什么是酸化?

"酸化"指的是加酸使體系由堿性或中性變成酸性的過(guò)程。其是強(qiáng)化采油（EOR）的一種措施。

所謂酸化就是在溶液中加氫離子使溶液的pH值變小且加入的酸不會(huì)與原溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。例如：酸化的高錳酸鉀溶液，即在高錳酸鉀溶液中加入稀硫酸等非還原性酸調(diào)節(jié)酸度以增加高錳酸鉀溶液的氧化性。

要根據(jù)酸化的目的來(lái)選擇不同的酸和用酸量。例如要使砷酸鈉(Na?AsO?)溶液氧化碘化鉀，必須用強(qiáng)酸硫酸或鹽酸將溶液酸化至強(qiáng)酸性。因?yàn)橹挥性趶?qiáng)酸性下砷酸鈉才具有較強(qiáng)的氧化性。

擴(kuò)展資料

酸化技術(shù)主要分為三類(lèi)：

（1）酸洗酸化；

（2）解堵酸化；

（3）壓裂酸化。

其原理是通過(guò)酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。酸化按照工藝不同可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化（也稱(chēng)酸壓）。

參考資料來(lái)源：百度百科-酸化

油氣田應(yīng)用化學(xué)基質(zhì)酸化的作用？？？

基質(zhì)酸化是最早使用的增產(chǎn)措施之一?；|(zhì)酸化應(yīng)用于砂巖地層去除由于鉆井、完井、生產(chǎn)以及修井作業(yè)帶來(lái)的傷害。

酸化的目的是什么？

酸化的目的是使溶液的pH值變小且加入的酸不會(huì)與原溶液中的離子發(fā)生反應(yīng).

在溶液中加氫離子使溶液的pH值變小且加入的酸不會(huì)與原溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。例如：酸化的高錳酸鉀溶液，即在高錳酸鉀溶液中加入稀硫酸等非還原性酸調(diào)節(jié)酸度以增加高錳酸鉀溶液的氧化性。

堿化與酸化類(lèi)似。鹽化這個(gè)概念很少在高中課本中提到。鹽化的概念就是在溶液中增加與原溶液中離子不反應(yīng)的鹽增強(qiáng)其的導(dǎo)電能力。

應(yīng)用：

是強(qiáng)化采油（EOR）的一種措施，是油氣井增產(chǎn)，注入井增注的一項(xiàng)有效的技術(shù)措施。其原理是通過(guò)酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙，裂縫內(nèi)堵塞物等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。酸化按照工藝不同可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化（也稱(chēng)酸壓）。

酸洗是將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及垢等，并疏通射孔孔眼?；|(zhì)酸化是在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù)或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性。

以上內(nèi)容參考：百度百科——酸化

什么是酸化

所謂酸化就是在溶液中加氫離子使溶液的pH值變小且加入的酸不會(huì)與原溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。例如：酸化的高錳酸鉀溶液，即在高錳酸鉀溶液中加入稀硫酸等非還原性酸調(diào)節(jié)酸度以增加高錳酸鉀溶液的氧化性。 要根據(jù)酸化的目的來(lái)選擇不同的酸和用酸量。例如要使砷酸鈉(Na3AsO4)溶液氧化碘化鉀，必須用強(qiáng)酸硫酸或鹽酸將溶液酸化至強(qiáng)酸性。因?yàn)橹挥性趶?qiáng)酸性下砷酸鈉才具有較強(qiáng)的氧化性。 所謂酸化就是在溶液中加氫離子使溶液的pH值變小且加入的酸不會(huì)與原溶液中的離子發(fā)生反應(yīng)。例如：酸化的高錳酸鉀溶液，即在高錳酸鉀溶液中加入稀硫酸等非還原性酸調(diào)節(jié)酸度以增加高錳酸鉀溶液的氧化性。

海相油氣儲(chǔ)層酸化及酸壓技術(shù)原理

3.6.1.1 酸化工藝簡(jiǎn)介

酸化是以酸作為工作液對(duì)油氣（水）層進(jìn)行增產(chǎn)（注）措施的總稱(chēng)。是通過(guò)井眼向地層注入一種或幾種酸液（或酸性混合液）以溶解地層中的礦物質(zhì)，從而恢復(fù)或增加井筒附近的滲透率，從而使油氣井增產(chǎn)（或注水井增注）的一種工藝措施。

酸化作為一種增產(chǎn)措施始于1895年。目前，酸化技術(shù)成功地應(yīng)用于常規(guī)油氣層增產(chǎn)改造，并可以對(duì)高溫深井、低壓低滲油井、高含硫井、高孔低滲儲(chǔ)層及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井等進(jìn)行有效作業(yè)，在油氣田的勘探開(kāi)發(fā)中起著重要作用。

（1）酸化工藝分類(lèi)

酸化按不同工藝可分為：酸洗、基質(zhì)酸化及壓裂酸化（李穎川，2002）。

1）酸洗：酸洗是清除井筒中的酸溶性結(jié)垢或疏通射孔孔眼的工藝。它是將少量酸定點(diǎn)注入預(yù)定井段，溶解井壁結(jié)垢物或射孔眼堵塞物。也可通過(guò)正反循環(huán)使酸不斷沿井壁和孔眼流動(dòng)，以此增大活性酸到井壁面的傳遞速度，加速溶解過(guò)程。

2）基質(zhì)酸化：基質(zhì)酸化是在低于巖石破裂壓力下將酸注入儲(chǔ)層中，使酸基本沿徑向滲入儲(chǔ)層，溶解孔隙空間內(nèi)的顆粒及堵塞物，從而消除井筒附近儲(chǔ)層污染，恢復(fù)和提高儲(chǔ)層滲透率，達(dá)到恢復(fù)油氣井產(chǎn)能和增產(chǎn)的目的。

3）壓裂酸化：壓裂酸化（酸壓）是將酸液在高于儲(chǔ)層破裂壓力或天然裂縫的閉合壓力下擠入儲(chǔ)層，從而形成裂縫。酸液會(huì)與裂縫壁面巖石發(fā)生反應(yīng)，由于酸液非均勻的刻蝕縫壁，會(huì)形成溝槽狀或凹凸不平的刻蝕裂縫，施工結(jié)束裂縫不能完全閉合，從而形成具有一定幾何尺寸和導(dǎo)流能力的裂縫，達(dá)到改善油氣井的滲流狀況而增產(chǎn)的目的，該工藝一般只用于碳酸鹽巖油氣層。

（2）增產(chǎn)原理

1）基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理。基質(zhì)酸化增產(chǎn)作用主要表現(xiàn)在：

A.酸液擠入孔隙或天然裂縫與其發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或裂縫壁面，增大孔徑或擴(kuò)大裂縫，提高儲(chǔ)層的滲流能力。

B.溶蝕孔道或天然裂縫中的堵塞物質(zhì)，破壞泥漿、水泥及巖石碎屑等堵塞物的結(jié)構(gòu)，疏通流動(dòng)通道，解除堵塞物對(duì)儲(chǔ)層的污染。

2）壓裂酸化增產(chǎn)原理。壓裂酸化是碳酸鹽巖儲(chǔ)層增產(chǎn)措施中應(yīng)用最廣的工藝。壓裂酸化的增產(chǎn)原理主要表現(xiàn)在：

A.消除井壁附近的儲(chǔ)層污染。

B.壓裂酸化溶蝕裂縫增大油氣沿井內(nèi)滲流的滲流面積，改善油氣的流動(dòng)方式，增大井附近油氣層的滲流能力。

C.溝通遠(yuǎn)離井筒的高滲透帶、儲(chǔ)層深部裂縫系統(tǒng)及油氣區(qū)。

無(wú)論是在近井污染帶內(nèi)形成通道，或改變儲(chǔ)層中的流型都可獲得增產(chǎn)效果。小酸量處理可消除井筒污染，恢復(fù)油氣井天然產(chǎn)量，大規(guī)模深部酸壓處理可使油氣井大幅度增產(chǎn)。

3.6.1.2 酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理

（1）酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)

在酸壓過(guò)程中，主要化學(xué)反應(yīng)是鹽酸與石灰?guī)r以及白云巖間的反應(yīng)。

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

通過(guò)上述的化學(xué)反應(yīng)方程可以計(jì)算出給定體積的酸液溶蝕巖石的體積，從而確定出酸液的溶解力X_c，即單位體積的反應(yīng)酸所溶解的巖石體積。質(zhì)量溶解力β（單位質(zhì)量反應(yīng)酸可溶解的巖石質(zhì)量）定義為：

β=巖石礦物分子量與其化學(xué)當(dāng)量系數(shù)的乘積/酸分子量與其化學(xué)當(dāng)量系數(shù)的乘積

（2）酸-巖反應(yīng)機(jī)理

酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)為酸-巖復(fù)相反應(yīng)，反應(yīng)只在液固界面上進(jìn)行，因而液固兩相界面的性質(zhì)和大小都會(huì)影響復(fù)相反應(yīng)的進(jìn)行。假設(shè)酸巖反應(yīng)過(guò)程中包含吸附作用步驟，因而酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)歷程可描述為：首先H⁺向巖石表面?zhèn)鬟f；然后被吸附的H⁺在巖石表面反應(yīng)；最后反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)傳質(zhì)離開(kāi)巖石表面。上述三個(gè)步驟中速度最慢的一步為整個(gè)反應(yīng)的控制步驟，它決定著總反應(yīng)速率的快慢。

酸液中的H⁺在巖面上與碳酸鹽巖的反應(yīng)，稱(chēng)為表面反應(yīng)。對(duì)石灰?guī)r儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，表面反應(yīng)速度非常快，幾乎是H⁺一接觸巖面，反應(yīng)立刻完成。H⁺在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積起生成物Ca²⁺、Mg²⁺和CO₂氣泡等反應(yīng)產(chǎn)物。巖面附近這一堆積生成物的微薄液層，稱(chēng)為擴(kuò)散邊界層，該邊界層與溶液內(nèi)部的性質(zhì)不同。溶液內(nèi)部，在垂直于巖面的方向上，沒(méi)有離子濃度差；邊界層內(nèi)部，在垂直于巖面的方向上，則存在有離子濃度差，由于在邊界層內(nèi)存在著上述離子濃度差，反應(yīng)物和生成物就會(huì)在各自的離子濃度梯度作用下向相反的方向傳遞。這種由于離子濃度差而產(chǎn)生的離子移動(dòng)，稱(chēng)為離子的擴(kuò)散作用。

在離子交換過(guò)程中，除了上述擴(kuò)散作用以外，還會(huì)有因密度差異而產(chǎn)生的自然對(duì)流作用。實(shí)際酸處理時(shí)，酸液將按不同的流速流經(jīng)裂隙，H⁺會(huì)發(fā)生對(duì)流傳質(zhì)。尤其是裂隙壁面十分粗糙，極不規(guī)則容易形成旋渦，酸液的流動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生離子的強(qiáng)迫對(duì)流作用。

總之，酸液中的H⁺是通過(guò)對(duì)流（包括自然對(duì)流和一定條件下的強(qiáng)迫對(duì)流）和擴(kuò)散兩種形式，透過(guò)邊界層傳遞到巖面。H⁺透過(guò)邊界層達(dá)到巖面的速度，稱(chēng)為H⁺的傳質(zhì)速度。

（3）酸-巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定

酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是酸化設(shè)計(jì)及分析酸巖反應(yīng)速度規(guī)律的重要參數(shù)，這些參數(shù)一般通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

根據(jù)質(zhì)量作用定律，在一定的溫度、壓力下化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的一定方次的乘積成正比。在酸巖反應(yīng)中巖石的濃度可視為定值，反應(yīng)系統(tǒng)的酸巖反應(yīng)速率可表示為：

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

式中：J為酸-巖反應(yīng)速率，單位為mol/（s·cm²）；V為反應(yīng)的酸液體積，L；S巖盤(pán)反應(yīng)表面積，cm²。K為反應(yīng)速率常數(shù)，C為酸液濃度，m為反應(yīng)級(jí)數(shù)。對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)，得：

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

反應(yīng)速率常數(shù)K和反應(yīng)級(jí)數(shù)m在一定條件下為常數(shù)，對(duì)1g.J和1gC進(jìn)行線(xiàn)性回歸處理，求得m和K值，從而確定酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響很大，特別是深井高溫酸壓施工設(shè)計(jì)時(shí)常常要利用不同溫度條件下的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。根據(jù)Arrhenius理論，由恒溫下的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程得到：

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

式中：K_o為頻率因子；E_a為反應(yīng)活化能；R為氣體常數(shù)；T為絕對(duì)溫度。對(duì)方程兩邊取對(duì)數(shù)得到

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

將1gJ對(duì)1/T作圖應(yīng)為一直線(xiàn)。直線(xiàn)斜率為-（E_a/2.303R），截距為1g（K_oC^m），從而可求出E_a、k_o值。根據(jù)對(duì)流擴(kuò)散微分方程，求得如下方程：

中國(guó)海相油氣勘探理論技術(shù)與實(shí)踐

式中：D_e為H⁺有效傳質(zhì)系數(shù)；v為酸液平均運(yùn)動(dòng)黏度；ω為旋轉(zhuǎn)角速度；C_r為時(shí)間為t時(shí)酸液內(nèi)部濃度，mol/L。

（4）影響酸-巖反應(yīng)速度的因素

影響酸-巖反應(yīng)速度的因素很多，下面主要談下溫度、面容比、巖石類(lèi)型、酸液濃度、酸-巖系統(tǒng)的酸液流速以及壓力等是影響酸-巖反應(yīng)速度的主要因素。

在低溫條件下，溫度變化對(duì)反應(yīng)速度變化的影響比較小；高溫條件下，溫度變化對(duì)反應(yīng)速度的影響較大。例如，溫度由20℃增加到30℃，反應(yīng)速度增加1.67倍；溫度由90℃增加到100℃，反應(yīng)速度增加了7.73倍。溫度較高時(shí)，反應(yīng)速度很快，酸液有效作用距離有限，若不采取措施，很難取得較好的酸化效果。

面容比表示酸-巖系統(tǒng)中巖石的反應(yīng)面積與參加反應(yīng)的酸液體積的比值。面容比越大，一定體積的酸液與巖石接觸的分子就越多，發(fā)生反應(yīng)的機(jī)會(huì)就越大，反應(yīng)速度就越快。

一般而言，酸與灰?guī)r的反應(yīng)比與白云巖的反應(yīng)速度要快。另外，在碳酸鹽巖中泥質(zhì)含量較高時(shí)，反應(yīng)速度相對(duì)變慢。

反應(yīng)速度與酸液內(nèi)部H⁺濃度成正比。采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，采用弱酸時(shí)反應(yīng)速度慢。雖然采用弱酸處理可延緩反應(yīng)速度，對(duì)擴(kuò)大酸液處理范圍有利，但從貨源、價(jià)格及溶蝕能力方面來(lái)衡量，鹽酸仍是酸化應(yīng)用最廣泛的酸。

酸-巖反應(yīng)速度隨酸液流速增大而加快，但在酸壓中隨著酸液流速的增加，酸-巖反應(yīng)速度增加的倍數(shù)小于酸液流速增加的倍數(shù)，酸液來(lái)不及完全反應(yīng)，已經(jīng)流入儲(chǔ)層深處，故提高注酸排量可以增加活性酸深入儲(chǔ)層的距離。酸壓施工時(shí)在設(shè)備及井筒條件允許和不壓破鄰近蓋層和底層的情況下，一般充分發(fā)揮設(shè)備的能力，以大排量注酸。

反應(yīng)速度隨壓力的增加而減緩。但是壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響不大，特別是壓力高于6.5MPa后可以不考慮壓力對(duì)酸-巖反應(yīng)速度的影響。

由以上分析可知，影響酸-巖反應(yīng)速度的因素很多也很復(fù)雜。為此，延緩反應(yīng)速度的方法和途徑也是各式各樣的。如造寬裂縫降低面容比、采用高濃度鹽酸酸化、采用弱酸處理、洗井井底降溫、提高注酸排量等均是現(xiàn)場(chǎng)已采用的工藝措施。

3.6.1.3 酸液體系及添加劑

（1）常用酸液

隨著酸化技術(shù)的發(fā)展，酸化用酸液越來(lái)越多，常用的酸可分為無(wú)機(jī)酸、液體有機(jī)酸、粉狀有機(jī)酸、多組分（或混合）酸或緩速酸等類(lèi)型。每類(lèi)酸的常用品種及特點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表3-28（李穎川，2002）。

表3-28 常用酸型

（2）常用酸液添加劑

為了改善酸液性能，防止酸液對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生傷害，需要在酸液中加入某些化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為添加劑。常用添加劑的種類(lèi)有：緩蝕劑、助排劑、黏土穩(wěn)定劑、鐵離子穩(wěn)定劑、表面活性劑等，有時(shí)還加入增黏劑、減阻劑、暫堵劑、破乳劑、殺菌劑等（李穎川，2002；丁云宏，2005）。

1）緩蝕劑。用酸液對(duì)碳酸鹽巖地層處理時(shí)，酸對(duì)金屬有很強(qiáng)的腐蝕作用。由于酸直接與儲(chǔ)罐、壓裂設(shè)備、井下油管、套管接觸，特別是深井井底溫度很高，而所用的酸的深度又比較大時(shí)，會(huì)給這些設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的腐蝕。緩蝕劑是通過(guò)物理或化學(xué)吸附而吸附在金屬表面，把金屬表面覆蓋，使酸溶液中的H⁺難以接近，從而使腐蝕速度降低。因而影響覆蓋面積大小的因素以及影響吸附難易的因素都會(huì)對(duì)緩蝕效果有明顯影響。緩蝕劑性能評(píng)價(jià)方法詳見(jiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5405—1996，現(xiàn)場(chǎng)使用的部分緩蝕劑性能參數(shù)見(jiàn)表3-29。

2）黏土穩(wěn)定劑。加入黏土穩(wěn)定劑作用是防止酸化過(guò)程中酸液引起儲(chǔ)層中黏土膨脹、分散、運(yùn)移造成對(duì)儲(chǔ)層的污染。常用的黏土穩(wěn)定劑主要有以下幾類(lèi)：簡(jiǎn)單陽(yáng)離子類(lèi)黏土穩(wěn)定劑（KCl、NH₄C1）；無(wú)機(jī)聚陽(yáng)離子類(lèi)黏土穩(wěn)定劑（羥基鋁及鋯鹽，氫氧化鋯）；聚季銨鹽。國(guó)內(nèi)常用黏土穩(wěn)定劑及用量見(jiàn)表3-30。

表3-29 現(xiàn)場(chǎng)使用的部分緩蝕劑性能參數(shù)

表3-30 國(guó)內(nèi)常用黏土穩(wěn)定劑

3）助排劑。酸化液的注入和殘酸的返排都與液體的表面張力有關(guān)。酸化液和殘酸的表面張力愈大，則毛細(xì)管力愈大，在地層孔隙中的流動(dòng)阻力愈大。流動(dòng)阻力大則酸化液的注入速度降低，影響酸化效果；同理如果殘酸的表面張力大則返排時(shí)的流動(dòng)阻力大，造成返排困難或不徹底，形成水鎖，抑制油氣的產(chǎn)出。因而酸化工作中必須加入助排劑。助排劑能夠提高液體的返排能力，降低殘余液體對(duì)儲(chǔ)層的二次傷害。常用助排劑及性能參數(shù)見(jiàn)表3-31。

4）鐵離子穩(wěn)定劑。為了防止酸液中引入鐵離子（Fe²⁺和Fe³⁺）和油層本身含有的鐵化合物生成氫氧化鐵沉淀造成儲(chǔ)層堵塞而加入的化學(xué)物質(zhì)叫鐵離子穩(wěn)定劑。鐵離子穩(wěn)定劑可以分為三類(lèi)：pH控制劑、螯合劑、還原劑。pH值控制劑是通過(guò)控制pH值的方法防止沉淀，主要是向酸液中加入弱酸，由于弱酸的反應(yīng)非常慢，以至鹽酸反應(yīng)完后殘酸仍然維持很低的pH值。螯合劑是與酸液鐵離子結(jié)合生成溶于水的絡(luò)合物，使之穩(wěn)定在溶液中。比較常用的螯合劑有檸檬酸、EDTA和NTA。還原劑是將三價(jià)鐵離子還原為二價(jià)鐵離子，防止三價(jià)鐵離子沉淀。從而減少了氫氧化鐵沉淀的機(jī)會(huì)。常用的鐵離子穩(wěn)定劑及其性能見(jiàn)表3-32。

表3-31 國(guó)內(nèi)常用的助排擠及其性能參數(shù)

表3-32 常用的鐵離子穩(wěn)定劑及其性能

5）破乳劑。原油中的蠟質(zhì)和膠質(zhì)瀝青質(zhì)是天然的乳化劑，當(dāng)酸與油接觸以后會(huì)發(fā)生乳化，乳化液的黏度會(huì)很大，流動(dòng)性能差，造成乳堵，使酸液的注入和殘酸的返排變得困難，殘酸返排不徹底將影響原油的生產(chǎn)，因此酸化液應(yīng)具有一定的防乳破乳能力。常用的破乳劑有陰離子型活性劑如烷基磺酸鈉，非離子型如聚氧乙烯辛基苯酚醚等。常用的破乳劑及其性能參數(shù)見(jiàn)表3-33。

表3-33 常用的破乳劑及其性能參數(shù)

6）稠化劑。稠化劑也稱(chēng)為膠凝劑，在酸液中加入這種物質(zhì)以后能夠提高酸液的黏度，常用的增黏劑多為一些高分子聚合物。以前使用的稠化劑由于在高分子共聚加工的原因，稠化劑加量大而且黏度低?，F(xiàn)在的稠化劑經(jīng)過(guò)改進(jìn)以后，黏度相對(duì)提高，用量也下降。一般為1%～2%。常用的酸化稠化劑及性能見(jiàn)表3-34。

3.6.1.4 酸壓中的蚓孔及濾失現(xiàn)象

（1）蚓孔

酸液在酸壓裂縫內(nèi)流動(dòng)時(shí)，有少數(shù)較大的巖石孔洞或天然裂縫首先受到過(guò)量酸液的溶蝕而發(fā)生高速的酸巖反應(yīng)，使巖石礦物發(fā)生溶蝕并形成特定的溶蝕通道，甚至?xí)谠械膸r石孔隙基礎(chǔ)上形成“酸蝕蚓孔”，最終形成局部高滲透率的通道（據(jù)Wang，1993），也就是現(xiàn)在常提到的“蚓孔”。

Hoefner和Fogler（1988）采用向石灰?guī)r巖樣酸蝕后的蚓孔內(nèi)注入低熔點(diǎn)合金的方法得到了真正意義上的蚓孔鑄體模型（圖3-171），展示出了酸蝕模式的復(fù)雜形態(tài)。

表3-34 常用的酸化稠化劑及性能

（2）基質(zhì)酸化中的蚓孔效應(yīng)及控制

1）基質(zhì)酸化中的酸蝕蚓孔?；|(zhì)酸化施工時(shí)，酸液按徑向流入目的層，形成的酸蝕蚓孔也沿井筒發(fā)散分布，2000年Fred研究表明，不同注酸條件下將產(chǎn)生不同的酸蝕形態(tài)。低排量下產(chǎn)生均勻溶蝕對(duì)酸化施工沒(méi)有效果，而高排量下形成的高度分枝結(jié)構(gòu)將浪費(fèi)大量酸液且不能產(chǎn)生高導(dǎo)流能力的大孔徑酸蝕蚓孔，只有在合適的注酸條件下才會(huì)形成理想的酸蝕主蚓孔。

2）基質(zhì)酸化中蚓孔效應(yīng)的控制。對(duì)于碳酸鹽巖基質(zhì)酸化而言，主要的目標(biāo)是有效促進(jìn)酸巖反應(yīng)形成單一主蚓孔。從而實(shí)現(xiàn)少酸量、深穿透?？梢栽谑覂?nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上優(yōu)化注酸條件組合，設(shè)計(jì)最優(yōu)的施工排量，選擇合適酸液類(lèi)型、酸液濃度和注酸方式。對(duì)于溫度較高的碳酸鹽巖地層著重應(yīng)考慮緩速和降濾失。

圖3-171 蚓孔鑄體模型

（3）酸壓中的蚓孔效應(yīng)及控制

1）酸壓中的蚓孔效應(yīng)。酸壓中由于形成酸蝕蚓孔，酸液濾失表現(xiàn)為裂縫壁面向基質(zhì)的濾失和酸蝕蚓孔引起的濾失。在兩者的共同作用下產(chǎn)生大量不穩(wěn)定的酸液濾失，從而使得酸液的有效穿透舉例大大減小。酸蝕蚓孔濾失是主控因素，它不僅是在原有的微裂縫和原生孔洞的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增大主干蚓孔的孔隙空間，同時(shí)還包括向蚓孔巖石壁面的對(duì)流而產(chǎn)生次生蚓孔和多分支小蚓孔。然而，酸液濾失量主要受酸液的黏度和酸蝕蚓孔擴(kuò)展速度的影響，其中酸液的黏度又受到微裂縫和蚓孔中溫度以及剪切效應(yīng)的影響。

2）酸壓中蚓孔效應(yīng)的控制。酸壓中施工排量較高、施工壓力較大，因此蚓孔的形成是不可避免的，且蚓孔的擴(kuò)展比基質(zhì)酸化加劇。同時(shí)為了取得較長(zhǎng)的裂縫和溝通遠(yuǎn)井地帶的油氣，必須提高排量。這樣使得蚓孔的控制更為復(fù)雜。國(guó)內(nèi)外主要從液體體系和施工工藝兩個(gè)方面來(lái)控制酸壓中的蚓孔效應(yīng)，采用非常規(guī)液體體系代替常規(guī)酸液體系。如緩速酸、稠化酸等，主要機(jī)理是通過(guò)降低酸巖反應(yīng)速率來(lái)降低蚓孔的擴(kuò)展速度，從而增加酸蝕有效作用距離。同時(shí)也采用多級(jí)交替注入和閉合裂縫酸化等工藝來(lái)降低蚓孔效應(yīng)的影響。

3.6.1.5 酸化施工設(shè)計(jì)

（1）選井選層

酸化處理效果雖然與施工工藝、施工參數(shù)有一定的關(guān)系，但是起決定作用的還是地質(zhì)因素。選井選層的總目的是改造中低滲層、提高產(chǎn)能；對(duì)于勘探而言，還可以起到正確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)油氣層的作用。

為了取得較好的增產(chǎn)效果和提高措施的成功率，選井選層方面應(yīng)該遵循以下一些原則：①應(yīng)優(yōu)先選油氣顯示好，而試油效果差的層。如果不能投產(chǎn)的原因是泥漿堵塞，應(yīng)進(jìn)行解堵酸化；堵塞嚴(yán)重者可考慮進(jìn)行中小型酸壓；②鄰近井產(chǎn)量高而本井的產(chǎn)量低或無(wú)產(chǎn)量的井應(yīng)該優(yōu)選；③井低產(chǎn)的原因如果為井底附近縫洞不發(fā)育，可以進(jìn)行大中型酸壓，特別應(yīng)該選擇高產(chǎn)井旁邊的低產(chǎn)井進(jìn)行酸壓；④對(duì)于油水（氣）邊界的井，或存在氣水夾層的井應(yīng)該慎重對(duì)待，可進(jìn)行常規(guī)酸化，不宜進(jìn)行酸壓；⑤對(duì)于有多產(chǎn)層的井而言，一般應(yīng)首先要處理低滲透層。

（2）酸化施工設(shè)計(jì)

1）解堵酸化設(shè)計(jì)。對(duì)于裂縫性碳酸鹽巖油氣層，如果近井地帶存在堵塞，且堵塞范圍不大時(shí)可采用解堵酸化來(lái)處理。酸液可以破壞泥漿的膠體結(jié)構(gòu)，從而使泥漿變稀排出地層。一般有一定生產(chǎn)能力的油氣層，遭受泥漿侵害后產(chǎn)量低或不能投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)小酸量處理后，產(chǎn)量可以成幾倍或幾十倍的增加。

解堵酸化設(shè)計(jì)主要要確定酸液用量及濃度、擠酸壓力和排量及返排時(shí)間3個(gè)工藝參數(shù)。

A.用酸量及酸液濃度。實(shí)踐表明，以微裂縫為主的產(chǎn)層，解堵實(shí)際擠入地層的酸量10m³以下為宜，變化范圍為3～10m³。構(gòu)造裂縫為主的產(chǎn)層，用酸量宜大一些，一般6～40m³，由于裂縫性地層縫洞發(fā)育的不均一性，按打開(kāi)井段長(zhǎng)度考慮用酸量沒(méi)有意義，宜根據(jù)地層吸收能力、油（氣）層裸露或射開(kāi)的厚度、鉆井用泥漿比重及其在地層中浸泡的時(shí)間并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)字來(lái)確定。酸濃度以10%～15%為宜，如果巖性較致密可用更高的濃度，反之可以適當(dāng)?shù)慕档蜐舛取?/p>

B.擠酸壓力和排量。為了解除整個(gè)油氣層段上的堵塞，必須使酸液能夠均勻的進(jìn)入到地層縱向各個(gè)井段，避免酸液?jiǎn)吸c(diǎn)突入。應(yīng)控制泵壓高于地層初始吸收壓力，但低于地層破裂壓力及管套容許壓力。排量應(yīng)在保證酸液均勻進(jìn)入地層各井段的條件下盡快地?cái)D入地層，以擴(kuò)大處理范圍，應(yīng)根據(jù)地層的吸收能力而變化。

C.返排時(shí)間。為了避免殘酸反應(yīng)產(chǎn)生二次沉淀及防止殘酸中不溶物質(zhì)的微粒重新堵塞地層孔道，擠酸完畢后，應(yīng)立即開(kāi)井排液。白云巖地層反應(yīng)速度較灰?guī)r慢，可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)情況，適當(dāng)關(guān)井一段時(shí)間后開(kāi)井排液。

2）壓裂酸化設(shè)計(jì)（據(jù)李穎川，2002）。壓裂酸化工藝很多，設(shè)計(jì)的步驟和方法大致一樣。這里簡(jiǎn)單介紹酸壓設(shè)計(jì)方法和步驟。

A.酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)收集的資料。完善的酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)收集下列數(shù)據(jù)項(xiàng)；井的數(shù)據(jù)、儲(chǔ)層參數(shù)、巖石力學(xué)數(shù)據(jù)、壓裂液、酸液數(shù)據(jù)、巖心分析數(shù)據(jù)及泵注數(shù)據(jù)等。

B.酸化處理設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容。酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：井的基本數(shù)據(jù)，鉆井、試油、采油簡(jiǎn)史，綜合分析施工目的及效果預(yù)測(cè)，主要施工參數(shù)及泵注程序，施工準(zhǔn)備，施工步驟，施工質(zhì)量要求及安全注意事項(xiàng)，施工后井的管理，施工勞動(dòng)組織及環(huán)境保護(hù)，施工所需設(shè)備、材料及費(fèi)用預(yù)算等。

根據(jù)施工目的、井及儲(chǔ)層條件、室內(nèi)巖心數(shù)據(jù)等選擇適合的酸化工藝，確定酸化工作液（前置液、酸液、頂替液）的類(lèi)型、配方、用量及施工壓力、排量等參數(shù)。

碳酸鹽巖儲(chǔ)層的酸化處理常采用鹽酸體系，主要有常規(guī)鹽酸體系、稠化酸體系、泡沫酸體系、乳化酸體系、化學(xué)緩速酸體系，在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

酸濃度可由溶蝕試驗(yàn)確定。國(guó)內(nèi)酸化處理鹽酸濃度多介于15%～20%。酸液用量則據(jù)酸化改造的范圍和力度來(lái)確定。酸液用量一般為動(dòng)態(tài)裂縫體積的1.5～5倍，也可根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求由計(jì)算機(jī)模擬確定。

壓裂酸化處理時(shí)要求施工排量大于儲(chǔ)層的吸收能力，以保證裂縫的形成及延伸。如井身質(zhì)量合格，應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)備能力，高排量注入，有利于造寬縫、長(zhǎng)縫，也可使酸液快速向儲(chǔ)層深部推進(jìn)，提高有效作用距離。

C.酸化施工設(shè)計(jì)計(jì)算。主要包括兩方面：一是施工參數(shù)確定，包括：儲(chǔ)層最大吸入能力、破裂壓力、液柱壓力、摩阻計(jì)算，井口極限施工排量、井口施工泵壓和入井液量等。這些參數(shù)的確定應(yīng)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)研究和模擬計(jì)算。二是酸化過(guò)程的模擬計(jì)算及效果預(yù)測(cè)，主要是綜合應(yīng)用動(dòng)態(tài)裂縫尺寸、酸液濃度分布規(guī)律及有效作用距離、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及增產(chǎn)倍比等進(jìn)行酸化設(shè)計(jì)模擬，分析不同施工參數(shù)對(duì)酸化效果的影響，指導(dǎo)酸化設(shè)計(jì)，優(yōu)選施工方案，減少施工盲目性。