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低滲灰?guī)r水井常規(guī)酸酸化增產(chǎn)工作液的實(shí)驗(yàn)研究

2020-04-20 05:28:02石彥平陳書雅楊現(xiàn)禹蔡記華
關(guān)鍵詞:酸液試片緩蝕劑

余 浪, 石彥平, 陳書雅, 楊現(xiàn)禹, 蔡記華

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 工程學(xué)院, 湖北 武漢 430074)

1 研究背景

酸化是指用酸或潛在酸處理油氣儲(chǔ)層,使儲(chǔ)層滲透率增加,實(shí)現(xiàn)油氣井增產(chǎn)的技術(shù)[1]。在碳酸鹽巖油氣藏的開發(fā)過(guò)程中,主要增產(chǎn)方式有基質(zhì)酸化和酸壓壓裂。碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要為灰?guī)r、白云巖儲(chǔ)層等,儲(chǔ)層成分主要為CaCO3和CaMg(CO3)2[2]。碳酸鹽巖基質(zhì)酸化中,酸蝕蚓孔的出現(xiàn)表明酸液對(duì)地層具有良好的效果[3]。然而,使用鹽酸等強(qiáng)酸會(huì)導(dǎo)致在井筒附近酸-巖反應(yīng)過(guò)快、酸液體系的利用效率低和對(duì)鉆具腐蝕性強(qiáng)的缺點(diǎn),且因酸-巖反應(yīng)迅速而導(dǎo)致體系易失活、產(chǎn)生蚓孔深度有限[4-5]。在常規(guī)酸化中,通常采用鹽酸酸化,酸化反應(yīng)所生成的氯化鈣(CaCl2)、氯化鎂(MgCl2)、CO2等都易溶于水,酸化后不會(huì)產(chǎn)生二次沉淀[6]。有機(jī)酸液體系中,乙酸主要作為緩速酸和鐵離子穩(wěn)定劑廣泛應(yīng)用于酸化作業(yè)中,同時(shí)乙酸還具有一定的緩蝕效果,與常規(guī)強(qiáng)酸復(fù)配降低強(qiáng)酸對(duì)金屬鉆具的腐蝕。許志赫[7]研究了乙酸與鹽酸協(xié)同酸化的機(jī)理以及對(duì)金屬腐蝕影響規(guī)律,結(jié)果表明乙酸與檸檬酸同時(shí)使用不僅可以降低酸-巖的反應(yīng)速率,而且具有良好的Fe2+、Fe3+控制能力。劉朝霞等[8]介紹了一種曼尼希堿-9#緩蝕劑合成方法,并評(píng)價(jià)了它的緩蝕性能,其效果較優(yōu)。姚遠(yuǎn)等[9]通過(guò)分析目標(biāo)油田儲(chǔ)層特點(diǎn),并結(jié)合稠化緩速酸的作用機(jī)理,研究出一套適合高溫碳酸鹽巖儲(chǔ)層的稠化緩速酸液體系。Zakaria等[10]通過(guò)研究一種新型聚合物輔助乳化酸體系,改善了碳酸鹽巖基質(zhì)酸化的效率。該乳化酸體系結(jié)合了增產(chǎn)和轉(zhuǎn)移在一個(gè)過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn),從而減少運(yùn)營(yíng)成本和復(fù)雜性。

調(diào)研發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)江與淮河分水嶺一帶由于地貌以低山丘陵為主,無(wú)大型河流分布,且降雨偏少,成為鄂北嚴(yán)重缺水地區(qū)。該地區(qū)地下水資源匱乏,缺水嚴(yán)重,部分原因是含水介質(zhì)的影響。碳酸鹽巖類裂隙巖溶水約占總面積的10%,主要分布于南部揚(yáng)子地層區(qū)的長(zhǎng)崗和三里崗等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。廣水市壽山地區(qū)含水層由碳酸鹽巖與頁(yè)巖、砂巖等組成,地下水泉流量一般在200~500 m3/d,單井涌水量為80~200 m3/d[11-12]。湖北隨縣巖漿巖-變質(zhì)巖區(qū)地下水分布規(guī)律由于兩側(cè)為隔水性較好的板巖和變粒巖等變質(zhì)巖,加上局部碳酸巖化或斷裂錯(cuò)動(dòng)形成的灰?guī)r、白云巖、大理巖條帶富水帶[13]。

為了解決該地區(qū)缺水問(wèn)題,對(duì)灰?guī)r儲(chǔ)層進(jìn)行酸化,增大其含水層滲透率,從而達(dá)到水井增產(chǎn)的目的。本研究通過(guò)巖樣物理化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)、巖粉靜態(tài)溶蝕率實(shí)驗(yàn)、巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn),提出了一套有效增加低滲灰?guī)r滲透率的常規(guī)酸酸化工作液體系。

2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

鹽酸(HCl溶液,質(zhì)量濃度37%)、乙酸(CH3COOH,質(zhì)量濃度99%)(太倉(cāng)滬試試劑有限公司),陰離子表面活性劑YS-1、陽(yáng)離子表面活性劑YS-2、陽(yáng)離子表面活性劑YS-3、非離子表面活性劑FS-1、聚丙烯酰胺PAM、聚乙二醇2000和乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-二鈉)(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),氟碳表面活性劑FS-2(上海艦邦有限公司),咪唑啉類緩蝕劑(山東優(yōu)索化工科技有限公司),低黏羧甲基纖維素(LV-CMC)、聚丙烯酸鹽聚合物(LV-PAC)(重慶力宏精細(xì)化工有限公司),N-羥乙基乙二胺三乙酸(HEDTA,上海翰思化工有限公司),P110標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試片(揚(yáng)州科力環(huán)保設(shè)備有限公司)。

灰?guī)r巖樣采自湖北省宜昌市秭歸縣九畹溪鎮(zhèn)桂埡村的寶塔組露頭(以下簡(jiǎn)稱“寶塔組灰?guī)r”)。將巖樣用球磨機(jī)磨成100目灰?guī)r巖粉,備用于溶蝕率實(shí)驗(yàn);利用特型巖心鉆取機(jī)鉆取灰?guī)r巖心(長(zhǎng)度為3 cm,直徑2.5 cm)若干,用于后期的巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

JHCSI巖心抽空飽和試驗(yàn)裝置(荊州市現(xiàn)代石油科技發(fā)展有限公司),X′Pert PRO DY2198 X-射線衍射儀(荷蘭帕納科公司),LC-MP-1A金相式樣磨拋機(jī)(山東藍(lán)疇儀器裝備科技有限公司),特型巖心鉆取機(jī)(杭州西湖臺(tái)鉆有限公司),TC-50型巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀(江蘇拓創(chuàng)科研儀器有限公司),XQM-4立式行星球磨機(jī)(長(zhǎng)沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司),Quanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡(美國(guó)FEI有限公司)。

3 實(shí)驗(yàn)方法與結(jié)果

3.1 灰?guī)r巖樣物化性能分析

3.1.1 X衍射分析(XRD) 寶塔組灰?guī)r為中厚層狀,風(fēng)化面為灰白色,新鮮面淺灰色。將巖樣進(jìn)行標(biāo)號(hào),利用X′Pert PRO DY2198 X射線衍射儀進(jìn)行礦物組成分析,結(jié)果如表1所示。

3.1.2 孔隙度測(cè)試 利用巖心抽空飽和試驗(yàn)裝置,抽空巖心孔隙空氣并稱重,而后浸泡24 h后,擦干稱重。對(duì)比兩次稱重前后質(zhì)量差,計(jì)算孔隙度W。計(jì)算公式如公式(1)所示。

(1)

式中:W為孔隙度,%;m1為巖心浸泡后稱重質(zhì)量,g;m2為巖心抽真空后稱重質(zhì)量,g;ρ為溶液密度,g/cm3;d為巖心直徑,cm;h為巖心高度,cm。

表1 灰?guī)r礦物組成分析結(jié)果 %

3.1.3 掃描電鏡(SEM)分析 利用Quanta200 環(huán)境掃描電子顯微鏡,在秭歸寶塔組灰?guī)r巖樣端面進(jìn)行微觀裂隙分布情況的觀察,結(jié)果如圖1所示。

3.2 酸液對(duì)灰?guī)r的溶蝕率效果評(píng)價(jià)

3.2.1 單一酸液對(duì)灰?guī)r巖粉的靜態(tài)溶蝕率 稱取5 g灰?guī)r巖粉與不同濃度的酸液反應(yīng)定量時(shí)間,反應(yīng)過(guò)程中攪拌兩次。將酸液用定量濾紙過(guò)濾、烘干、冷卻后稱重,對(duì)比巖粉前后質(zhì)量,并通過(guò)公式(2)計(jì)算溶蝕率S。

(2)

式中:S為溶蝕率,%;m2為巖粉初始質(zhì)量,g;m1為過(guò)濾未溶蝕的巖粉質(zhì)量,g。

不同濃度鹽酸和乙酸對(duì)灰?guī)r的溶蝕率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和3所示。

圖1 秭歸寶塔組灰?guī)r巖樣端面的SEM圖

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間鹽酸對(duì)灰?guī)r巖粉的溶蝕率 圖3 不同反應(yīng)時(shí)間乙酸對(duì)灰?guī)r巖粉的溶蝕率

3.2.2 混合酸液對(duì)灰?guī)r巖粉的靜態(tài)溶蝕率 前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鹽酸與灰?guī)r反應(yīng)過(guò)快。由于乙酸為有機(jī)弱酸,與巖粉反應(yīng)速度較慢,常被用來(lái)減緩鹽酸溶液的反應(yīng)速度和腐蝕速度[8]。在后期實(shí)驗(yàn)中,擬通過(guò)鹽酸與乙酸復(fù)配形成一套適合于寶塔組灰?guī)r的基質(zhì)酸化體系。

油氣井酸化常用鹽酸濃度為14%~28%,實(shí)驗(yàn)設(shè)定酸液體系中氫離子總量為14%,利用不同配比組合的酸液體系進(jìn)行秭歸寶塔組灰?guī)r的靜態(tài)溶蝕實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

3.3 巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)

利用TC-50型巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀驅(qū)替酸液對(duì)巖心進(jìn)行酸化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)滲透率的測(cè)量計(jì)算見公式(3)。

(3)

式中:Kw為液體滲透率,mD;qw為一定時(shí)間內(nèi)的液體流量,mL/min;μw為液體在實(shí)驗(yàn)溫度下的黏度,MPa·s;L為灰?guī)r巖心長(zhǎng)度,cm;A為灰?guī)r巖心橫截面積,cm2;P2為進(jìn)口壓力,MPa;P1為出口壓力,MPa。

圖4 不同配比鹽酸與乙酸的靜態(tài)溶蝕率

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和酸化后巖樣照片如圖5和表2所示。

圖5 不同流量下“8%HCl+6%HAC”對(duì)灰?guī)r巖心的酸化后滲透率比和酸液突破體積比變化曲線

表2 不同流速下“8%HCl+6%HAC”對(duì)3cm灰?guī)r巖樣酸化后照片

3.4 酸液的腐蝕性評(píng)價(jià)

3.4.1 酸液配比對(duì)試片腐蝕性的影響 將P110腐蝕試片(試片表面積為2 800 mm2)稱重,記錄編號(hào)和質(zhì)量數(shù)據(jù),然后放入酸液中浸泡24 h,取出試片用水沖洗,再用無(wú)水乙醇清洗表面鐵銹,冷風(fēng)吹干后稱重。酸液的腐蝕性能指標(biāo)用腐蝕速率Vi來(lái)評(píng)價(jià),其計(jì)算公式為:。

(4)

式中:Vi為腐蝕速率,g/(m2·h);m2為試片腐蝕前質(zhì)量,g;m1為試片腐蝕后質(zhì)量,g;Ai為試片表面積,mm2;Δt為反應(yīng)時(shí)間,h。

不同配比鹽酸與乙酸的腐蝕試片實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 不同酸液對(duì)試片的腐蝕速率

3.4.2 不同緩蝕劑的作用效果評(píng)價(jià) 選取不同緩蝕劑(包括3種表面活性劑、2種提粘劑、咪唑啉類緩蝕劑、聚乙二醇、EDTA和HEDTA),配伍主酸(8%鹽酸+6%乙酸)進(jìn)行腐蝕試片實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同緩蝕劑加入主酸后的腐蝕速率結(jié)果

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)咪唑啉類緩蝕劑和LV-CMC酸液對(duì)金屬試片的緩蝕效果較好,對(duì)P110試片的腐蝕速率分別為0.15 g/(m2·h)和0.60 g/(m2·h)。因此,后期實(shí)驗(yàn)確定緩蝕劑組合為:0.2%LV-CMC+0.1%咪唑啉類緩蝕劑。

3.5 優(yōu)選配方的巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)

選取0.2%LV-CMC和0.1%咪唑啉類緩蝕劑作為緩蝕劑加入主酸中,并進(jìn)行巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)所用工作液為“主酸+0.2%LV-CMC+0.1%咪唑啉類緩蝕劑”,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 主酸巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)K/K0變化結(jié)果

4 結(jié)果分析與討論

4.1 灰?guī)r巖樣物化性能分析

4.1.1 X衍射分析XRD 由表1可以看出,實(shí)驗(yàn)所用灰?guī)r主要礦物成分為方解石,含極少量石英。所以,酸液主要是與巖樣中的方解石礦物(化學(xué)成分為CaCO3)進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)方程式如式(5):

CaCO3+2H+═Ca2++H2O+CO2↑

(5)

4.1.2 孔隙度測(cè)試 巖樣的平均孔隙體積為0.025 mL,計(jì)算后的孔隙度平均值為0.09%,孔隙度極低。

4.1.3 灰?guī)r電鏡掃描實(shí)驗(yàn) 觀察秭歸寶塔組灰?guī)r的SEM圖1,可以發(fā)現(xiàn)在灰?guī)r端面存在5~50 μm左右不同尺寸大小的裂隙,圖1(c)明顯的裂隙長(zhǎng)度為8 μm。而這些裂隙的存在為地層流體的流動(dòng)提供了天然通道。但是由于通道尺寸較小,存在毛細(xì)管力等作用力致使通道大大減小了流體輸送效率。

4.2 酸液對(duì)灰?guī)r的溶蝕率性能評(píng)價(jià)

4.2.1 單一酸液對(duì)灰?guī)r巖粉的靜態(tài)溶蝕率 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鹽酸對(duì)灰?guī)r具有強(qiáng)溶蝕能力,且酸-巖反應(yīng)速率過(guò)快,在0.5 h對(duì)灰?guī)r的溶蝕率高達(dá)94%以上,而后隨著濃度和時(shí)間的增加,鹽酸對(duì)灰?guī)r的溶蝕率趨于穩(wěn)定,最高為96%。乙酸對(duì)秭歸寶塔組灰?guī)r的溶蝕效果隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增加;在較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間下,乙酸對(duì)秭歸寶塔組灰?guī)r的溶蝕效果會(huì)隨著濃度的增加而增加,濃度為10% 時(shí)趨于穩(wěn)定,對(duì)灰?guī)r最高溶蝕率為92.6%。原因是乙酸與灰?guī)r反應(yīng)生成乙酸鈣、乙酸鎂的溶解度不高,乙酸的加量大于15%后,生成物會(huì)沉淀,這將導(dǎo)致沉積問(wèn)題,干擾甚至阻止了流體的流動(dòng)[14]。另外,乙酸是弱酸,弱酸電離不完全,在與灰?guī)r巖粉反應(yīng)時(shí),溶液本身會(huì)跟隨反應(yīng)電離出更多的氫離子,使得反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,所以時(shí)間越長(zhǎng),溶蝕率總體呈上升趨勢(shì)。

4.2.2 混合酸液對(duì)灰?guī)r巖粉的靜態(tài)溶蝕實(shí)驗(yàn) 由于在4組酸液體系中鹽酸屬于無(wú)機(jī)強(qiáng)酸,所以在水溶液中含有大量的游離狀態(tài)的氫離子,其直接與灰?guī)r巖粉(主要成分為CaCO3)相互作用,所以在經(jīng)過(guò)1.5和4.5 h后酸液對(duì)灰?guī)r的溶蝕,其對(duì)秭歸寶塔組灰?guī)r的溶蝕率達(dá)到93%以上(圖4)。在上述4組靜態(tài)溶蝕實(shí)驗(yàn)中,第1、2、4組在1.5 h后的溶蝕率分別為94.8%、94.8%、93.2%,而在4.5 h后的溶蝕率分別為94.8%、94.2%、93.2%,經(jīng)過(guò)兩個(gè)時(shí)間段的溶蝕效果對(duì)比,發(fā)現(xiàn)第3組酸液對(duì)秭歸寶塔組灰?guī)r的溶蝕效果并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)。第3組配比下的酸液體系在1.5 h對(duì)秭歸寶塔組灰?guī)r的溶蝕率為94.8%,而同樣情況下經(jīng)過(guò)4.5 h后對(duì)灰?guī)r的溶蝕率提升至97%,增加了2.3%。說(shuō)明在該組酸液配比體系對(duì)灰?guī)r溶蝕作用能力最強(qiáng)。

4.3 酸—巖反應(yīng)對(duì)灰?guī)r滲透率的影響評(píng)價(jià)

“8%鹽酸+6%乙酸”對(duì)3 cm灰?guī)r巖心的酸化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,酸化后巖心的滲透率增加270至1300倍。

酸液突破體積比是指蚓孔突破時(shí)消耗的酸液體積與巖心孔隙體積的比值,最小突破體積比對(duì)應(yīng)的酸液注入速度被稱為該酸液質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的最佳注入速度[15]。由圖5可知,隨著酸液的注入速度增加,酸液突破體積先減小后增加;在1 mL/min這個(gè)點(diǎn),酸液突破體積最小為343.6 PV。由于酸-巖反應(yīng)存在著H+傳質(zhì)和酸-巖表面反應(yīng)兩個(gè)過(guò)程,酸化后的溶蝕形態(tài)取決于上述兩個(gè)過(guò)程的相對(duì)速率。當(dāng)H+傳質(zhì)速率接近于表面反應(yīng)速率才會(huì)形成單一蚓孔[15]。蚓孔寬度大小足以貫通灰?guī)r中的微裂隙和孔隙??紤]到酸液注入成本問(wèn)題,可選擇1 mL/min流速為最優(yōu)注入速度。

4.4 優(yōu)選酸液腐蝕性能評(píng)價(jià)

4.4.1 不同配比鹽酸與乙酸的腐蝕試片實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由表3可知,14%鹽酸對(duì)金屬試片的腐蝕速率最高,為2.60 g/(m2·h),14%乙酸的腐蝕速率最低,為1.49 g/(m2·h);不同配比的腐蝕速率均低于14%鹽酸的腐蝕速率,說(shuō)明相較于鹽酸,乙酸對(duì)金屬的腐蝕速率更低。

分析其原因主要為:鹽酸為強(qiáng)酸,電離出大量的H+,與金屬試片的Fe快速反應(yīng),產(chǎn)生FeCl2和H2。但是乙酸屬于弱酸,其電離的H+的程度較為緩慢,與試片反應(yīng)速率緩慢進(jìn)行,所以在一定時(shí)間后,鹽酸所消耗Fe的量相較于乙酸更多。因此用乙酸浸泡的試片質(zhì)量變化幅度最小,試片表面較為光滑,而鹽酸浸泡后的試片表面粗糙,顏色較深。

4.4.2 緩蝕劑的作用評(píng)價(jià) 4種表面活性劑中,對(duì)酸液的緩蝕能力最強(qiáng)的試劑是咪唑啉類緩蝕劑,其能將同等時(shí)間主酸的腐蝕速率由2.23 g/(m2·h)降為0.15 g/(m2·h)。其次為YS-3和FS-2,YS-1無(wú)緩蝕效果,反而加速試片的腐蝕;在兩種提黏`劑中,LV-CMC對(duì)酸液的緩蝕能力比LV-PAC強(qiáng);聚乙二醇、EDTA、和HEDTA對(duì)酸液的緩蝕能力則處于中等水平。分析其原因主要為:酸液體系中加入了LV-CMC能夠有效地提高酸液體系的黏度,隨著酸液黏度的提高,H+在溶液中遷移速度變緩,與巖石表面的接觸時(shí)間增加。這個(gè)過(guò)程不僅有效地降低了酸液濾失,而且因?yàn)樗?巖接觸時(shí)間增加,酸液地利用效率明顯增加,形成蚓孔的寬度增加。另一方面,在咪唑啉類緩蝕劑的緩蝕作用過(guò)程中,咪唑啉自帶的疏水基團(tuán)能在巖石表面形成一種疏水層,減少了H+與金屬表面的接觸,從而起到緩蝕作用。在巖石表面形成的憎水層能夠比較有效地阻緩酸液體系中的H+與巖樣進(jìn)行反應(yīng)[16]。

4.5 優(yōu)選的工作液配方

“主酸+優(yōu)選緩蝕劑”的滲透率增加100~300倍左右,酸化側(cè)面形成孔的平均直徑為1.60 mm。其與巖樣蚓孔形成速率為0.78 mm/min,相較于主酸與灰?guī)r巖心酸化后,巖樣蚓孔形成速率1 mm/min,其蚓孔形成速率下降了22%。酸液中添加的優(yōu)選緩蝕劑不僅能夠有效地減緩金屬腐蝕速率,也能降低蚓孔形成速率,起到一定的緩速效果。

綜合靜態(tài)溶蝕率實(shí)驗(yàn)、巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)腐蝕性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),對(duì)比和分析各實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定基巖碳酸鹽巖水井增產(chǎn)酸化常規(guī)酸工作液體系配方為“8%鹽酸+6%乙酸+3%KCl+0.2%LV-CMC+0.1%咪唑啉類緩蝕劑”。該套體系以鹽酸和乙酸配合酸化灰?guī)r為主,鹽酸酸化出端面蚓孔突破口,乙酸進(jìn)一步酸化形成蚓孔,連通灰?guī)r中的微孔隙,提高灰?guī)r的滲透率;KCl作為黏土防膨劑,防止酸化過(guò)程中酸液引起儲(chǔ)層中黏土膨脹、分散、運(yùn)移造成對(duì)儲(chǔ)層的二次損害;LV-CMC和咪唑啉類緩蝕劑作為緩速劑和緩蝕劑,減緩主酸與灰?guī)r的反應(yīng)速度,從而更容易形成有效的蚓孔,且減緩酸液與鉆具設(shè)備的腐蝕反應(yīng),減小對(duì)鉆具設(shè)備的損壞程度。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)巖樣物化分析實(shí)驗(yàn)、巖粉靜態(tài)溶蝕率實(shí)驗(yàn)、巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)腐蝕試片實(shí)驗(yàn),得出了一套適合秭歸寶塔組灰?guī)r的常規(guī)酸酸化工作液體系,主要結(jié)論如下:

(1)秭歸縣寶塔組灰?guī)r以方解石為主、含有少量石英,孔隙度平均值為0.09%,巖石端面存在5~50 μm左右不同尺寸的裂隙。

(2)鹽酸對(duì)巖粉0.5、1.0和1.5 h的平均溶蝕率為95.1%,乙酸對(duì)巖粉1.5、3.0和4.5 h的平均溶蝕率為83.5%,“8%鹽酸+6%乙酸”在4.5 h對(duì)巖粉的溶蝕率為97.0%。

(3)巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)“8%鹽酸+6%乙酸”酸液酸化后,寶塔組灰?guī)r的滲透率能增加270~1 300倍;注入流量為1 mL/min的酸液突破體積最小,為343.6 PV。

(4)14%鹽酸對(duì)P110試片的腐蝕速率高達(dá)2.6 g/(m2·h),14%乙酸的腐蝕速率則低至1.49 g/(m2·h)?!?%鹽酸+6%乙酸”的腐蝕速率為2.23 g/(m2·h),而0.1%的咪唑啉加入混合酸后,腐蝕速率低至0.15g/(m2·h)。

(5)將LV-CMC與咪唑啉類緩蝕劑加入到主酸后形成的酸化工作液(8%鹽酸+6%乙酸+3%KCl+0.2% LV-CMC+0.1%咪唑啉類緩蝕劑),能將寶塔組灰?guī)r的滲透率增加100~300倍左右,蚓孔形成速率較主酸更慢,且具有更優(yōu)的緩蝕效果。

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