酸和气 的压力曲线控制，并逐渐从接近气化程度 的 3 ． 0 M P a 降 到 1 0 M P a 。 在 奥 伦堡气 田进行 的气井泡 沫 酸化工艺 与油 井 的 泡沫酸化工艺的不同点在于 它采用非离子型发泡剂 。兀 一1 0或 r t p e B o rl e J L - [ g ； O F一1 0 0 质 量浓 度为 0 3 ％ 来代替以前 的 M a p B e - I a H 发泡剂更换 的原 因是在气 井放喷时 ，M a p e a a n不能保证从近井地带 和井底携带 出酸化后的反应物 ，还会 导致 i a p n e ．r t a H被地层高度 吸附，甚 至使 M a p e a a n在 井底 电介 质 中 钙、镁 、 钠等 离子 完全 失 去 发 泡特 性 泡 沫 酸 化 采 用 2 0 ％ 一 2 2 ％的工业盐酸、乌尼柯尔 HB一5 一种防腐剂 阻化剂。每次酸化平均注人 5 0～7 0 m ] H C l 。泡 沫添 加剂 、清洗剂溶解在工业用水中 ，体积为 6 1 2 m 3 ， 配制好的液体必须用于净 的气体压人地层 天然气通 维普资讯 1 2 田外妯田- r 程 F o r e i g n Oi l fi e l d E ng i n e e r i n g V o ] ． 1 8 No ． 5 2 o c e． 5 过集气管线提供 。经过 4～6 h的中和作用后 ，气井 进行外 排 ，排净 反应 产物 后 即可产 生 。 根 据奥伦 堡气 田的资料 ，该气 田已进行 了几百 次 泡沫酸化 ，成功率 为 6 3 ％。每次措 施，产气量在不 同时期的增长率 为 8 8 01 0 ～3 0 0 0t 0 4 m 3 ，耗 酸 t m 增 产气量 9 ． 3 1 0 4 ～4 t ． 8i o 4 。泡 沫 酸 化 的效 果要 比以前进行 的标准酸化高得多，以前进行的标准 酸化不能保 证酸 液波及到整个碳酸 盐地 层。除此之 外，泡沫酸化作为提高井产能的有效方法之一，即可 作为一项独立措施又可作 为分层酸化措施的一部分。 泡沫酸化最重要的因素取决于其酸化次数 ，第一次酸 化最有效。随着次数增加效果每次降低一半 ，原因 的解释是这样 的第二次酸化时，酸液仍进入前一次 酸化的层段 俄罗斯 的另一 个大 油 田乌 克德 里斯克 油 田也 广泛 应用了泡沫酸化 但这个油田泡沫酸化的效果和普通 酸化的效果相近。例如 ，在 8 O年代泡沫酸化成功率 只有 6 3 ％。每 口井措施耗酸 5 7～ 5 8 m 3 ，平均单井增 产 8 9 1 0 4 ／ d 。可以推 测，乌克德里斯克油 田和 奥伦堡气田的区别在于 在乌克德里斯克油田，扩大 了的产层裂隙是主要的非均质类型。在这种条件下， 泡沫酸化和普通酸化比就失去了优越性普通酸化 也可均衡溶液前缘 。因此，泡沫酸化效果某种程度上 取决于储层的非均质类型。 2 ．醇酸酸化和醇酸泡沫酸化 醇酸酸化主要应用于低渗透率非均质产层。 H C I H F酸液的酸化效果在加人 了醇溶液后有所 增长，这是因为醇液像表面活性剂一样 ，可以降低酸 化液相间表面张力 ，为使酸化液更加容易地进入地层 和完全将残液排 出地层创造了先决条件 ，但是，岩石 中碳酸盐含 量超 过 4 ％的地 层 不 宜用 氢 氟 酸 。在含 有 容易在 L 隙介质 中堵塞 L 道 的可运 移微粒 的泥岩地 层 ，及碳酸盐含量很低的砂岩地层 中进行醇酸酸化的 效果会有所提高。醇酸除具有降低相间表面张力特点 外 ，还有很强 的气体弹性，使其有很高的挥发性且不 在岩 石上 吸附 。 这些特点使醇 主要是甲醇 有效地应用在气井 和凝析气井的酸化作业上。醇以及含醇溶液的高挥发 性有助于地层孔隙中液相蒸发和排除。这样，在酸化 后的地层 中，酸化时或钻井时渗人地层的液体含量就 降低 了。可见 ，气相相对渗透率 的增加破坏了气体从 地层流到井底的流量。矿 场经验证明 这些气井 中， 特别是低渗层 、低地层压力的井，在一些需水循环的 措施进行完 以后，由于毛管力对地层微 L 道的作用 ， 产气量的恢复需很长一段时间 3～t 2个月 。在这 种情况下，进行醇酸酸化效果最好。因为 ，醇液不吸 附在岩石表面，它不减少微孔道的过流截面和不在地 层内余留表面活性剂。醇液和酸液不断循环促使残液 和反应产物彻底从产层排 出。醇酸酸化的主要工艺特 点与醇和酸的反应有关。醇与有机酸反应生成 醚。这 种现象在适当的温度下不会带来大的损失 ，因为上述 醚化 反 应可还 原 ，况且 有 机 酸损失微 不 足道 。醇和盐 酸生成有机氯化物。盐酸与醇反应不可逆 ，因此，在 这 个反 应 中所 消耗 的 H C I 有 损失 ，但不与 产层 中的岩 石 反应 。实验 室研 究表 明 H C I 与 醇 的反 应量 随 时 问 变化而变化 ，很大方面取决于温度 、组分接触所持续 的时 问及醇 在酸液 中的含量 。溶液 中 H C I 的初始含量 不影 响醇 与 盐 酸 的反 应 特 性 ，但 影 响 到 酸 的最 初 消 耗 。从上述可知，针对每 口井的特殊性 ，工作程序不 仅要根据井的动因，而且要根据精确的溶液组成和酸 化 的工艺参数 进行 ，可能还要提供 酸化过程 中的共 性 。作为这种建议需要 给出醇在酸液中的含量范围， 缩短醇与酸接触的持续时间以便减少 H C I 的初始消耗 量 ，尽可能缩短工作液注人地层的时间，针对 已知条 件选择醇的类型 ，确保醇与酸最小反应的必要性。 我们 常常选 用 的不是 简单 醇酸 酸化 ，而是醇 酸泡 沫酸化。醇酸泡沫酸化与普通的泡沫酸化相比，有许 多优点 醇添加到酸液中就增加了处理地层的波及范 围 ；降 低 了注 人 和 中和 酸 液 的 密 度 、粘 度 、表 面 张 力、毛管力{降低 了近井地带岩石的溶解速度 ，减轻 了反应产物 、水、滤 液及 其它污染物排 出地 面的难 度 ；预防井底水化 的的形成 ；在细微 L 隙储层反应并 加快了这些储层的处理速度。醇酸泡沫酸化工艺和