卫消网:碳酸盐岩的压裂酸化_酸化-反应速度--影响-浓度

碳酸盐岩的压裂酸化压裂酸化施工是泵注酸液进入所需处理的碳酸盐岩地层以获得高导流能力的裂缝。近些年来，国内外更多地采用了前置液压裂酸化，可以获得更长和更宽的裂缝。即先用粘度高、滤失量小的前置液在地层中造成较宽的裂缝后，再注入酸液。低粘酸液指进高粘前置液，有利于降低酸液的滤失，也使溶蚀面凹凸不平，特别利于较均质碳酸盐岩的酸化。活性酸的有效作用距离Lef的大小是衡量酸化效果的重要依据。它取决于酸的滤失速度、酸岩反应速度以及酸沿裂缝的流动速度等因素。    (1)滤失速度对酸液Lef的影响酸液滤失速度可以影响裂缝的形状。酸液向垂直于壁面的方向滤失则使裂缝壁面形成“溶蚀洞”。如果酸液的滤失速度超过单独挤前置液的滤失速度，则裂缝可能缩短并接近没有前置液的酸压施工所得裂缝的形状和长短。因此，在酸液中加入有效的降滤失剂是增大酸液有效作用距离Lef的关键。(2)挤酸速度对酸液Lef的影响提高挤酸速度将增大酸液有效作用距离。这是因为提高挤酸速度会降低裂缝的温度，降低酸岩反应速度，从而使酸岩的反应时间增长，使裂缝宽度增加，面容比降低。对白云岩地层的酸压施工更为显著。(3)酸岩反应速度对酸液Lef的影响当酸岩反应速度快时，距离井底较远的裂缝不容易受到活性酸的溶蚀而使活性酸在酸压裂缝中有效作用距离变小。因此，降低酸岩反应速度成为酸化作业中受到普遍重视的研究课题。    酸岩反应速度是指单位时间内酸液浓度的降低量，酸反应时间是指酸液在选定的地层条件下，浓度降低到起始浓度的10%时所需要的时间。这时的酸液称为残酸。影响和控制酸岩反应的因素对Lef的影响如下：①酸岩面容比：面容比是指单位体积酸液所接触的岩石面积。在酸液体积一定时，酸液所接触的岩石表面积愈大，则反应速度愈快。②温度：温度升高。氢离子传质速度增加，酸岩反应速度加快，酸液Lef减小。③压力：在低于3.0MPa压力时，压力对酸反应速度影响较大；当压力大于5.0MPa时，压力对酸反应速度几乎没有影响。④酸浓度：盐酸浓度对反应速度的影响可见图4-5。当盐酸质量分数在20%以下时，随酸浓度增加酸岩反应速度增大；当盐酸质量分数超过25%时，随浓度增加酸岩反应速度降低。因为高浓度酸酸化反应生成大量的CaCl2和CO2，增加了溶液的粘度，使后来的H+传质速度降低，减小了酸岩反应速度。此外，由于酸浓度增加，反应时间增长，裂缝变宽，面容比降低，酸的有效作用距离增大。例如：质量分数为28%的HCl的酸化反应时间实际上比质量分数为15%HCl的反应时间大3~4倍。在温度为93℃时，质量分数为28%的HCl酸化，酸岩反应时间为65min；而15%的HCl在相同条件下，酸岩反应时间不到20min。高浓度酸酸化不仅能增加酸岩反应时间和酸的有效作用距离，还具有较高的裂缝导流能力以保证生产和增注的持续稳定性。这是衡量酸化效果的另一重要评价指标。 (4)其他因素的影响影响酸液有效作用距离Lef的因素是多方面的，裂缝的宽度对Lef有影响。如：宽裂缝能使H+到达壁面所需移动的距离变长使Lef增大。地层类型对Lef也有较大影响。如：盐酸与白云岩反应比与石灰岩缓慢；地层流体中存在Ca2+、C1-等离子，其浓度增加将减小酸液反应速度，增加酸液Lef。此外，温度对白云岩酸化有明显影响，而对石灰岩影响不大。因为后者的反应速度主要受H+传质速度的控制，温度就不再是主要因素了。高浓度酸的主要缺点是腐蚀性太强，尤其在高温情况下。此外，浓酸酸化还会引起某些油层的伤害，有关伤害问题将在酸液添加剂一节进行讨论。