17章 碳酸盐酸化设计.ppt

第第 17 17章章碳碳酸酸盐酸化设计盐酸化设计油气藏增产系列讲座主讲人:郭建春主讲人:郭建春副教授副教授 1 1. 碳酸盐矿物分类?方解石:碳酸钙矿物。?白云石:碳酸钙矿物和碳酸镁矿物的比为 1:1 。 2. 碳酸盐矿物物理性质双重孔隙或渗透率不均匀分布。 3. 碳酸盐酸化特点常选用盐酸,其目的是溶解基质和旁通伤害物。 引言 2 碳酸盐储层中矿物特征?矿物特征?来源主要来源于生物活动的沉积岩,其中大部分为尺寸为几微米到几厘米的海洋生物骨架。另一些来源自 CaCO 3的化学沉积。?沉积后遭受的化学作用化学改变主要是沉积物演化为稳定的形式,如方解石和白云石,这一过程又称为新生变形作用。形式:白云石化作用、白云石化作用的逆过程、溶解、再沉淀和胶结过程以及地下条件严厉期间发生的分子扩散。这些作用都使孔隙度和渗透率发生变化。 3 ?沉积后遭受的物理变形作用(成岩作用) 沉积物的埋藏引起地应力和压力变化,使孔隙度和渗透率降低。高上履压力使颗粒压缩,同时发生隙间水损失,促进物理溶解、再沉淀并引起孔壁附着。如果孔隙度降至零,产生残余环流裂缝。机械应力的变化也诱导产生裂缝。?碳酸盐沉积特征碳酸盐沉积物由非侵蚀、均质的矿物组成,原始孔隙度较高。由于沉积物的渗透率主要取决于颗粒大小,碳酸盐岩油藏的孔隙度和渗透率范围较宽,具体值取决于在沉积和胶结程度、以及构造应力作用而产生的裂缝。 碳酸盐储层中矿物征 4 1. 伤害情况的确定是碳酸盐酸化处理正确设计的先决条件。通常根据地层伤害的情况选择处理液类型,且处理液的用量取决于伤害物的位置和伤害程度。 2. 污染特征?除基质中存在的粘土颗粒有关的伤害外,其它同砂岩地层存在的污染基本相同。?另外,胶结差的白垩会被酸溶液永久伤害,从而降低了地层的机械强度,导致地层压实。?由于低基质渗透率裂缝性油藏的水堵问题,外来伤害常集中在裂缝处,侵入深度比均质油藏深。 碳酸盐储层中伤害物特征 5 盐酸酸化碳酸盐岩碳酸盐酸化一般用盐酸,其目的是产生高导流能力的通道(也称酸蚀孔洞),以旁通伤害物或存在低渗透裂缝性油层中被堵塞的裂缝。碳酸盐岩酸化常使表皮系数变为负值, 这由于打开了天然裂缝,并在井筒附近产生了高渗透性的酸蚀孔洞。为解决地层温度高于 205 ℃情况下的腐蚀问题,可用有机酸代替盐酸。可通过盐酸乳化形成微乳液,降低酸与岩石的接触面积,可达到深穿透的目的,此种情况下,在酸的有效作用范围内孔隙尺寸均匀增加,无酸蚀孔洞的产生。 引言 6 ?最早在 1895 年应用,并在 1896 年由 Frasch 获得专利。此时, Frasch 为考虑使用缓蚀剂; ?现代酸化开始于 1932 年2月, Dow 化学公司第一次将缓蚀酸液应用到灰岩地层,并获得了成功; ? 1932 年后,酸处理应用到产盐井,提高了盐产量; ?利用缓蚀酸液处理油井迅速得到扩展, Dow Well 服务公司因此而建立专门开发新工艺。 1932 年 11 月, Dowell 公司成立。不久,其它公司也相继成立。酸化获得了广泛的应用。 盐酸酸化碳酸盐岩 历史回顾 7 ,其反应式和相应的平衡常数为: 示中方括号中物质的浓度为单位 mol/L , pCO 2为二氧化碳的压力。???????????????????????? 47 .132 2232 14 2 3 32 3 3. 10 3 23 3 23 23 2 23 2310 10 10 10 10 2 2 2 32 3 3???????????????????????????????????????????? CO CO OH CO H HCO CaCO p CO HK CO OH CO H OH HK OH H HO CO H HCO H K CO HH HCO HCO CO H K HCO H CO CaCO CO Ca K CO Ca CaCO 盐酸酸化碳酸盐岩 碳酸盐与盐酸的反应 8 H 2 CO 3为弱酸,盐酸存在时 HCO 3 -和 CO 3 -的浓度可忽略。 HCl 与方解石的反应为: HCl 与白云岩的反应为: 222 32 CO OH CaCl HCl CaCO ???? 2222 2322 4)( CO OH MgCl CaCl HCl CO CaMg ????? 盐酸酸化碳酸盐岩 碳酸盐与盐酸的反应 9 k r为与每平方米润湿表面每秒钟反应的酸的摩尔数, 主要取决于温度和酸浓度: 式中: kr——反应速度常数; C——盐酸浓度, mol/m3 ; n——