[科普中国]-酸处理用酸

酸化目的

酸化是油气井增产、注水井增注的主要手段之一，用酸液解除生产井和注水井井底附近的污染，清除孔隙或裂缝中的堵塞物质，或者改善原有的孔隙或裂缝，提高地层渗透率，层而实现增产增注的目的。

常见酸液体系土酸土酸：一般组成为3%-6%氢氟酸+10%-15%盐酸混合液。

氢氟酸作用：与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。

盐酸作用：1.与碳酸盐反应，先把大部分碳酸盐溶解掉，防止CaF2等生成物沉淀。

2.酸液把地层水顶走，避免氢氟酸与底层水接触防止低层水中的Na+、K+、与H2SiF6作用生成沉淀物，从而充分利用土酸对粘土、石英和长石的溶蚀作用。

缺点：与粘土矿物反应速度快、作用距离短、易产生二次沉淀。1

顺序土酸该酸液体系是利用粘土的离子交换性能。

通过交替向地层注入HCL和含F+的溶液，HCL和含F+的溶液交替与粘土表面接触，不断生成氢氟酸，从而溶解粘土矿物。

粘土是砂岩油藏中主要的具有离子交换特性的矿物，对应的砂粒只具有很小的离子交换性能，所以SHF酸液体系主要是与砂岩油藏中的粘土矿物发生反应。

优点： 对于因粘土堵塞而造成的地层污染，SHF酸液体系具有很好的效果。

其它观点：（1）通过交替生成的氢氟酸量很少，几乎不可能侵蚀粘土矿物的 表面。

（2）该过程前提是粘土表面最初吸附水合H+，然后与NH4+交 换，生成氢氟酸。两者的交换影响因素很多，能否成功令人怀疑。

含醇土酸含醇土酸为土酸与异丙醇或甲醇（达50%）的混合物，主要用于低渗透干气层。用乙醇稀释可降低酸与矿物的反应速度，起缓速作用；且混合物蒸汽压增加时易于返排；同时因酸表面张力被己醇减小，使气体渗透率因水饱和度下降而得以增加。

自生土酸含醇土酸为土酸与异丙醇或甲醇（达50%）的混合物，主要用于低渗透干气层。用乙醇稀释可降低酸与矿物的反应速度，起缓速作用；且混合物蒸汽压增加时易于返排；同时因酸表面张力被己醇减小，使气体渗透率因水饱和度下降而得以增加。

（1）甲酸甲酯盐用于55－82℃之间，反应式：

（2）一氯代醋酸铵用于82－102℃之间，反应式：

（3）乙酸甲酯用于88－138℃之间。

（4）三氯甲苯用于30－60℃之间。

优点：腐蚀速度低。

缺点：成本高，不易操作。

有机土酸常规土酸反应速递快，受温度的影响很大。甲酸和乙酸为弱离子型、慢反应的有机弱酸。用甲酸或乙酸替代盐酸，能延缓氢氟酸的消耗，适用于高温油井（高于120℃）。

缓冲调解土酸酸液体系该酸液体系是由有机弱酸，弱酸盐和氟盐按一定配比组成。酸化原理是通过弱酸和弱酸盐之间的缓冲作用来控制溶液中HF和被电离的有机弱酸的浓度，从而控制HF和地层较低的反应速度。所用的弱酸一般有甲酸、乙酸和柠檬酸。但该体系的深部酸化只能是在较低的温度下进行，温度太高则只能在近井地带进行。

氟硼酸氟硼酸注入地层后发生水解反应，生成氢氟酸，从而达到酸化目的。氟硼酸在水中水解是分步进行的，第一步水解最慢，决定了水解整个过程。

氟硼酸主要用于砂岩地层深部酸化，具有如下特点：

1：水解反应速度主要受氟硼酸浓度、溶液酸度和温度控制。

2：可以防止粘土及其他颗粒运移，降低阳离子交换容量，减小粘土水敏性。

3：氟硼酸对地层岩石伤害小得多。

4：氟硼酸可作为前置液或后置液于土酸联合使用。

5：氟硼酸与富含钾的硅铝酸盐反应生成氟硼酸钾，形成对地层无伤害的反应产物。

多氢酸酸液体系多氢酸酸液体系是一种复合膦酸与氟盐反应生成HF酸的酸液体系。这种复合膦酸含有多个氢离子，所以也称“多氢酸”。多氢酸可以逐渐电离出H+与氟盐反应缓慢生成HF和膦酸盐，反应方程式为：

H5R+NH4HF2→+2HF

其中：H5R为多氢酸；R为膦酸根基团；NH4RH4为膦酸盐

室内实验表明：

（1）多氢酸在反应过程中H+浓度能够在较长时间内保持较高水平，说明

多氢酸能缓慢电离出H+，实现深部酸化；且能保持较低的PH值，有

利于防止二次沉淀的产生。

（2）多氢酸对Ca2+，Na+，K+，NH4+等离子有很强的吸附能力，使得这些

离子很难与F-，SiF62-形成氟盐和氟硅酸盐沉淀。

（3）多氢酸对溶液中多价金属离子具有络合作用，能够在很低的浓度下

螯合较多的金属离子，从而抑制和阻止沉淀晶种的生成和成长，防止

二次沉淀的产生。

泡沫酸泡沫酸由酸液（一般盐酸）、气体（一般氮气或二氧化碳）、起泡剂和稳定剂混合而成。其中酸液为连续相，气体是非连续相，泡沫酸流变性类似于宾汉型塑性流体。它主要用于碳酸盐岩油气藏，尤其是低渗透低压液敏性地层以及非常易于溶解且有大量微粒脱落的地层。

稠化酸也称为胶凝酸，油酸液和稠化剂配制而成。高粘酸液中的高分子结构束缚H+的传质而减小酸岩反应速度；高粘酸液增大动态缝宽、降低岩石面容比、增大流速而获得缓速效果。主要用于低温碳酸盐岩的压裂酸化处理。

胶化酸由稠化酸和交联剂配制而成，其缓速原理与稠化酸相同。酸化后未破裂的凝胶及不溶物对地层伤害大，它在高温井使用受限。

乳化酸乳化酸为油包酸或酸包油型乳化液。由酸、油、乳化剂和其它添加剂配制，主要用于压裂酸化。一般用10%－30%的油作外相，酸作内相；当酸作外相时，油酸比通常2：1。它用于气井时可能形成三相流动而影响排液效率，故使用受限。

磷酸磷酸电离度低，缓速效果明显，使用与钙质含量高的砂岩或石灰岩储集层。

多组分酸利用盐酸溶蚀能力强的特点获得较高的酸蚀裂缝导流能力，又利用有机酸的低腐蚀性，主要用于高温地层酸处理。由于酸岩反应速度主要取决于H+浓度，只有盐酸耗尽之后有机酸才电离溶蚀岩石。混合酸的反应时间近似为两种酸的反应时间之和。

酸液选择的依据根本原则酸液必须有效消除伤害（包括两次伤害），且能增加渗透率。

选择依据1、储层矿物的化学成分及表面积。

2、地层的温度及压力。

酸液中常用的添加剂1：缓蚀剂

主要用于减少酸液对金属管件的腐蚀，降低对地层的污染。

2．表面活性剂

降低表面界面张力，防止生成乳状液，使底层水湿和加速返排等。

3．铁离子稳定剂

铁离子及其他金属盐形成络合离子而沉淀

4．助排剂

借助气体膨胀加速残酸返排，常用N2、醇类和表面活性剂

5．粘土稳定剂

NH4CL ，KCL

6．降阻剂

降低工作也在井筒流动的沿程摩阻，降低施工压力

7.暂堵剂

基质酸化时用以桥堵地层孔隙，酸压时用以桥塞射孔孔眼或裂缝入口。

8．凝胶剂

稠化酸体系的主要添加剂。