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海上油田的酸化作业中,如果能就地取材,使用海水作为基液配制酸液,可以大幅降低材料及运输成本。然而对于砂岩油藏海水基酸液,海水中高浓度的Na+、K+、Mg2+、Ca2+等易与酸液中的F-以及酸岩反应产生的SiF62-等反应生成难溶沉淀,对储层造成严重的二次伤害。本文针对海水基酸液配制和酸岩反应中的潜在伤害,在综合X射线衍射分析、动态光散射测试、电化学分析、静动态反应模拟以及数值计算等手段的基础上,建立了能够准确表征伤害类型、定量评估伤害规模的多尺度研究方法,在此基础上对海水基酸液配制和酸岩反应中潜在伤害及其抑制方法进行了研究。用海水配制了包括盐酸、氢氟酸、土酸、多氢酸、氟硼酸在内的油田最常用的5种酸液体系,考察了海水配制的常规酸液的稳定性。研究发现只有海水基氢氟酸和海水基多氢酸中出现了不同程度的二次沉淀,X射线衍射分析表明伤害类型以氟化物沉淀为主。使用质量法和数值模拟方法对沉淀的生成趋势和实际沉淀量进行了测量和计算,发现高浓度的盐酸可以有效抑制海水基氢氟酸中氟化物沉淀的生成。由于多氢酸中的有机膦酸组分MH对Ca2+、Mg2+具有良好的络合作用,因此海水基多氢酸相比海水基氢氟酸沉淀更少。海水基多氢酸中F-与MH对Mg2+、Ca2+存在竞争吸附,因此采用海水预络合的方式配制出的海水基多氢酸最为稳定。通过静态与动态反应模拟,对海水基酸液与岩石反应过程中的伤害类型及伤害规模进行了分析。海水基酸液与碳酸盐反应后会引起pH的大幅升高,造成硫酸钙、氟化物等二次沉淀的产生。研究发现了一种新的二次伤害类型,即当土酸处理白云石含量较高的高温地层时会生成MgF2凝胶,其粘度最高达60000 mm2·s-1,对储层伤害大于一般的沉淀。海水基酸液与石英及铝硅酸盐矿物反应过程中易产生Na2SiF6沉淀。作为酸化一次反应的产物,Na2SiF6沉淀量受酸液与岩石的反应程度控制,故海水基酸液与粘土矿物反应后产生的Na2SiF6远多于石英,对地层的造成的二次伤害更高。氟硼酸低温下水解速度较慢,相同时间内产生的沉淀较少,适用于处理粘土含量较高的储层。针对海水基酸液配制过程中产生的氟化物沉淀,研究了总氟含量、HCl浓度、海水稀释倍数以及电解质等因素的影响,发现降低酸液中的氟含量、稀释海水、提高HCl浓度和离子强度、加入沉淀抑制剂MH等方法可以有效抑制氟化物沉淀的生成。在有机膦酸MH、氟盐以及Ca2+、Mg2+的存在下,海水基酸液体系中存在一种特殊的反常同离子效应,可以通过络合游离F-而大幅减少氟化物沉淀的生成量。针对酸岩反应过程中产生的硫酸钙沉淀,筛选出一种高效抑制剂DTPMA,能够有效抑制海水基盐酸与碳酸盐反应中生成的硫酸钙沉淀。氟硅酸盐沉淀性质稳定,适量的HCl和NH4Cl的加入可以通过促进SiF6-的水解从一定程度上抑制沉淀的生成。有机膦酸可以通过晶格畸变作用改变Na2SiF6晶体生长面的结构,因此具有良好的抑制氟硅酸盐沉淀能力。然而由于有机膦酸对于一价金属离子并非依靠螯合作用连接,强酸性条件下Na-O键易受质子化作用的影响而断裂,故在高pH环境中使用效果较好。根据建立的海水基酸液基本评价标准,对氟化物、沉淀抑制剂、支持酸进行了筛选。在此基础上,构建出4种海水基酸液,前置酸及后置液选择15%HCl+2%DTPMA+海水,主体酸根据地层矿物构成选择复合土酸、复合氟硼酸或预络合膦酸。从基本性能和酸液配伍性两方面对包括缓蚀剂、铁离子稳定剂等在内的酸液添加剂进行了筛选,形成了低伤害海水基酸化体系,并通过岩心流动实验对体系适用性进行评价。结果表明研制的海水基酸液体系能够有效抑制酸液配制及反应中二次伤害的,广泛适用于海上高孔高渗油田的增产增注。