新型砂岩缓速酸液体系研究.docx

新型砂岩缓速酸液体系研究我们建立了一种新型砂岩激励体系——SY增产增注体系。该体系克服了以往体系的诸多缺陷和不足，具有许多优点。SY体系用新型酸替代盐酸，和粘土与硅酸盐矿物反应速率低，因而限制了其溶解性，体系和石英的反应速率高，具有较大的石英溶解能力，同时体系能有效地阻止酸岩反应过程中的二次及三次沉淀，能有效地提高地层的渗透率，适用于复杂组分的砂岩地层地层，具有巨大潜力和应用前景。6.2.1SY酸的多极电离特性SY酸是一种多元酸，含有多个氢离子，可分别在不同的化学条件下电离。用氢氧化钠溶液滴定SY酸原液，曲线表现出SY酸具有多级电离特性。从电离特性图以看出，HCl的酸度曲线只有一个突变点，而且曲线的突变部分是很陡峭的，几乎就是直线，说明HCl是一元强酸，而且在溶液中H+是处于全部电离状态。SY的酸度曲线有多个突变点，而且突变部分是平滑的，说明SY是多元弱酸，在溶液中H+是部分电离出来的，在加入NaOH的过程中随着H+的消耗溶液中还会有H+逐渐电离以达到电离平衡。HCl和SY的酸度曲线对比看出，HCl的初始pH值比SY低，就是说HCl溶液中[H+]比SY高。SY随着H+的消耗会逐渐再电离H+，而HCl不会再有H+电离出来。说明对于溶液来说SY具有缓冲性，而HCl不具有缓冲性。6.2.2SY酸的缓速缓冲性能SY体系是由的氢离子和氟离子结合产生氟化氢分子。由于溶液中的氢离子浓度保持低水平，因而体系中活性氟化氢的浓度也保持低水平，这样就形成了一种缓冲体系，达到一种化学平衡状态。如果酸同地层发生化学反应，则平衡被打破，体系被激活建立新的化学平衡，酸岩反应的平衡常数为常数。只要溶液的浓度足够大，酸液中HF的浓度基本保持恒定，酸液与岩石矿物的反应速度也保持常数。这种缓冲行为大大减缓体系同粘土及碳酸盐的反应速度，其行为相当于缓速酸。3%SY-1同时，反应速率可以添加另一种酸来调整，比如加入盐酸就可以增加反应速率，这样可以将体系的PH值调整到特定值。2%SY-13%SY-14%SY-15%SY-1图6-3电离特性曲线图图6-4同浓度SY酸电离特性曲线图图6-5SY酸与CaCO3反应过程中氢离子浓度的变化上图是SY酸与CaCO3反应过程中氢离子浓度的变化曲线，SY酸在反应过程中具有很好的缓冲性能，氢离子浓度基本保持不变或略有提高，这是SY体系具有的独特反应特性。图6-6土酸、氟硼酸与CaCO3反应过程中氢离子浓度的变化土酸和氟硼酸在与碳酸钙反应的过程中，随着反应的进行，H+浓度迅速降低。6.2.3SY酸抑制粘土反应性能从SY酸与粘土的反应实验研究可以发现，SY酸对酸液对粘土矿物的溶蚀反应有缓速的作用。SY酸抑制反应速度和控制粘土溶蚀率的反应机理包括化学吸附和物理吸附作用。无论岩石表面的静电极性如何，SY酸都可以吸附在岩石上。物理吸附主要与岩石的表面积有关。对于砂岩地层，SY酸更容易吸附在粘土表面。粘土比表面积最大，远远高于其他矿物，因此，SY酸将吸附在岩石的粘土表面。除了物理吸附作用，化学吸附也易于作用在含钙、铁、铝成分较高的粘土和填充物上。此时，SY酸与粘土反应在粘土表面生成铝硅膦酸盐的“薄层”。扫描电镜观察这个“薄层”的厚度不超过1微米，在弱酸（HF酸、碳酸）和水中的溶解度小，但是在HCl中溶解快，在有机酸中溶解速度较快。这个薄层可以阻止粘土与酸液的反应，减小粘土的溶解度。动态溶解度测试表明粘土的溶解度在一定程度上与粘土的比表面积（或者粘土所占体积比）成正比。由于在粘土表面形成的薄层是可溶于酸的，因此可以用少量的盐酸或者甲酸来调整粘土的溶解度，达到酸化优化设计。实验验证实验测定在不同时间酸液对粘土的溶蚀率，以及最终的溶蚀率，研究SY酸酸液体系的缓速机理。实验采用粘土是山东潍坊出产的安丘土，安丘土的主要成分为膨润土，化学成分主要是蒙脱石，因此以下称为蒙脱土。实验温度70°C，实验结果如图。实验结果表明，土酸与粘土反应速率极高，溶蚀率极大，而SY体系能限制粘土的溶蚀。(min)将氟硼酸对粘土的溶蚀和SY酸对比，可以看出，氟硼酸对粘土的溶蚀也有一定的抑制作用，但其抑制粘土反映的能力比SY体系要低得多。(min)图6-7SY酸液对粘土的溶蚀能力及其与土酸溶蚀能力的比较图6-8SY酸液对粘土的溶蚀能力及其与氟硼酸溶蚀能力的比较试验还表明，SY酸中加入盐酸，增加了对粘土的溶蚀率。这样可以通过调节SY酸酸液体系中的加入盐酸的量来调整酸液对粘土的溶蚀率和反应速度。从SY酸与粘土的反应实验研究可以发现，SY酸对酸液对粘土矿物的溶蚀反应有缓速的作用。SY酸抑制反应速度和控制粘土溶蚀率的反应机理包括化学吸附和物理吸附作用。无论岩石表面的静电极性如何，SY酸都可以吸附在岩石上。物理吸附主要与岩石的表面积有关。对于砂岩地层，SY酸更容易吸附在粘土表面。粘土比表面积最大