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。石油的開采過程對(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，石油開采過程一般酸化處理工藝，產(chǎn)生一定的裂縫，最終成功的開采出具有極大經(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)過億萬年的地質(zhì)變化最終在地表形成的。為了提高石油的開采率，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)明了眾多的開采方法，但是不管開采技術(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采率以及開采質(zhì)量是現(xiàn)在能源界面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。目前能夠有效的開采石油資源的是化學(xué)法，即通過一定的化學(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，從而有效的提高了石油的開采率。在開采過程中，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采的速度以及質(zhì)量。利用酸化原理開采石油的方法已經(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)行開采的歷史要追溯到1985年，當(dāng)時(shí)赫曼·佛拉施在石油開采中使用了鹽酸，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。隨著鹽酸開始廣泛在工業(yè)中使用，一些人開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，鹽酸開始被量產(chǎn)，鹽酸逐步成為工業(yè)發(fā)展過程中的一個(gè)不可缺少的工業(yè)原料。1940年，道威爾公司開始正式的在石油開采過程中使用鹽酸，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;而另外一類是無機(jī)酸，無機(jī)酸的總類比較多，而且為了能夠使無機(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)在常見的無機(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采系統(tǒng)中的井筒里面，通過酸堿反應(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采過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?；|(zhì)酸化工藝是通過優(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)雜的過程，其最終得到的形狀也沒有規(guī)律性?，F(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

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。隨著開采技術(shù)的發(fā)展，石油開展方式也呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展。而目前酸化工藝是所以石油開采方式中應(yīng)用最廣的一種方式，該工藝能夠提高石油開采的效率，降低石油開采過程中的浪費(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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