探究我國(guó)石油工程酸化,裂縫,導(dǎo)流工藝的研究現(xiàn)狀

周勝利 王偉杰

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，能源已經(jīng)成為維持社會(huì)工業(yè)發(fā)展最重要的動(dòng)力。石油的開(kāi)采過(guò)程對(duì)于石油的品質(zhì)有著重要的影響。為了提高石油的利用率，石油開(kāi)采過(guò)程一般酸化處理工藝，產(chǎn)生一定的裂縫，最終成功的開(kāi)采出具有極大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的石油產(chǎn)品。本文詳細(xì)介紹了我國(guó)目前應(yīng)用的幾種酸化處理工藝，并闡述了酸化工藝對(duì)裂縫以及導(dǎo)流能力的影響。

關(guān)鍵詞：石油酸化;酸化壓裂;導(dǎo)流

石油是一種不可再生資源，它是經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的地質(zhì)變化最終在地表形成的。為了提高石油的開(kāi)采率，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)明了眾多的開(kāi)采方法，但是不管開(kāi)采技術(shù)如何先進(jìn)，石油終究會(huì)有枯竭的一天。因此不斷提高石油的開(kāi)采率以及開(kāi)采質(zhì)量是現(xiàn)在能源界面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。目前能夠有效的開(kāi)采石油資源的是化學(xué)法，即通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)，最終得到了有良好經(jīng)濟(jì)價(jià)值的石油。

1、酸化工藝的概述

酸化工藝指的是利用酸堿綜合反應(yīng)，將原本一些堿性物質(zhì)溶解的工藝過(guò)程。由于地球上石油層的礦物質(zhì)能夠同酸性物質(zhì)反應(yīng)，將礦物質(zhì)溶解后，石油就可以從裂縫中流出來(lái)，從而有效的提高了石油的開(kāi)采率。在開(kāi)采過(guò)程中，酸化工藝會(huì)使油層周邊巖石產(chǎn)生一定的裂縫，石油經(jīng)過(guò)裂縫的導(dǎo)流作用順利的流出地面，這極大的提升了石油開(kāi)采的速度以及質(zhì)量。利用酸化原理開(kāi)采石油的方法已經(jīng)有了多年的發(fā)展歷史，更是早于水力壓裂的方式進(jìn)行石油開(kāi)采。

1.1 酸化工藝的發(fā)展歷史

最早使用酸化工藝對(duì)石油進(jìn)行開(kāi)采的歷史要追溯到1985年，當(dāng)時(shí)赫曼·佛拉施在石油開(kāi)采中使用了鹽酸，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)油量有了一個(gè)明顯的提高，最終發(fā)現(xiàn)油層的礦石可以與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成CO2氣體以及氯化鈣水溶液。隨著鹽酸開(kāi)始廣泛在工業(yè)中使用，一些人開(kāi)始利用鹽酸去除二氧化硅污垢，因此鹽酸在市場(chǎng)中的需求量日益增加。1932年，鹽酸開(kāi)始被量產(chǎn)，鹽酸逐步成為工業(yè)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)不可缺少的工業(yè)原料。1940年，道威爾公司開(kāi)始正式的在石油開(kāi)采過(guò)程中使用鹽酸，推動(dòng)了酸化工藝的發(fā)展。目前許多的石油企業(yè)仍然使用酸化工藝進(jìn)行石油的開(kāi)采，酸化工業(yè)隨著世界技術(shù)的發(fā)展而不斷的優(yōu)化。

1.2 酸化工藝常用酸液體系

酸化工藝在石油開(kāi)采中的應(yīng)用要受到多方面影響，比如油層周邊巖石成分、酸性體系本身化學(xué)性質(zhì)、巖石空隙結(jié)構(gòu)等因素。酸化工藝中用到的酸性物質(zhì)一般包括兩大類，一類是有機(jī)酸，例如磺酸、羧酸等;而另外一類是無(wú)機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸的總類比較多，而且為了能夠使無(wú)機(jī)酸的酸性更強(qiáng)，一般會(huì)將幾種酸按一定的比例混合，最終形成一種具有強(qiáng)酸性能的混合酸，現(xiàn)在常見(jiàn)的無(wú)機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、氫氟酸、硝酸等。酸化工藝中對(duì)于酸物質(zhì)種類的選擇以根據(jù)實(shí)際的施工情況為依據(jù)。除此之外，酸化工藝中添加劑的選擇也十分的重要。不同井層結(jié)構(gòu)適應(yīng)于不同的酸體系，只有在選擇正確酸化物質(zhì)的前提下，才能夠有效的溶解井內(nèi)的礦物質(zhì)。在酸性體系選擇時(shí)還應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生副反應(yīng)，以產(chǎn)生劇烈的能量從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。而且在選擇時(shí)還要對(duì)酸的濃度以及用量根據(jù)腐蝕程度進(jìn)行定量，如果井層需要深度腐蝕，一般選擇緩速反應(yīng)類型的酸。

2、酸化工藝的分類

現(xiàn)在常見(jiàn)的酸洗工藝包括酸洗、酸化壓裂以及基質(zhì)酸化。

2.1 酸洗

酸洗工藝是將一定量的液體酸直接加入到石油開(kāi)采系統(tǒng)中的井筒里面，通過(guò)酸堿反應(yīng)使井筒內(nèi)的污垢溶解，從而起到了疏通的作用。酸洗工藝一般都要多次重復(fù)才能夠?qū)⒕矁?nèi)的污垢完全溶解。但是酸洗的作用是有限的，僅僅只對(duì)井筒內(nèi)的污垢有效，而不能對(duì)井層內(nèi)部的污垢進(jìn)行全面的清洗，因此酸洗工藝一般是用于石油開(kāi)采過(guò)程的比較淺的地方以及孔眼部分進(jìn)行污垢處理。

2.2 基質(zhì)酸化

基質(zhì)酸化工藝是將酸加入到井層的空隙內(nèi)，在不破壞地面結(jié)構(gòu)的條件下。將空隙中的礦物質(zhì)溶解，從而達(dá)到疏通的效果。基質(zhì)酸化工藝是通過(guò)優(yōu)化石油滲流條件，使油層的滲透性能得到有效的改善。在一些不知道井層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下可以使用基質(zhì)酸化工藝，該工藝的效果有時(shí)候可以超過(guò)酸化壓裂。

2.3 酸化壓裂

酸化壓裂工藝是在有石油基質(zhì)的地面連續(xù)注入酸液，使油層產(chǎn)生一定的裂縫，隨著酸液不斷的注入，裂縫會(huì)向地第延申，最后形成一個(gè)具有導(dǎo)流作用的通道。而且經(jīng)過(guò)酸化工藝裂解形成的縫隙更難閉合，因此相比于已有的裂縫，它的導(dǎo)流效果更加的明顯，能夠有效的提高產(chǎn)油量。

3、裂縫對(duì)導(dǎo)流能力的影響

導(dǎo)流能力一般是由井內(nèi)裂縫的形態(tài)所決定的。石油開(kāi)采中的裂縫一般具有一定的流動(dòng)特征以及力學(xué)特征。裂縫的形成通常是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其最終得到的形狀也沒(méi)有規(guī)律性。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)對(duì)于井內(nèi)裂縫的研究多數(shù)是對(duì)其流動(dòng)特性以及力學(xué)特性兩方面的內(nèi)容。導(dǎo)流能力一般是通過(guò)裂縫實(shí)現(xiàn)的，因此如果裂縫出現(xiàn)了閉合的情況，那么導(dǎo)流的能力就會(huì)明顯下降。

閉合力的出現(xiàn)會(huì)明顯加大裂縫閉合的幾率。因此在酸化壓裂工藝的過(guò)程中要檢測(cè)裂縫的導(dǎo)通情況，保證裂縫處于不閉合的狀態(tài)，提高導(dǎo)流的效率。而且在實(shí)際的工藝過(guò)程中，酸化壓裂會(huì)受到很多因素的影響，比如工藝施工的溫度、酸液的種類、注入酸液的速度、壓力的大小以及油層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些因素均會(huì)對(duì)酸性壓裂產(chǎn)生的裂縫造成不同方面的影響。因此在實(shí)際的酸化壓裂工藝中，要充分考慮每一項(xiàng)影響因素，從而有效的提高裂縫的導(dǎo)流作用。

4、結(jié)語(yǔ)

石油能源是一個(gè)國(guó)家發(fā)展強(qiáng)大的根本動(dòng)力，影響著整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)發(fā)展。隨著開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，石油開(kāi)展方式也呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展。而目前酸化工藝是所以石油開(kāi)采方式中應(yīng)用最廣的一種方式，該工藝能夠提高石油開(kāi)采的效率，降低石油開(kāi)采過(guò)程中的浪費(fèi)現(xiàn)象。當(dāng)然隨著技術(shù)的創(chuàng)新，酸化工藝也會(huì)跟隨著時(shí)代發(fā)展的潮流不斷提升與發(fā)展。

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