第14章 砂岩酸化设计

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1、第14章砂岩酸化设计14.1引言正如在第13章中所讲的那样，只有当井筒附近存在有污染且能用酸解除时，基岩酸化才是一种有效的技术。因此，在设计任何基岩酸化处理时，应首先仔细分析引起油井生产下降的各种原因。这些分析应该从测量油井表皮效应着手。对于高度倾斜的井，因穿过油藏较长可能有一个负表皮效应。从试井获得微正的或甚至为零的表皮效应就应该研究一下原因。负的表皮效应可能会大大提高油井产能。当存在一个大的正表皮效应时，应象第5章那样研究机械表皮效应的来源（部分穿透，射孔表皮效应等）。如果机械效应不能解释这一流动损失，就表明有地层污染。然后应研

2、究一下井史，以确定现存的污染是否可用酸化来解除；一般说来，因钻井泥浆侵入或微粒迁移而产生的污染能用酸成功地处理掉。一旦认识到可用酸处理的地层污染是造成油井产能低的原因，就可开始进行酸化处理的设计了。典型的砂岩酸化处理步骤是：先注入HCI前置液，一般体积是50gal/ft地层；然后注入50到200gal/ft的HF/HCI混合液；最后用柴油、盐水、或HCI顶替液把HF/HCI驱出油管或井筒。处理结束后，应立即反排乏酸，以减少反应产物沉淀而产生的污染。在进行砂岩酸化处理设计时，应首先选择使用酸的类型和浓度。然后，考虑所需的前置液、HF/

3、HCI混合液和顶替液的体积，以及最佳注入排量。实际上，所有酸处理中，酸的驱替是一个重要问题----其策略中确保有足够体积的酸与所有产油地层接触。正确地实施作业是酸化成功的关键，所以对作业的实施，包括把酸引入地层的机械设备和作业监测方法都应有详细计划。最后，为了各种不同的目的要向酸液中加入大量的添加剂。作业中所用的添加剂类型和数量必须根据完井、地层和油藏流体加以确定。所有这些设计因素都在本章中讨论。14.2酸的选择在砂岩或碳酸盐岩中所用酸的类型和强度（浓度），主要是根据特定地层的现场经验来选定。多年来，标准的酸处理组成是：对于碳酸盐岩

4、地层，用15wt%的HCI；对于砂岩，用3wt%HF与,12wt%HCI的混合液和15wt%HCI的前置液。实际上3/12的HF/HCI混合液已非常普遍，一般称之为“土酸”。但是，近年来，倾向于使用低强度的HF溶液（Brannon等，1987）。使用低浓度HF溶液的好处是减少了乏酸沉淀的污染，并降低了井筒周围地层松散的风险性。Mcleod(1984)根据广泛的现场经验提出了酸的选择准则。对砂岩油藏，他的建议如表14.1所示。不应把这些准则当作一成不变的教条，而应作为作业设计的基点。图14.1酸的响应曲线对于最佳酸配方的选择，特别是当

5、具体地层中可能有多口井要处理时应在实验室进行岩心对不同浓度酸反应的试验。这种试验通常包括酸流过小岩心（典型的是直径1in,长3in）的流动试验，与此同时，通过测量岩心上的压降来监测岩心渗透率的变化。作出岩心渗透率与通过岩心酸量（以孔隙体积数表示）的关系图，即所谓的酸响应曲线。这是比较不同酸化条件的一个常用方法。图14.1(Smith和Hendrickson,1965)给出了贝雷砂岩的三种不同HF浓度的酸响应曲线。这些曲线表明，较低浓度的HF溶液，在注入早期阶段产生的污染较小；谨慎的设计应选择这种低浓度。短岩心中的实验结果，不可能精确

6、地预测井的反应，但可作为现场作业的指南，或为一个复杂酸化模型的提供输入参数。在长岩心中的实验，象CheugandVanArsdale(1992)，所报道的那些，虽能更精确地反映现场条件，但实验很昂贵，并且很难操作。表14.1砂岩的酸化HCl溶解度>20%仅用HCl高渗透(100md以上)高石英(80%),低粘土(<5%)12%HCl+3%HF(1)高长石(>20%)13.5%HCl+1.5%HF(1)高粘土(>20%)6.5%HCl+1%HF(2)高铁绿泥石粘土3%HCl+0.5%HF低渗透(10md或更低)低粘土6%HCl+1.5

7、%HF(3)高绿泥石3%HCl+0.5%HF(4)(1)用15%HCL预冲洗(2)用螯合的15%HCL预冲洗(3)用7.5%HCL或10%醋酸预冲洗(4)5%醋酸预冲洗14.3酸的体积和注入速度14.3.1影响作业设计的对抗因素砂岩酸化作业的主要目标是解除井筒附近的地层污染。一个不太主要但同等重要的目标是减小酸处理本身所引起的伤害。这两个目标有时不能两全其美。例如，如果在射孔周围存在一个浅的伤害带（例如，2in或更小的伤害区），这种伤害能够用少量的酸，慢速注入以使大部分酸与2in伤害带反应解除。然而，这种慢速可能会使射孔附近的酸形成

8、沉淀，而降低了酸的总效果。因此，仅根据污染区内的矿物溶解所选出的最佳注入速度，可能比考虑了整个酸化处理过程而选的最佳注入速度要小。最佳酸体积的选择也因对抗因素的影响而复杂化。首先，所需的酸体积强烈地受伤害带深度的影响，而这个深度又很少