砂岩酸化地球化学模型研究

作     者：刘红现 

作者单位：西南石油学院 

学位级别：硕士

导师姓名：陈冀嵋

授予年度：2005年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：基质酸化 砂岩 土酸 地球化学 渗透率模型 

摘      要：基质酸化是最早使用的增产措施之一。基质酸化应用于砂岩地层去除由于钻井、完井、生产以及修井作业带来的伤害。其中最常用的酸液是土酸,即盐酸和氢氟酸的混合物,该酸可以和大部分常见的伤害物反应。 然而酸化并不是总能提高油井的产能。在大量的矿物溶解的同时也产生一些沉淀,这些沉淀能够降低酸化效果甚至使酸化无效。酸化设计变成一个优化问题:在有效去除伤害物和使二次沉淀最小之间寻求平衡。 许多模型提供了砂岩酸化设计的理论基础。两矿物模型根据矿物的反应性将反应物简单地分为两类:快反应矿物和慢反应矿物。该模型与中等温度条件下短岩心酸液流出浓度相吻合。然而,该模型没有考虑酸化产生的沉淀物。两酸三矿物模型包括了两个额外的反应:HSiF与铝硅酸盐反应产生硅胶沉淀,和硅胶与HF的反应。两酸三矿物模型仅考虑了硅胶沉淀,而忽略了许多重要的沉淀如AlF和KSiF。因此,我们需要建立一个考虑所有可能沉淀的酸化模型。 本文的主要工作: (1)研究了铝硅酸盐在盐酸中的稳定性。 (2)为了进一步弄清土酸的真实溶液化学行为,详细研究了酸化过程中氢氟酸与铝硅酸盐的三次反应特征。 (3)基于部分局部化学平衡理论(PLEA),建立了新的酸化模型即地球化学模型,该模型考虑包括所有化学物种在内的受动力学控制的反应和受平衡控制的反应。我们假定一部分化学反应处于局部平衡态,而另一些化学反应受动力学控制。 (4)传统的砂岩酸化过程中渗透率响应模型是基于渗透率与孔隙度的经验关系。提出了一个新的渗透率模型,该模型考虑了相互连通的孔隙系统体积物理特性(如:孔隙度和迂回度)、粒度分布的统计特征和胶结物对渗透率影响。