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.     

高温致密碳酸盐岩与胶凝酸酸岩反应速率测试方法研究

碳酸盐岩酸岩反应速率的测量方法包括：酸碱中和滴定法测定酸液消耗量、失重法测定岩石矿物的消耗量和Ca²⁺、Mg²⁺浓度变化（AAS法或ICP法）测定反应产物生成量,目前测试方法大多只采用了其中的一种,对各方法的适用性和可靠性鲜有对比研究。文章采用旋转圆盘实验测试等装置,对比了3种测试方法在高温条件
下胶凝酸与致密碳酸盐岩的酸岩反应速率结果。结果表明,失重法和AAS法可准确揭示致密碳酸盐岩与胶凝酸在高温条件下的酸岩反应规律;受高温取样酸液挥发和实验测试误差双重影响!酸碱中和滴定法未能揭示这一规律,且测量结果明显偏大;受酸液挥发影响,AAS法测量结果略小于失重法。失重法是测量高温条件下致密碳酸盐岩与胶凝酸反应速率相对可靠的方法。文章可为高温条件下致密碳酸盐岩酸岩反应速率测试方法的合理选取提供参考,确保酸岩反应速率测试结果的可靠,指导酸压方案设计。     

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。     

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。     

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。     

胶凝酸体系的性能研究及应用

通过对胶凝酸体系的添加剂浓度进行优化,优选出适合于大安寨大一亚段灰岩储层改造的高黏、缓速、防腐胶凝酸体系。考察了胶凝酸体系的耐温抗剪切性、缓蚀性、流变性及缓速性。结果表明,研制的胶凝酸体系具有良好的耐温抗剪切性能,70℃,170 s-1条件下剪切2 h,黏度大于20 mPa·s;具有良好的防腐性,70℃,8 MPa条件下,对BG80钢片的腐蚀速率仅为1.78g/(m2·h);具有明显的缓速效果,70℃下反应60 min,缓速率高达70.10%。在涪陵区块大安寨涪页HF-1井应用结果表明,该胶凝酸体系适用于此区块及类似储层的酸压改造。     

高温碳酸盐岩酸化用胶凝酸体系研究

深井、超深井日益增多,常规的酸液体系缓速能力有限,不能形成较长且具有一定支撑能力的酸蚀裂缝,而伴随油田开发技术的深入,对酸液体系的性能也提出了更高的要求。通过自主合成具有增黏、耐温、抗盐等性能良好的胶凝酸分子,并合理筛选与其配伍的缓蚀剂、铁离子稳定剂、助排剂,研制出高温碳酸盐岩酸化用胶凝酸体系,体系配方为:20%HCl+0.6%胶凝剂+4%BZGCY-S-HS缓蚀剂+2%BZGCY-S-03助排剂+2%BZGCY-S-04铁离子稳定剂(配方中百分数为质量分数,下同)。该体系达到了高温碳酸盐岩储层的酸压施工要求。     

环烷酸铝／煤油体系胶凝动力学的研究

本工作研究了环烷酸铝/煤油体系的胶凝动力学。胶体网络的形成,前期为二维生长,后期发展到三维聚集。成胶过程的动力学数据可用自动催化反应的动力学模型来处理。在无水的情况下凝胶相当稳定,具热可逆性;加水后凝胶网络遭到破坏,体系粘度明显下降。该体系的上述热力学和动力学特性正符合作为油基压裂液使用的要求。     

KF—1型胶凝酸的配制及实验室研究

采用逆向乳液聚合新工艺研制了一种酸液胶凝剂ＫＦ－１。用ＫＦ－１配制了ＫＦ－１型胶酸,按能源部部颁标准中关于试验方法及指标的标准有其溶解分散性、流变性、缓速性以及缓蚀性进行了初步的实验室评价。结果表明,这种胶凝酸的综合性能均符合部颁标准要求,是一种新型的深度酸化工作液。     

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。     

增稠柴油凝胶盐酸体系及其流变性研究

以22个碳链的阳离子表面活性剂—山嵛酰胺丙基三甲基氯化胺（S22）为主表面活性剂,水杨酸钠（NaSal）为助剂,柴油、盐酸、正丁醇和正辛醇为主要原料,制得S22/NaSal增稠柴油凝胶盐酸体系。考察了S22、NaSal用量对柴油凝胶盐酸体系的影响。在50℃下,S22加量由0.7008增至1.2013 g,正辛醇量由0.4887增至0.8708 g,体系从黏液逐渐成为凝胶状态。当NaSal加量由0.0216增至0.1515 g,形成澄清柴油凝胶盐酸所需正辛醇量从0.4600降至0.3766 g;若NaSal加量为0,则不能形成透明凝胶盐酸。对S22/NaSal柴油凝胶盐酸体系流变性和延缓反应性能的研究结果表明,该体系具有剪切变稀和黏弹触变环,流动曲线可用非线性共转Jeffreys本构方程表征。该体系对大理石的消耗量显著小于同浓度盐酸对大理石的消耗量,缓速率为83%~98%,延缓酸岩反应性能良好。     

泡沫酸与石英反应动力学及缓速效果研究

介绍了泡沫酸与石英反应动力学的基本原理及试验方法,进行了泡沫酸与石英的反应动力学试验,得到了在20℃、泡沫质量为85％时,泡沫酸与石英的反应动力学方程,并提出了一种20℃时计算泡沫酸与石英反应速度的新方法。研究了泡沫酸的缓速效果,发现H＋可以加快HF与石英的反应,对泡沫酸的缓速效果影响不明显。泡沫酸的缓速效果主要是因为泡沫酸较高,的表观粘度及H＋传质过程中路径的复杂化。对于砂岩油藏的酸化设计具有一定的指导作用。     

新型交联酸与白云岩反应动力学行为研究

基于酸与白云岩在温度控制下的反应动力 学模式,结合开发的新型交联酸体系展开了相关室内研究。介绍了酸与白云岩反应动力学行为测试原理及方法,测试了交联酸与现场白云岩反应动力学行为,得到了不同条件下的交联酸反应动力学参数及反应动力学方程,并在相同试验条件下对比了现场普通酸和稠化酸与白云岩的反应动力学特征。交联酸低反应速率、低有效传质系数的反应动力学行为将有利于降低酸液滤失,达到深部酸压改造的目的。     

L-乳酸熔融缩聚变容反应动力学

以对甲苯磺酸为催化剂,在150~180℃、绝对压力小于100Pa的条件下,进行L-乳酸熔融缩聚反应动力学实验。由反应机理建立了L-乳酸熔融缩聚变容反应动力学模型。采用微分法对实验数据进行处理,采用积分法对变容反应动力学模型进行辨识和检验,确定L-乳酸熔融缩聚反应属二级反应,活化能为35.17kJ/mol,指数前因子为3.865×103L/(mol.h)。用MathCAD软件对不同温度控制条件下L-乳酸熔融缩聚反应的过程进行了模拟计算,提出适宜采用程序升温的控制方案。     

四氢萘加氢裂化反应动力学

在双功能催化剂上,利用连续流动固定床微反装置,进行四氢萘加氢裂化反应动力学研究,推导出反应机理,得到了详细的产物分布并推测了７集总反应网络。反应温度为３８０℃时,四氢萘加氢裂化反应主要以异构裂解反应途径为主;反应温度为３２０℃时,主要以加氢裂解反应途径为主。为进一步研究和开发加氢裂化模型奠定了基础。     

一种新型乳化胶凝酸的制备与性能评价

在碳酸盐岩储层酸压施工中,胶凝酸作为常用缓速酸体系,具有良好缓速效果和降摩阻效果,但不能满足高温储层深度酸化要求。因此,需要研发耐温和缓速性能更加优良的缓速酸液体。乳化酸具有滤失量小、缓速性能好、能产生较长酸蚀裂缝的特点,其高温稳定性差限制了进一步推广应用。本研究将胶凝酸和乳化酸合二为一,研发了一种新型双重缓速酸液体系——乳化胶凝酸（EGA）。室内实验确定了耐温120℃乳化胶凝酸配方与制备工艺,并对乳化胶凝酸体系的稳定性能、耐温性能、高温流变性能、酸岩反应等进行了评价研究。乳化胶凝酸室温下稳定放置48 h无分层破乳现象,120℃下可稳定2 h以上,120℃、170 s-1下剪切80 min后黏度大于40 mPa·s,酸岩反应动力学实验表明乳化胶凝酸酸岩反应速率小于乳化酸及胶凝酸。说明乳化胶凝酸体系具有良好的耐温性能、耐温耐剪切性能、双重缓速性能,具有良好的推广应用前景。