土酸

在油田領域常將氫氟酸與鹽酸的混合酸稱為土酸。土酸用於解除泥漿堵塞和提高泥砂岩地層的滲透性，以利注水或出油。土酸中的鹽酸能溶蝕地層中的碳酸鹽類及鐵鋁等化合物，氫氟酸則能溶蝕地層中的粘土質和矽酸鹽類。土酸常用於處理碳酸鹽含量少，泥質含量高的砂岩氣層。

基本介紹

• 中文名：土酸
• 外文名：Mud acid
• 別稱：泥酸
• 組成：氫氟酸與鹽酸的混合酸
• 作用1：解除泥漿堵塞等
• 作用2：提高泥砂岩地層的滲透性

簡介

濃度為10~15%的鹽酸和濃度為3~8%的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液稱為土酸或泥酸。土酸常常用於對砂岩地層的處理。砂岩是由砂粒和粒間膠結物所組成，砂粒主要是石英和長石，膠結物主要為粘土和碳酸鹽類。砂岩鉤油氣儲集空間和滲流通道就是砂粒與砂粒之間未被膠結物完全充填的孔隙。 ·

砂岩地層的酸處理，就是通過酸液溶解砂粒之間的膠結物和部分砂粒，或者溶解孔隙中的泥質堵塞物，及其它結垢物以恢復和提高油層附近的滲透率。

土酸處理原理

在岩層中含泥質較多，含碳酸鹽較少和油井泥漿堵塞較為嚴重而泥餅中碳酸鹽含量較低的情況下，用普通鹽酸處理常常得不到預期的效果。對於這類油井或注水井多採用土酸液進行處理。

土酸中的鹽酸能溶蝕地層中的碳酸鹽類和鐵、鋁化合物等，並維持酸液較低的pH值，防止產生再沉澱，其氫氟酸能溶蝕地層中的粘土質和矽酸鹽類。通過排液，即可解除地層中的膠結物、泥餅及污物的二次堵塞，恢復或提高近井地帶的·滲透率。鹽酸與碳酸鹽岩反應的化學方程式見鹽酸處理原理部分，氫氟酸與砂岩和泥質反應的化學方程式如下：

與石英砂岩（主要成分是二氧化矽）

SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O

SiO₂₊6HF→H₂SiF₆+2H₂O

反應生成的氣體氟化矽和水均可排出地面，而生成的氟矽酸在水中可離解為H⁺和SiF₆^-，SiF₆^-又能和地層水中的Ca²⁺，Na⁺、K⁺、NH₄⁺等離子相結合。生成的CaSiF₆和(NH₄)₂SiF₆易溶於水，不會產生沉澱，而Na₂SiF₆和K₂SiF₆均為不溶物質會堵塞地層。因此在土酸處理過程中應先將地層水頂替走，避免其與氫氟酸接觸。

與泥質砂岩（主要成分是矽酸鋁鈣）

CaAl₂Si₂O₈+16HF→CaF₂+2AlF₃+2SiF₄+8H₂O

同時，與碳酸鹽作用：

CaCO₃+2HF→CaF₂+CO₂+H₂O

CaMg(CO₃)₂+4HF→CaF₂+MgF₂+2CO₂+2H₂O

上列反應中所生成的CaF₂和MgF₂沉澱，在酸液濃度高時，處於溶解狀態，而當酸液濃度降低後，即會沉澱。酸液中含有HCl時，可依靠HCl維持酸液在較低的pH值，以提高CaF₂和MgF₂的溶解度。對碳酸鹽含量高的砂岩，可加入各種添加劑，並在土酸處理前，先用鹽酸進行預處理，以防止或降低CaF₂、MgF₂沉澱的生成。

土酸液濃度

由於油氣層岩石的成分和性質各不相同，實際處理時，所用酸量、土酸液的成分也不同，主要是依岩石成分和性質而定。據多年的實踐喪明，由10~15%的HCI及3~8%的HF混合而成的土酸足以溶解不同成分的砂岩地層及堵塞物。

確定土酸濃度，實際上是確定土酸中鹽酸和氫氟酸的濃度。它們取決於地層的泥質及碳酸鹽的含量和砂岩的膠結程度等。當處理碳酸鹽含最少、泥質含蠅較高且膠結緻密的砂岩時，宜用低濃度（10%左右）的鹽酸和高濃度（8%左右）的氫氟酸混合成的土酸，當處理碳酸鹽含量較高，泥質含量較低且膠結疏鬆的砂岩時．最好用高濃度（15%左右）的鹽酸和低濃度（3%左右）的氫氟酸混合成的土酸處理。

施工時土酸中鹽酸濃度和氫氟酸濃度之比叫土酸配比。例如配比為7∶6的土酸，表示土酸中的鹽酸，濃度7%，氫氟酸濃度6%。

土酸處理工藝

土酸處理的施工工藝基本上與鹽酸處理相同，所不同的是應首先進行鹽酸預處理。其步驟為： ·

1、用12~15%的鹽酸進行預處理，溶解地層中的碳酸鹽類並頂出地層水。

2、土酸處理時，其中鹽酸進一步溶解碳酸鹽類並保持酸液在較低的pH值水平上，氫氟酸溶解泥質成分和部分石英顆粒。

應注意的是，土酸用量一般不宜超過預處理時的鹽酸用量，反應時間一般不超過3~4小時，地層溫度高時，可縮短為1~3小時，目前國外認為一小時以內排液較好。

為了提高土酸處理砂岩地層的效果，國外還採用了互溶劑-土酸處理，鹽酸加氟化氫銨處理（自生土酸）等酸化新工藝，均獲得良好的效果。經實踐證明，自生土酸處理效果要比常規土酸處理的最佳效果高2~4倍。