清洁转向酸酸岩反应特性研究

【摘要】：清洁转向酸是近年来新兴的一种应用于油气田酸化压裂的酸液体系,它具有低伤害、无残渣、转向分流酸化等特点。在酸化过程中,它主要通过粘度的增加来暂堵高渗透层,使酸液也能进入低渗透层,因此具有较大的应用前景。目前大多数的研究集中于转向酸在盐酸浓度较低时的流变性,而忽略了酸岩反应速率,或仅研究酸岩反应前期的反应速率,而没有对反应中后期的速率进行研究。因此,本文主要通过研究清洁转向酸与大理石反应全过程的速率来探索酸岩反应特性的变化。 本文合成了转向酸主剂芥酸酰胺丙基甜菜碱,通过红外谱图分析表明,中间体和最终目标分子结构与设计分子结构一致。实验中用pH计测量高浓度盐酸的pH值,并以pH值计算出盐酸浓度,与酸碱滴定法测量结果相对比,表明高浓度盐酸的pH值无法反映真实盐酸浓度。 本文中采用静态法对特定条件下的酸岩反应特性进行测试。使用环氧树脂包裹大理石岩心侧面和上底面,使下底面与酸液接触,以单位时间内碳酸钙失重来计算反应速率。静态反应特性的研究证明了纯盐酸的浓度为20%时,酸岩反应速率达最大值；而清洁转向酸在盐酸浓度为20%左右时,酸岩反应速率达最小值。Ca2+使清洁转向酸粘度小幅度增加,但酸岩反应速率也增加；鲜酸与岩石反应前期,盐酸浓度下降和Ca2+浓度上升的协同作用使酸液粘度大幅度上升,但反应速率仅小幅度下降。 为研究酸岩动态反应特性,本文中设计并组装排水采气装置,以单位时间内二氧化碳增加的量来计算反应速率。研究表明,仅有转向酸配方为5%VES+20%HCl+添加剂的体系,在酸岩反应过程中,酸液粘度先大幅度上升后下降,反应速率对应地呈现出明显的先下降,再上升,最终下降至0的趋势,且速率与粘度呈反比关系,该组配方在理论上最适宜用于转向酸化。 【关键词】：清洁转向酸 静态酸岩反应特性 动态酸岩反应特性
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE357.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 转向酸化的分类8-10
• 1.1.1 机械转向8-9
• 1.1.2 泡沫转向9
• 1.1.3 聚合物转向9
• 1.1.4 表面活性剂转向9-10
• 1.2 清洁转向酸研究现状10-13
• 1.2.1 清洁转向酸国外研究现状10-12
• 1.2.2 清洁转向酸国内研究现状12-13
• 1.3 目前存在的问题13
• 1.4 研究目的及主要研究内容13-15
• 第2章 转向酸增粘条件的分析15-19
• 2.1 pH的定义及适用范围15-16
• 2.2 高浓度盐酸与pH的对应关系16
• 2.3 哈密特酸度函数的简介16-17
• 2.4 pH范围内增粘酸液的应用价值17-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 静态酸岩反应特性研究19-45
• 3.1 芥酸酰胺丙基甜菜碱的合成19-22
• 3.1.1 实验药品及仪器19-20
• 3.1.2 合成步骤20
• 3.1.3 芥酸酰胺丙基二甲基叔胺盐酸盐分析20-22
• 3.1.4 芥酸酰胺丙基甜菜碱红外分析22
• 3.2 静态酸岩反应速率测量原理及方法22-23
• 3.3 纯盐酸的浓度对酸岩反应速率的影响23-28
• 3.3.1 盐酸浓度与酸岩反应速率的关系23-25
• 3.3.2 静态法测量盐酸浓度与酸岩反应速率的关系25-28
• 3.4 鲜酸的静态酸岩反应速率28-37
• 3.4.1 添加剂对静态速率的影响28-36
• 3.4.2 氯化钙对鲜酸反应速率的影响36-37
• 3.5 乏酸的静态酸岩反应速率37-42
• 3.5.1 无添加剂的模拟乏酸下的酸岩反应速率38-39
• 3.5.2 有添加剂的模拟乏酸下的酸岩反应速率39-42
• 3.6 盐酸与转向酸的酸岩反应特性对比42-44
• 3.6.1 盐酸与转向酸的酸岩反应速率对比42-43
• 3.6.2 粘度与转向酸鲜酸静态速率的关系43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 动态法测试酸岩反应特性45-62
• 4.1 实验原理及方法45-46
• 4.2 盐酸与大理石反应动态特性46-48
• 4.3 转向酸与大理石动态反应特性48-56
• 4.3.1 VES浓度为3%时的动态反应特性48-51
• 4.3.2 VES浓度为4%时的动态反应特性51-53
• 4.3.3 VES浓度为5%时的动态反应特性53-56
• 4.4 不同配方酸液的酸岩动态反应总时间56-57
• 4.5 酸岩反应特性影响因素分析57-61
• 4.6 本章小结61-62
• 第5章 结论及建议62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 建议62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果70

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