[发明专利]一种酸化处理地下储层的方法

说明书

本发明涉及一种在从地下储层生产油、气或水的过程中使用酶的方法。

已经发现世界上三分之一到二分之一烃储藏量是在碳酸盐岩石结构中，特别是美国得克萨斯和俄克拉何马的大面积的油田和气田，加拿大的阿伯特油田和气田，阿根廷和阿曼的储油层和储气层，以及欧洲海滨地区的储油层和储气层。碳酸盐岩石往往有低的渗透率，尤其是当断层没有相互连接时，更是如此。地下水常常从白垩或其他碳酸盐岩层中的井眼或灌溉井中被抽出。

在许多砂岩储层中，岩石结构可能被碳酸盐粘接在一起，或者由于压力下降使CO₂从溶液中逸出，结果使碳酸盐垢积累并封住生产井。另一种能在生产井周围积累的垢是铁垢，特别是铁的氧化物和氢氧化物。渗透率低，钻井的损坏以及污垢的积累这些都阻碍了油流入生产井中，传统方法是在钻孔周围打通一些通道以提高流速，并注入酸(被称为酸化或增产措施)。酸化处理有两种类型：压裂层酸化(在高于破裂压力的速度下注入酸，以浸蚀剩余断层面)和基岩酸化(以低于压裂压力的速度注入酸，以溶解在岩石中的流动通道，或排除污垢或钻井引起的损伤)。在各种类型油井中都使用酸化处理，偶而也在水井中使用：在新钻的油井中用这种方法打通断层或排除损伤，在产量已经下降的老井中用这种方法重建老井。在井中注入酸(通常使用盐酸；当希望缓慢消耗酸时，偶而使用乙酸或甲酸，此处，酸按照下述化学计量，与碳酸钙反应：

氯化钙(CaCl₂)在水中高度溶解，酸侵蚀岩石中的通道，从而改善了油或气流入生产井的流动。盐酸会立即与碳酸盐岩石起反应，并会穿过岩石形成几个被称为“虫孔”的大通道，而不用打通孔结构。酸的渗透距离至多为几英尺。

由于当盐酸与碳酸盐接触时，反应非常迅速，所以已经开发了许多产品来降低该反应速度，使酸进一步渗透到岩层中，或在钻孔周围更均匀地反应。通过对酸进行乳化、胶凝或化学上阻滞而降低盐酸的反应速度。乙酸的反应自然地被减速了，这是由于生成的二氧化碳反应物，降低了反应速度的缘故。当二氧化碳进入岩层，或二氧化碳被油，水或烃气吸收时，乙酸的反应才能继续进行。

到目前为止，优于传统盐酸的减速酸的好处，已经很有限了，因为渗透率明显增加，为了明显提高油生产速度，必须从钻孔至少延伸出10英尺(纽约，Dallas，美国矿冶石油工程师学会石油工程协会，酸化基础第10章1979年，Williams，Gidley和Schechter发表)。

通常，碳酸盐储层中的烃井在钻井后和生产开始前应立即进行酸化处理，并且每两到叁年要重复进行处理。

在另一个酸化压裂的压裂处理中，通过以高于破裂压力的速度向井中注入砂子，使砂子悬浮于液体(称作支撑剂)中；由此得到断面，当去除注入压后，沙子保留在原位，支撑着该断口。对于被支撑的断面来说，随后用盐酸来处理是很不常见的，因为酸和岩石之间的反应速度很快，可能会引起该断裂面的塌陷。然而，这种损坏可能是由于在断裂面上从支撑剂悬浮物中滤出了凝胶而引起的，这样基本上降低了油或气流入压裂面的速度。

通常油井是垂直向下钻入储油层的，并穿过该储层的富油区。油流入垂直钻孔。近年来，从垂直的钻孔中沿水平方向穿过储油层钻出油井，已经变得很普遍了。在许多情况下，能够使水平井的烃产量增加几个数量级。

消除水平井中钻井泥浆滤饼和细岩石颗粒堆积而引起的对钻井损坏是一个很花费钱的过程，这是由于需要使用专门技术，例如穿过柔性油管注入酸，在酸到达水平井的远端之前，要避免酸对井头设备的腐蚀并防止盐酸浪费。

一旦由于天然储层的压力降低，储层中的原始产物耗尽了，可以注入水或二氧化碳，进一步提高原地的回收油的百分数。水或气体通过井的一部分注入到该储层中(注射井)，从而将油推向生产井。在某些储油层中，水的注入速度低，因此油的生产速度就低。虽然由于酸不能渗入岩层而使酸处理常常是不成功的，但还是用酸处理来增加注入井的注入能力。