【文章內容簡介】 性質。 碳酸鹽巖與酸反應生成物的狀態(tài) ?CaCl2狀態(tài)分析 ?CO2在地層條件下的狀態(tài) ?反應生成物對滲流的影響 CaCl2狀態(tài)分析 %100% ??? 氯化鈣重量全部水重量 氯化鈣重量w 1m328％濃度的鹽酸和碳酸鈣反應，生成486kg的氯化鈣。假設全部溶解于水，則此時氯化鈣水溶液的重量濃度為 w%為： 由上圖知，在 30℃ 時， CaCl2溶解度為 52%，此值大大超過 35%。且一般儲層溫度均高于 40℃ 以上，且其溶解度隨溫度升高而增大，地層中滯留的并非水溶液，而是殘酸液，酸性環(huán)境會使 CaCl2鹽類的溶解度更大。因此，在實際施工條件下，不會產生 CaCl2沉淀。 %35%10048679820 486% ?????wCO2在地層條件下的狀態(tài) 由上圖知： CO2的溶解度和地層溫度、壓力及殘酸水中的氯化鈣溶解量有關。地層溫度愈高、殘酸水中的氯化鈣溶解量愈多、地層壓力愈低， CO2愈難以溶解。 酸處理后， 一方面， 地層中大量的碳酸鹽巖被溶解，增加了裂縫的空間體積，為提高孔隙性和滲透性提供了必要條件。 另一方面， 反應后的殘酸水是溶有少量 CO2的 CaCl2水溶液，同時留有部分 CO2呈小氣泡狀態(tài)分布于其中。因而， 研究反應生成物對滲流的影響是很有必要的。 反應生成物對滲流的影響 酸化后溶液和地層的變化： ? 氯化鈣全部溶解于殘酸導致溶液粘度升高； ? 殘酸液和地層油可能會形成乳狀液； ? 酸與 金屬設備和金屬氧化物雜質反應生成AlC1 FeCl3，當 PH值逐漸增加水解生成Fe(OH)3↓、 Al(OH)3↓等膠狀物； ? 部分的 CO2溶于酸液 ， CO2大部分都濾失到了基質中，滯留在酸蝕孔或裂縫中的僅有一小部分。 反應生成物對滲流的影響 高粘溶液，對滲流的影響： 有利： 由于粘度較高，攜帶固體微粒的能力較強，能把酸處理時從地層中脫落下來的微粒帶走防止地層的堵塞； 不利： 由于其粘度較高，流動阻力增大，對地層滲流不利。 乳狀液對流動的影響： 形成乳狀液有時相當穩(wěn)定，其粘度有時高達幾個帕 秒，對地層滲流非常不利。 反應生成物對滲流的影響 膠狀物對滲流的影響： 膠狀物是很難從地層中排出來的，形成了所謂二次沉淀，堵塞了地層裂縫，對滲流極為不利。 溶解態(tài)的 CO2和游離態(tài)的 CO2對滲流的影響： 有利： 壓力逐漸降低時，游離態(tài)的 CO2開始膨脹，釋放其能量 ,溶解態(tài) CO2開始從混合液中釋放出來，將地層壓力及氣體能量傳遞給處理液，驅動濾失進基質的殘酸液及部分地層流體反向濾失，使殘酸液有效地排出。 不利： 游離狀態(tài)的 CO2對油氣滲流有一定的不利影響，應從相滲透率和相飽和度的關系上作具體的研究分析。 本章完 控制酸化效果的因素 有效作用距離 裂縫導流能力 酸巖反應速度 酸液濾失 降濾劑 粘 度 酸濃度 酸類型 巖石類型 酸液流速 溫 度 面容比 同離子效應 酸液用量 酸液流速 巖石類型 酸類型 酸濃度 閉合應力 第四章 酸巖化學反應動力學 第四章 酸巖化學反應動力學 反應動力學的定義： 各反應物質接觸酸后化學反應速度的描述。 研究內容 ?酸巖化學反應機理 ?酸巖反應速度的室內研究及動力學參數(shù)的 測定 ?影響酸巖反應速度的因素 ?酸液的有效作用距離 ?酸蝕裂縫導流能力 第一節(jié) 酸巖化學反應機理 一、酸巖反應過程 巖面 Ca2+、 Mg2+ H+ 酸巖反應過程圖 反應邊界層 石灰?guī)r與鹽酸反應機理 ? 酸巖反應過程 反應式 ： 2HCL＋ CaCO3 H2O+CO2+CaCl2 反應步驟： 酸至反應壁面的傳遞 表面反應 反應產物離開表面 酸分子 巖面 濾失 ? 系統(tǒng)反應動力學 ◆對流和傳質混合控制過程 ◆系統(tǒng)酸濃度與系統(tǒng)酸巖反應速度之間的關系 ? 表面反應動力學 ◆表面反應控制過程 ◆巖石表面酸濃度與酸巖表面反應速度之間的關系 復相反應 反應歷程 ① H+向巖石表面?zhèn)髻| ② H+被吸附于巖石表面 ③被吸附的 H+在巖石表面反應 ④反應產物在巖石表面解吸 ⑤反應產物通過傳質離開巖石表面 反應屬于傳質 表面反應混合控制 白云巖與鹽酸反應機理 酸巖反應過程 酸分子 巖面 濾失 C o n s tdydC Ca ??2C o n s tdydC H ??02 ??dydC Ca 0??dydC H酸巖反應過程 擴散邊界 CCa、 CMg＝ max CH+=max 擴散邊界層的濃度分布 酸巖反應過程 幾個概念： ?表面反應 ?擴散邊界層 ?傳質速度 ?離子的擴散作用 ?自然對流作用 ?強迫對流作用 酸液中的 H＋ 是通過 對流 (包括自然對流和一定條件下的強迫對流 )和 擴散 二種形式，透過邊界層傳遞到巖面。 酸巖化學反應機理 二、酸巖反應速度及動力學方程 ?酸巖反應速度 ?斐克定律 ?酸巖反應動力學方程 幾個基本概念： 鮮酸－未與巖石發(fā)生化學反應的酸液； 余酸－酸巖反應過程中 ， 含有反應產物 ， 但未 失去反應性的酸； 殘酸－完全失去反應能力的酸液 。 酸巖反應速度 根據(jù)質量作用定律，在溫度、壓力不變時，化學反應的速度與各作用物質濃度 m次冪乘積成正比。對于酸巖反應 (液固相反應 )來說，固相反應物的濃度可視作不變，因此在恒溫、恒壓條件下，酸巖反應速度的 數(shù)學表達式可寫為： nsKCtc ?????酸與 灰?guī)r 系統(tǒng)的整個反應速度，主要取決于 H＋透過邊界層的傳質速度 。 ?白云巖 其動力學有時為表面反應所限定，但是溫度升高將使其轉向傳質限定 。 ?粘土和石英 動力學幾乎總為表面反應所限定。 斐克定律 用離子傳質速度的 斐克定律 ，表示酸巖反應速度和擴散邊界層內離子濃度梯度的 關系式： ycVSDetc????????－酸巖反應速度 ， 摩爾 /升 ?秒； －擴散邊界層 ， 垂直于巖面方向的酸液濃度梯度 ， 摩爾 /升 ?厘米； －巖石反應面積和酸體積之比 ， 簡稱面容比 ， 厘米 2/厘米 3； De － H＋ 傳質系數(shù)，厘米 2/秒。 VStc??－yc??酸巖反應動力學方程 ? 對于 HCl－方解石 ， HCl－白云石的反應動力學方程 系統(tǒng)反應動力學方程： nsKCJ ?表面反應 (本征反應 )動力學方程： ? ???? 1nsss CKJ?弱酸一碳酸鹽礦物的反應動力學方程： 22 mmd CKKJ 弱酸弱酸 ＝第二節(jié) 酸巖反應速度的室內研究及動力學參數(shù)的測定 ? 酸巖反應動力學參數(shù)的測