增加酸液有效作用距离的方法或措施： (1) 在地层中产生较宽裂缝
(2) 降低氢离子有效传质系数 (3) 采用较高的排量 (4) 采用尽可能小的滤失速度 矿场措施： (1) 采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等减少氢离子传质系数
(2) 采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度 (3) 适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝 中的能力
提高酸化效果的措施：
①降低面容比； ②提高酸液流速； ③使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸； ④降低井底温度等。
第二节 酸化压裂技术
酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 酸压一般用于碳酸盐岩地层，或含有碳酸盐岩充填天然裂 缝的砂岩地层。原因:砂岩地层很难被刻蚀到具有足够导 流能力的裂缝。
(2)前置液酸压
所用前置液一般为交联的植物粉(如胍胶)溶液，也就是常 用的压裂液。
优点： ① 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
② 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩 反应速度，增大酸液有效作用距离。
(3)胶化酸 以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状 结构的胶束稠化酸。 优点：
24％～25％
盐酸质量分数对反应 速度的影响
5.温度 温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，反应速度加快 6.压力 压力增加，反应速度减慢
温度对反应速度的影响
压力对反应速度的影响
7.其它因素 岩石的化学组分
泥质含量越高，反应越慢 物理化学性质
岩面粘有油膜可降低反应速度 酸液粘度等
酸液粘度增加，反应速度减慢
dy
溶 液 （
液
相
扩散边界 ）
酸液中H+的传递方式：对流和扩散
δ
y
扩散边界层的浓度分布
自然对流：密度差异引
对 起的离子移动。 流 强迫对流：酸液的湍流
流动引起的离子移动。
a—密度差引起的自然对流 b—湍流引起的强迫对流
酸向壁面传递的流动模型
H+的传质速度：
H+透过边界层达到岩面的速度。
影响反应速度因素：2ຫໍສະໝຸດ XQtLh1
(K f Wa )理论 8.41010 Wa 3
FRCDC1 exp(142C2)
(5)计算增产比
ln Re
J
rw
J0
ln
Re
ln
rf
WKf K
rf
WKf
K
第三节 砂岩油气层的土酸处理
砂粒：石英和长石 砂岩
粒间胶结物：硅酸盐类(如粘土)和碳酸盐类物质
砂岩油气层的酸处理
通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙 中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底 附近地层的渗透率。
一、砂岩地层土酸处理原理
影响砂岩反应因素：化学组成和表面积
矿物
石英 燧石 长石 云母 高岭石 伊利石 蒙脱石 绿泥石 方解石 白云石 铁白云石 菱铁矿
表 7-1 砂岩矿物的表面积及溶解度
有滤失情况下盐酸与石灰岩流动反 应的酸液有效作用距离计算图
方法一：（已知断面位置χ ）
1）根据物理参数计算皮克 利特数NP； 2）根据给定裂缝中任意 断面的位置χ，计算相 应的无因次距离LD；
3）利用计算图，两坐标位 置的垂线相交，得到χ位置 的无因次酸浓度值，即任意 断面位置χ的酸浓度C值。
方法二：（已知C/C0）
对水力压裂，裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合，酸压 一般不使用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀刻 蚀产生一定的导流能力。
酸液的滤失特性
酸 裂缝有效长度 酸岩反应速度 压
效
裂缝内的流速控制
果
酸液对地层岩石矿物的溶解量
导流能力
酸液对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度
一、酸液的滤失
滤失主要受酸液的粘度控制，可以用压裂液的滤失系数CI 公式计算。
酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内
岩石单位反应面积的溶蚀量。
岩面
酸岩反应过程
①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面； ②H+在岩面与碳酸盐进行反应； ③反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡 离开岩面。
H
盐
酸
溶
液
Ca2
,
M
2 g
,
CO2
（
液
相
）
扩散边界层
表面反应
δ
y
酸—岩反应系统示意图
第七章 酸处理技术
主要内容：
1.碳酸盐岩地层盐酸处理 2.酸化压裂技术 3.砂岩油气层的土酸处理 4.酸液及添加剂 5.酸处理工艺
酸化原理：
通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶 解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。
● 酸 洗 将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶 性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。
作用原理：
(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表 面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导 流能力，可达到提高地层渗透性的目的。
酸压与水力压裂对比
相同点：基本原理和目的相同。 目标是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气 水渗流阻力。
不同点：实现其导流性的方式不同。
H+传质速度（较慢）
起决定性作用
H+反应速度
生成物离开岩面速度
二、影响酸岩反应速度的因素
(一)酸岩复相反应速度表达式
根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内
离子浓度梯度的关系式：

C t

KC n

DH

S V

C y
酸液浓度梯度 面容比
H+的传质系数
酸岩瞬间的反应速度
面容比： 岩石反应表面积与酸液体积之比
(1)计算裂缝几何尺寸 简化计算方法：认为缝的几何尺寸由注入的前置液造成。
(2)计算缝中酸液温度 简化为在某一平均温度下的酸的反应。
(3)计算酸液有效作用距离
x LD 0W
2V
(4)计算酸压后裂缝导流能力
先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽和缝的理论导流能力， 再考虑裂缝在应力作用下的导流能力。
Wa
1.控制酸液的滤失常用的方法和措施
(1)固相防滤失剂
刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝 壁面形成桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。
硅粉：填满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。
粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油 的树脂形成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的孔隙，从而 有效地降低酸液的滤失。
动态试验
流动模拟试验 模拟酸液在地下流动反应的情况
动力模拟试验 岩心转动而酸液静止，利用相 似模拟处理方法
(二)裂缝中酸浓度的分布规律
数学模拟： 求出裂缝中酸浓度分布的数学规律 研究方法
物理模拟： 确定H+传质系数DH+
1.酸液在裂缝中流动反应的偏微分方程
基本假设：
①恒温恒压下，酸沿裂缝呈稳定层流状态；
u0
C x

D
H
2C y2
②简化偏微分方程的解
岩板
C0 ,
x
0
C
0
岩板 L
无滤失情况下酸沿裂缝流动反应
χ方向任一横断面上的平均酸浓度为：
C x

8C0 π2

1
n0(2n 1)2
e(2n1)2S
令χ=L，则
C(L) 8
C0 π2

1
n0(2n 1)2
(1）受剪切后胶束链能很快重新形成，稳定性好； (2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。
(4)乳化酸和泡沫酸
二、酸液的损耗
酸压过程中，另一个制约活性酸沿裂缝穿透的主要因素是酸 液损耗。在酸液沿裂缝行进过程中，连续不断地与裂缝壁面 反应，浓度逐渐变小，当活性酸浓度下降至某一标准时(2～ 3％)，就不能充分溶蚀地层，对增产增注无效。
裂缝宽度对酸穿透距离影响
裂缝宽度增加，穿透距离增加
温度、酸浓度与酸穿透距离关系
温度增加，穿透距离减小； 浓度增加，穿透距离增加。
2.控制反应速度的措施
①降低面容比；提高酸液流速；使用稠化盐酸、高浓度盐酸 和多组分酸；降低井底温度等。
②使用前置液酸压：降低地层温度，形成较宽的裂缝，促进 裂缝内酸液的粘性指进。 ③加入阻滞剂（缓速剂）：在碳酸盐岩表面形成亲油的膜， 减少了酸与岩石的接触机会。 ④采用乳化酸：通过表面活性剂的阻滞作用，使碳酸盐岩表 面变成强亲油，降低反应速度。 ⑤使用乙酸和甲酸、胶化酸、泡沫酸等：可以减缓酸岩反应 速度，起到降低滤失的作用。
e(2n1)2s
S

2
D H
x
u0W 2
裂缝出口酸浓度与入口酸浓度比值
4.有效传质系数曲线图
有效传质系数与雷诺数关系曲线图
N Re

2wu

注意事项：
1）必须选用实际产层 温度条件下的曲线；
2）岩性不同，传质系 数不同。各油气田应用 本产层的岩心作流动模 拟试验，作出有效传质 系数与流动雷诺数关系 曲线，其它油气田的试 验结果只能作为参考。
裂缝中心位置且垂直于壁面的方向上，酸浓度梯度为零。
y y C0
渗透性岩板
x x
W
渗透性岩板
C0
平均漏失速度
酸沿平板流动反应俯视示意图

边 界 条
Cx,y

x0

C0
Cx,y

y
W 2
0
件


C y