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。     

胶凝酸反应动力学试验研究

胶凝酸是目前酸化压裂技术中广泛应用的一种酸液体系,具有良好的缓速、降滤失、造缝、携砂与减阻性能,并能减轻二次伤害,在低渗透油气藏改造中,可有效提高酸的穿透距离和酸蚀裂缝的导流能力.介绍了胶凝酸反应动力学的试验方法及基本原理,开展了普通酸和胶凝酸与灰岩的反应动力学试验,得出不同条件下的酸岩反应动力学参数及反应动力学方程.从试验结果可以看出,在相同温度和酸液浓度条件下,普通酸的反应速度大于胶凝酸反应速度,普通酸的反应速度为胶凝酸的2～3倍;温度对酸岩反应速度的影响较大,在相同酸液浓度下,温度升高,酸岩反应速度增加,其中普通酸反应速度增加明显,胶凝酸增加缓慢.     

地面交联酸与叙利亚灰岩的反应动力学

采用旋转岩盘装置在60、90、120和150℃进行了地面交联酸与叙利亚灰岩的反应动力学实验,建立了相应温度下表征该交联酸液与目的层灰岩反应的动力学方程。结果表明,反应体系的温度对其反应速率有重要影响,温度越高,反应越快,60、90、120和150℃下地面交联酸与灰岩的反应速率常数分别为5.68×10~(-8)(mol/L)~(-1.51)/(cm~2·s)、1.94×10~(-7)(mol/L)~(1.03)/(cm~2·s)、2.76×10~(-7)(mol/L)~(-0.72)/(cm~2·s)和1.62×10~(-6)(mol/L)~(-0.42)/(cm~2·s),反应级数分别为1.51、1.03、0.72和0.42;与常规胶凝酸相比,60℃时地面交联酸的反应速率常数小1个数量级,120℃时小2个数量级,缓速性优良,体现了在高温深井碳酸盐岩油藏酸压的优势,对增大酸压有效作用距离更为有利。     

碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学实验研究

酸岩反应动力学参数为正确分析酸岩反应速率规律、指导基质酸化/酸压施工设计提供了基础。利用旋转岩盘实验仪进行碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学参数的测定,建立了酸岩反应动力学方程,并分析其影响因素。结果表明,自转向酸具有较低的反应速率及传质速率,其在80℃、500r/min、7.5MPa条件下,酸岩反应级数m=1.144,反应速率常数K=4.34×10-(7mol·L)-m·mol(/cm2·s),反应速率方程为J=4.34×10-7Ct1.144;其活化能Ea=34991J·mol-1,频率因子K0=6.53×10-2(mol·L)-m·mol(/cm2·s),酸岩反应动力学方程为J=6.53×10-2e-34991/RTC1.144;并通过转速～De及Re～De分析可知,影响H+有效传质系数的因素包括转速和酸液浓度。     

塔里木盆地塔中碳酸盐岩储层酸岩反应动力学实验研究

阐述了灰岩与HCl之间的反应原理及各动力学参数的表达式,用旋转岩盘腐蚀测定仪．系统地测定了中1井20％胶凝酸的酸岩反应动力学方程,求取了反应活化能、酸岩反应速度常数、H^＋有效传质系数等酸岩反应动力学参数,可以为酸压优化设计提供可靠的依据。     

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。     

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.     

胶凝酸反应动力学试验研究

介绍了胶凝酸反应动力学的试验方法及基本原理,进行了普通酸和胶凝酸与灰岩的反应动力学试验,得到不同条件下的酸岩反应动力学参数及反应动力学方程,对优化碳酸盐岩油藏酸压设计有一定的指导作用。     

大尺寸岩板测定酸液有效传质系数新方法

H~+有效传质系数是酸岩反应动力学的关键参数之一,是碳酸盐岩储层酸压设计的基础参数。目前,通常采用旋转岩盘仪或常规尺寸平行板流动实验对该参数进行测定。但是,旋转岩盘仪测试不能模拟酸液在裂缝中流动条件下的反应,而且对高黏液体测试结果存在偏差。在平行板流动实验中,若岩板尺寸短小,采用岩板质量差或者酸液浓度差来计算H~+传质系数误差较大。针对现有测试方法的不足,设计了一种大尺寸岩板线性动态驱替方法测试裂缝中酸液流动反应的H~+有效传质系数。在过酸前后,对大尺寸岩板进行三维激光扫描,测量出岩板过酸后的酸蚀体积,进而计算酸液消耗速度和H~+有效传质系数。实验测量川西下二叠统栖霞组白云岩与胶凝酸和转向酸的H~+有效传质系数介于(1.50～2.31)×10~(-5)m/s之间。大尺寸岩板酸液H~+有效传质系数测定方法为酸压裂缝模拟、酸压设计及酸压效果评价提供了更可靠的关键动力学参数。     

酸岩反应速率影响因素的多元线性回归分析研究

利用多元线性回归分析法,以某油田灰岩岩芯的酸岩反应动力学实验数据为基础,建立并求取了酸岩反应速率与其影响因素间的多元线性回归模型,并对方程进行了验证评价,通过求取各因素的标准化回归系数来评价影响酸岩反应速率的4个主要影响因素:酸液浓度、地层温度、酸液粘度和圆盘转速,结果表明,它们对酸岩反应速率影响程度的大小顺序依次为:粘度>转速>温度>浓度,为灰岩的酸压施工提供了参考依据。     

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。     

酸压裂缝导流能力研究回顾与展望

酸压的关键是形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。当前酸压裂缝导流能力的研究主要局限于小尺寸实验范畴,仅能模拟近井筒地带酸压裂缝中的酸液流动反应过程,不能反映全裂缝的酸液流动反应现象。直接获取各因素影响下的酸压裂缝表面形态,并探索裂缝表面形态与裂缝导流能力之间的相关性,是当前研究的热点。建立大尺寸酸压裂缝物理实验方法,形成与之配套的高精度岩面形貌数值成像及表征技术,探索"酸压裂缝形态的影响因素、多尺度壁面酸蚀形态、导流能力"三者之间的关系,逐步实现酸液流动反应的数值实验,是酸压裂缝导流能力研究的重要发展方向。     

碳酸盐岩酸蚀裂缝表面形态特征的实验研究

酸压是碳酸盐岩储层改造的常规手段,酸液对岩石的非均质刻蚀使得裂缝表面呈现独特的形态特征,目前针对酸蚀前后裂缝表面形态特征的研究还不够深入。因此,通过室内实验借助3D扫描技术获得真实酸蚀裂缝表面几何形态数据,引入新的表征参数h_n和ε_h,定量描述了裂缝表面的起伏程度,对比了酸蚀前后裂缝表面形态的变化。结果表明：酸蚀反应掉水力裂缝的槽点;沿酸液流动方向形成明显的沟槽,凸起部分变缓,曲折比减小,总体起伏程度增大;垂直酸液流动方向上形成了连续的上下波动,曲折比和起伏程度均增大。     

塔里木盆地原油酸值特征及成因

塔里木盆地原油酸值总体不高,一般低于3 mg/g,三叠系、侏罗系原油酸值相对较高,一般在0.96～1.12 mg/g,但也只有部分地区原油刚达到高酸原油级别(酸值为1.0～5.0 mg/g),石炭系、奥陶系原油酸值较低,大部分在0.5 mg/g以下.塔里木盆地原油属于混合型中、低酸原油,有机酸主要来自于原油的生物降解,少量为原生的有机酸.奥陶系碳酸盐岩油藏原油曾经历严重降解,但产生的大量有机酸在随后的酸-岩反应中被消耗,呈高降解低酸值特征,侏罗系、三叠系、石炭系原油酸值的形成主要与地层水活动造成的晚期降解有关.图9表1参33     

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。     

自生酸酸液体系研究进展及展望

自生酸酸化技术是高温(超高温)低渗致密油气藏主要增产措施之一。对自生酸酸化技术研究进展进行了综合分析,介绍了自生酸的酸岩反应特性,自生酸的主要生酸机理,以及自生有机酸、自生盐酸、自生氢氟酸和复合类自生酸的研究进展,分析了自生酸类型、供氢能力、成本、缓速能力、缓蚀能力等因素对酸化工作液现场应用的影响,并对自生酸在酸化作业中的应用进行了展望。该研究可为自生酸酸化技术的发展和推广应用提供参考。     

碳酸盐岩储层酸压过程中酸岩反应热计算方法研究

研究了以物质标准生成焓为基础的酸岩反应热计算方法,并根据该方法得出了考虑温度和压力影响的酸岩反应热计算公式.分析了温度和压力对反应热计算的影响,结果表明:温度对酸岩反应热的影响总是很大;低于40MPa时压力对酸岩反应热影响也很大;计算反应热时应考虑地层的温度和压力条件,将标准反应热转化为地层裂缝条件下的实际反应热.实例模拟分析表明:碳酸盐岩储层酸压时,酸岩反应热会对裂缝温度场和酸液穿透距离产生很大影响,因而酸压设计时必须将酸岩反应热考虑在内.     

微观结构差异对碳酸盐岩酸蚀损伤的影响

为明确碳酸盐岩矿物成分、微观结构、分布形态等对酸岩反应速率、微观结构以及力学强度的影响,开展了酸岩反应速率实验、表面静态溶蚀实验以及点荷载力学强度实验.结果表明,在盐酸质量分数保持不变的条件下,灰岩与盐酸的反应速率与碳酸盐含量直接相关,碳酸盐含量越高,酸岩反应速率越快,反应越剧烈;由于灰岩裂隙区域基质与裂隙填充物矿物成...     

一种高温就地自生酸酸液体系的性能评价

随勘探开发的不断深入,深层和超深层碳酸盐岩油气藏被发现并相继投入开发,逐渐形成的一系列非常规酸液体系面临着酸岩反应速度快、酸蚀作用距离短等难题。本文研发了一种在地层高温条件下缓慢反应生成盐酸的自生酸体系（高聚合度羰基化合物自生酸A剂和铵盐类自生酸B剂按质量比1:1配制而成）,并对其性能进行了评价。自生酸体系反应2 h时,90℃下可产生12.94%的盐酸含量,120℃以上可产生20%左右的盐酸含量,具有良好的生酸能力;自生酸体系的低温稳定性一般,但A、B单剂低温稳定性好,现场施工前建议分开配液、当天使用。耐温实验表明该自生酸体系适用于温度为90~150℃的储层。该自生酸体系酸蚀导流能力优良,酸岩反应速度比胶凝酸体系更缓慢,酸岩反应时间大于2 h,能起到深部酸化的作用,且反应后岩心凹凸不平,可进一步增加裂缝导流能力。