碳酸盐岩油藏酸岩反应动力学实验研究

叙述了灰岩与盐酸之间的反应及各动力学参数的表达式。针对塔河灰岩油藏 (温度 12 0～ 130℃ )采用的大量前置液酸压裂作业 (裂缝平均温度 90℃ ) ,考察了实验条件的模拟 :使用不同浓度的乏酸模拟同离子效应 ;反应压力大于 7MPa ,以建立真实的固液相反应条件 ;反应温度为 30℃ ,6 0℃ ,90℃ ,12 0℃ ;通过岩盘转速控制酸液Re,以模拟酸液流态。实验仪器为经改进的美国TEMCO公司CRS 10型酸岩反应动力学实验仪 ;实验用油藏岩心孔隙度0 .1%～ 4 .8% ,渗透率 0 .1× 10 -3 ～ 2 5 2× 10 -3 μm2 ,含CaCO3 ～ 98% ;酸液为含 2 0 %HCl的配方凝胶酸 ;酸岩反应速率由岩盘失重数据计算。重点报道了一个岩心的酸岩反应动力学参数 :在 90℃ ,5 0 0r/min ,Re=12 .87条件下 ,由不同酸浓度下的反应速率J求得反应级数m =0 .4 86 3,反应速率常数K =7.82 0× 10 -6(mol/L) -m·(mol/cm2 ·s) ;在 90℃下随Re增大 ,J出现最大值而有效H+ 传质系数De 趋于下降 ;由 4个温度下 5 0 0r/min ,Re=12 .87条件下求得的J值求出反应活化能Ea=11.398kJ/mol,频率因子K0 =8.343× 10 -4。给出了 12井层岩心的酸岩反应动力学参数值范围。图 2表 3参 3。     

同离子效应对不同酸液与碳酸盐岩反应的影响

用自主研发的酸液体系酸岩反应动力学参数测定装置,测定了4种酸液（常规酸、胶凝酸、转向酸、交联酸）与碳酸盐岩间的反应速率,并研究了同离子效应的影响。结果表明,常规酸、胶凝酸、转向酸、交联酸平均酸岩反应速率分别为6.0909×10^-6、5.4583×10^-6、10.6005×10^-6、4.8191×10^-6 mol/(cm²·s),加入CaCl₂和MgCl₂后的平均酸岩反应速率分别为3.3935×10^-6、5.1353×10^-6、9.0923×10^-6、4.7386×10^-6 mol/(cm²·s)。与鲜酸酸岩反应相比,加入同离子后,常规酸酸岩反应变得平缓,相同反应时间下的酸浓度增加;在反应8、4、12 min后,同离子效应分别对胶凝酸、转向酸、交联酸酸岩反应的影响增大。4种酸液的黏度大小依次为交联酸（250 mPa·s）＞胶凝酸（31 mPa·s）＞转向酸（18 mPa·s）＞常规酸（3 mPa·s）;加入同离子后,4种酸液反应速率降幅依次为常规酸（44.29%）＞转向酸（14.23%）＞胶凝酸（5.92%）＞交联酸（1.68%）。同离子效应的影响反比于酸液的黏度,黏度越大,同离子效应的影响越小。     

考虑幂律特性的胶凝酸酸岩反应动力学研究

讨论了考虑幂律特性的胶凝酸与灰岩的酸岩反应动力学规律,并在8MPa条件下利用旋转圆盘仪测试了胶凝酸反应动力学相关参数。研究表明,在30、50、70℃条件下的酸岩反应动力学方程分别为J=3.9582×10-6 C0.2364,J=5.9088×10-6 C0.2621,J=7.5509×10-6 C0.3258,反应活化能为14.009kJ/mol。稠化剂质量浓度为2、4、6、8g/L时胶凝酸的H+有效传质系数分别为6.2756×10-7、6.1732×10-7、5.8692×10-7、5.7815×10-7cm2/s。试验条件下,稠化剂质量浓度对传质速率的影响较小。研究结果可用于指导酸压设计施工。     

碳酸盐岩油藏用新型乳化酸酸岩反应研究

塔河油田碳酸盐岩油藏温度为125～128℃,由于乳化剂性能不稳定,常用的乳化酸在此条件下失效.选用二乙醇胺、马来酸酐、环氧丙烷为原材料合成了1种新型的乳化剂.将该乳化剂配制成乳化酸后进行酸岩反应动力学实验以评价酸液性能.实验结果表明:120℃下的反应动力学方程为J=1.069×10-6·C1.119;变温下的反应动力学方程为J=2.1×10-4exp(-9805.6/RT)·C1.119;120℃下氢离子的传质系数为7.1×10-6 cm2/s;氢离子传质系数与温度的关系为De=2.25E-11T2-1.1E-8T+1.56E-6.自制的乳化酸的缓速性能良好,能满足塔河油田油田酸化压裂施工的要求.     

川东地区超深超高温储层高温胶凝酸酸岩反应动力学室内研究与实践

酸岩反应动力学参数是分析酸岩反应特征、评价酸液体系及酸压设计的关键基础参数,为正确分析酸岩反应速率规律、指导酸压施工设计提供基础。通过开展用于四川盆地川东下古生界-震旦系的180℃高温胶凝酸酸岩反应动力学实验,建立了酸岩反应动力学方程,得到了180℃、500 r/min、7 MPa条件下,酸岩反应级数m=0.696 9,反应速度常数K=1.09×10~(-4)(mol·L)~(-m)·mol/(cm~2·s),反应速度方程为J=1.09×10~(-4)C~(0.696 9);其活化能Ea=23 706 J/mol,酸岩反应动力学方程为J=0.070 5e~(-23 706/RT)C~(0.696 9);并明确了胶凝酸的温度、酸液浓度对反应速度的影响程度。     

VES自转向酸反应动力学研究

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展的实现大井段、多层系储层改造新方法。酸岩反应动力学参数对预测酸液变粘时间以及变粘位置有着至关重要的影响。本试验在90℃、8fMPa的实验条件下,利用旋转圆盘仪来测定VES自转向酸体系酸岩反应动力学的相关参数。研究表明：在不同酸液浓度下反应速率方程中反应级数m=0．7079,反应速率常数k=5．8439×10-6（mol／L）-m·mol／s·cm2。对不同浓度酸液体系的系统传质速率研究表明,在三种不同酸液浓度下系统传质速率分别为：1．0475×10-5mol／cm2·S、8．6567×10-4mol／cm2·S和5．3371×10-6mol／cm2S,从实验数据看,在高温下VES自转向酸体系反应速率较快,体系pH值上升快,酸液进入储层后迅速建立起粘性堵塞,达到转向分流的目的。     

长庆油田高桥区块碳酸盐岩储层酸岩反应基础研究

测定了长庆油田高桥区块碳酸岩储层的酸岩反应动力学参数,并对反应机理及影响因素进行了研究。结果表明:反应速度常数K随着酸液黏度升高而降低,反应级数m也随着酸液黏度升高而降低;普通酸的反应活化能方程为J=8.6×10-5 EXP(-2122.01/RT)C1.0389,而稠化酸的为J=1.51×10-5EXP(-1201.59/RT)C0.7861;随着转速升高普通酸H+传质系数上升更快;对酸岩反应机理及影响因素研究发现,体积分数为20%的普通酸的反应速率是15%时2.1倍,而体积分数为20%稠化酸的反应速率是15%时的1.6倍;110℃条件下普通酸是稠化酸反应速率的2.5倍,普通酸110℃是70℃条件下的反应速率的3.8倍,稠化酸110℃是70℃下的反应速率的2.4倍;普通酸800r/min是100r/min下的反应速率的5.7倍,稠化酸800r/min是100r/min下的反应速率的5.2倍。     

缝洞型油藏雾化酸深部酸化机理研究

缝洞型油藏发育大量溶洞和裂缝、非均质性强,酸化施工时酸液会优先进入并扩大溶洞,影响蚓孔延伸。针对注气开发的缝洞型油藏,提出雾化酸酸化工艺,雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体,形成有利的油气渗流通道。为明确雾化酸井筒稳定流动界限,采用雾状流井筒流动模拟实验,发现在20℃、标准大气压、60 m3/h的气体注入速度、20mL/min的液体注入速度、0.5%的十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂浓度下,雾状流最为稳定。通过酸岩反应动力学实验,发现在130℃、转速为110 r/min、初始酸浓度为15%时,常规酸酸岩反应速度为20.12×10-6 mol/（cm2·s）,而雾化酸为1.87×10-6mol/（cm2 · s）,比常规酸小一个数量级,雾化酸具有优良的缓速效果。未添加缓蚀剂时,常规酸对N80钢的腐蚀速率为572.16 mm/a,而雾化酸为40.08 mm/a,不及常规酸的十分之一,雾化酸对管柱缓蚀效果显著。      

缝洞型油藏雾化酸深部酸化机理研究

缝洞型油藏发育大量溶洞和裂缝、非均质性强,酸化施工时酸液会优先进入并扩大溶洞,影响蚓孔延伸。针对注气开发的缝洞型油藏,提出雾化酸酸化工艺,雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体,形成有利的油气渗流通道。为明确雾化酸井筒稳定流动界限,采用雾状流井筒流动模拟实验,发现在20℃、标准大气压、60 m3/h的气体注入速度、20mL/min的液体注入速度、0.5%的十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂浓度下,雾状流最为稳定。通过酸岩反应动力学实验,发现在130℃、转速为110 r/min、初始酸浓度为15%时,常规酸酸岩反应速度为20.12×10-6 mol/（cm2·s）,而雾化酸为1.87×10-6mol/（cm2 · s）,比常规酸小一个数量级,雾化酸具有优良的缓速效果。未添加缓蚀剂时,常规酸对N80钢的腐蚀速率为572.16 mm/a,而雾化酸为40.08 mm/a,不及常规酸的十分之一,雾化酸对管柱缓蚀效果显著。     

粘弹性表面活性剂自转向酸酸岩反应动力学研究

酸岩反应动力学参数对酸化施工的方案设计具有重要的指导意义。粘弹性表面活性剂自转向酸具有剪切稀释效应,为幂律流体的典型特征。在8 MPa和80℃条件下进行旋转圆盘实验研究酸岩反应动力学,时间限定为5min,测量不同转速下的酸岩反应速率。在实验条件下得到反应动力学方程,绘制酸岩反应临界转速图版,并以此判断实验条件下反应处于H~+传质控制阶段。不同酸浓度下H~+有效传质系数与温度的关系不符合阿伦尼乌斯方程。当体系温度较低时,酸岩反应速率随温度的升高缓慢增加;当体系温度大干60℃时,反应速率迅速增加,这与体系本身的粘温性质有关。     

不返排绿色可降解酸的研制与性能评价*

针对目前常规酸液环境不友好、酸化后需及时返排等问题,在考察乳酸、葡萄糖酸溶蚀能力、谷氨酸N,N-二乙酸GLDA的螯合容量以及优选添加剂的基础上,确定了绿色可降解酸液体系配方:20%乳酸+葡萄糖酸(摩尔比1∶1)+1.5%谷氨酸N,N-二乙酸GLDA+2%缓蚀剂HLS-1+1%铁离子稳定剂CA-1+2%黏土稳定剂COP-2,研究了该体系的溶蚀性能、缓蚀性能、可降解能力及对储层的伤害性。研究表明:绿色可降解酸液体系具有较好的缓蚀、缓速及螯合性能,对岩心伤害率低,不会产生二次沉淀,无酸渣,残酸稳定。该体系的溶蚀反应速率常数为3.37×10^-7(mol/L)^-m/(cm^2·s),是常规稠化盐酸的0.1倍,在酸化过程中生成了溶解度较大的乳酸葡萄糖酸钙,红外光谱分析进一步证明了酸液的可降解性。该酸液具备不返排酸化的性能特点,有助于降低酸化施工成本和实现绿色环保作业。图14表6参10。     

醋酸甲酯合成的非均相反应动力学

以Amberlyst15强酸性阳离子交换树脂为催化剂,在间歇搅拌反应器中测定了甲醇与醋酸反应体系在不同温度(323.15～348.15 K)和催化剂浓度(23～59 g/L)下的拟均相反应动力学实验。实验结果表明,甲醇与醋酸酯化反应合成醋酸甲酯的反应为二级可逆反应;根据实验数据拟合得到动力学参数,平衡常数为K=20.09exp(1 603/T),正逆反应速率常数分别为k+=1.463×104exp(-53 160/RT)、k-=1.124×105exp(-63 740/RT);正负反应活化能分别为53.16,63.74 kJ/mol;在实验范围内,随反应温度的升高,反应速率增大,反应温度和反应速率二者关系符合Arrhenius方程。     

双峰孔分布CN—18催化剂上甲烷蒸汽转化宏观动力学

CN-18气态烃蒸汽转化催化剂是以α-Al     

轻烃芳构化催化剂的再生

考察了轻烃移动床芳构化ZSM-5纳米级分子筛催化剂的积炭速率,研究其再生工艺条件和再生动力学。结果表明:适宜的轻烃芳构化ZSM-5催化剂再生条件为：再生温度450 ℃、再生气中氧体积分数1%、再生气/催化剂体积比2400;计算得出了芳构化ZSM-5催化剂表面积炭燃烧的动力学方程lnK_c=－3.696×10³/T－3.625,其中积炭燃烧速率对氧分压的反应级数为1.049,对催化剂积炭含量的反应级数为1.060,积炭燃烧活化能为3.121×10⁴ J/mol。烧炭动力学方程的建立为开发移动床催化剂连续再生工艺打下了基础。     

普通稠油火烧油层高温氧化反应动力学研究

火烧油层过程中相关化学反应颇多,高温氧化反应是火烧油层过程中的重要反应阶段.利用热重分析手段,基于简化的Arhenius方程,建立了高温氧化动力学模型,在此基础上运用等转化率法,推导了高温氧化反应的活化能及指前因子的表达式,进而计算出普通稠油高温氧化反应的活化能为1.395×105 J/mol,指前因子为440.8 s-1·pa-1,为火烧油层数值模拟提供重要参数.     

多氢酸酸化反应特征及动力学

利用自制多氢酸液XS-1进行静态岩粉溶蚀与岩心流动实验,通过SEM、ICP等实验考察了多氢酸的缓速性与预防二次沉淀性能,并研究了多氢酸与岩心反应动力学特性。结果表明,XS-1多氢酸液具有良好的缓速与预防二次沉淀性能,反应后残酸的极限浓度为0.296 1 mol/L,酸液有效作用时间为6~7 h。在该多氢酸体系下岩心渗透率提高至4.15倍,在此条件下以酸岩反应动力学参数模型建立动力学方程,反应速率比同条件下普通酸液小,进一步证明多氢酸具有一定的缓速性。     

对偶氮变色酸苯基萤光酮分光光度法测钴的研究

对偶氮变色酸苯基萤光酮是新合成的有机显色剂,用于分光光度法测钴。研究了在表面活性剂溴代十六烷基吡啶（质量分数为0．1％）存在下,钴与对偶氮变色酸苯基萤光酮的显色反应。结果表明,在缓冲溶液pH为9．2的碱性条件下形成深蓝色的三元络合物,其最大吸收峰在614nm,表观摩尔吸光系数为1．5×10^5L／（mol·cm）,钴浓度在0—6mg／25L范围内符合比尔定律。     

对称杂环寡聚表面活性剂合成及其性能

以油酸、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑为原料合成中间体3,5-二油酰胺基-2H-1,2,4-三氮唑,中间体与1,3-二氯异丙醇进行季胺化反应合成1,3-二(3,5-二油酸酰胺基-2H-2-氯化铵-1,2,4-三氮唑-2-氯化铵)-2-丙醇。利用FTIR、两相滴定法及电导法测试分析了合成产物结构、活性物含量和临界胶束浓度。将产物配制成黏弹性表面活性剂(VES)酸性体系,并测定体系的流变性能、缓蚀性能。表征结果显示,产物活性物含量(w)88.6%;临界胶束浓度1.0×10^-6 mol/L;产品配制的VES酸液在170 s^-1、90℃下剪切1 h后,液体黏度大于18 mPa·s;配制的酸液90℃下动态腐蚀速率1.8118/g/(m^2·h),符合行业应用标准,酸压增油效果明显。