碳酸鹽酸化1-4章-資料下載頁
2024-10-16 19:53本頁面
【正文】 溫度對酸巖反應(yīng)速度的影響主要體現(xiàn)在其對酸巖反應(yīng)速度常數(shù)的影響，這可由著名的 阿累尼烏斯方程來描述。 根據(jù) Arrielius理論， 溫度對化學反應(yīng)速度的影響可表示為： ?????? ??TRTTTEaEXPKK000)(酸巖反應(yīng)速度可表示為： mm CTRTTTEaEXPKKCJ ??????? ???000)(溫度 ( ℃ )反 應(yīng) 速 度 常 數(shù)( mol / L )1 m (mol/ c m2 s)反 應(yīng) 速度 ( mol /cm2 s) 1 1. 7854E01 溫度的影響 溫度對酸巖反應(yīng)速度的影響 20 70 120 170 220 270 320溫度(℃)05001000150020212500反應(yīng)速度增加倍數(shù)溫度的影響 溫度對酸巖反應(yīng)速度的影響 溫度的影響 原理： 溫度升高 ， 分子運動加快 ， 單位時間內(nèi)分子的碰撞次數(shù)增加 ， 有效碰撞次數(shù)的比例隨之增加 ， 導致反應(yīng)速度加快 。 溫度升高 ， 使較多的普通分子獲得足夠多能量而變?yōu)榛罨肿?， 因而增大了活化分子的百分數(shù) ， 結(jié)果使單位時間內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)大大增加 ， 導致反應(yīng)速度升高 。 溫度升高 ， 分子 、 離子的運動加劇 ， H+向巖面的傳質(zhì)速度加快 ， 巖面上的 Ca2+、 Mg2+離開巖面向酸液中的擴散也加劇 。溫度的升高 ， 還使擴散邊界層的粘度降低 ， 從而減小 H+離子傳質(zhì)過程中的阻力 ， 進而加快傳質(zhì)速度 。 因此 ， 不論是表面反應(yīng)控制還是傳質(zhì)控制的反應(yīng) ， 溫度的升高都會使酸巖系統(tǒng)的反應(yīng)速度加快 。 面容比的影響 面容比定義： 酸巖系統(tǒng)中巖石的反應(yīng)面積與參加反應(yīng)的酸液體積的比值。 VSS ＝?面容比計算公式： 對于寬 W、高 H、長 L的垂直裂縫： WW H LHLS 224 ?＝?對于寬 W，半徑為 Rf的水平裂縫： WRWRSff 2222????＝對于直徑為 d，長度為 L的孔隙： dLddLS 442???? ＝6 8 10 12 14面容比(厘米^2/厘米^3)012345反應(yīng)速度(毫克/厘米^)實驗條件鹽酸與白云巖反應(yīng)溫度80℃，酸濃度20％，流量15毫升/秒面容比的影響 面容比對酸巖反應(yīng)速度的影響 原理： 面容比越大，一定體積的酸液與巖石接觸的分子就越多，發(fā)生反應(yīng)的機會就越大，反應(yīng)速度就越快。 舉例： 在小直徑孔隙和窄的裂縫中，酸巖反應(yīng)時間是很短的，這是由于面容比大，酸化時擠入的酸液類似與鋪在巖面上，鹽酸的反應(yīng)速度接近與表面反應(yīng)速度，酸巖反應(yīng)速度很快。而在較寬的裂縫和較大的孔隙地層中反應(yīng)時間較長，這是因為面容比小，酸巖反應(yīng)時間較長。 面容比的影響 酸液濃度對反應(yīng)速度的影響 試驗條件鹽酸與灰?guī)r反應(yīng)壓力 7. 0 3M pa溫度 27 ℃流速： 30 . 48 厘米 / 秒37 % H C l28 % H C l22 % H C l0 5 10 15 20 25 30 35鹽酸濃度，％01020304050607080反應(yīng)速度(毫克/厘米^2.s)15 % H C l22%HCl 28%HCl 37%HCl 鹽酸濃度對酸巖反應(yīng)速度的影響 酸液濃度對反應(yīng)速度的影響 原理： 鹽酸的電離度隨它的濃度的增加而降低。因為隨濃度增大，溶液中的離子數(shù)增多，帶正負電荷的離子受到周圍帶極性相反電荷離子的約束，自由運動受到限制，表現(xiàn)為電解質(zhì) ― 鹽酸的表觀電離度減少。 分析： 鹽酸濃度小于 24～ 25％時，濃度增加，分子數(shù)目不斷增加，電離度不斷下降，但由于前者增加的幅度大于后者減少幅度，其結(jié)果使得酸液中 H＋ 濃度隨鹽酸濃度的增大而增加，致使酸巖反應(yīng)速度隨濃度的增加而加快。 鹽酸濃度超過 24～ 25％時，雖然 HCl分子數(shù)目隨其濃度增加而變多，但 HCl的電離度降低的幅度越來越大。其結(jié)果使酸液中的 H＋ 濃度反而變小，使反應(yīng)速度隨濃度的增加而變慢。 鮮酸濃度 (%) 反應(yīng)速度 ( 毫克 /厘米2? 秒 )余酸濃度 (%) 反應(yīng)速度 ( 毫克 /厘米2? 秒 )28%22%15%72736915%15%3346鮮酸與余酸反應(yīng)速度對比數(shù)據(jù) 同離子效應(yīng)對酸巖反應(yīng)速度的影響 同離子效應(yīng)對酸巖反應(yīng)速度的影響 原理： 當酸液經(jīng)過一定時間反應(yīng)后， Ca2+、Mg2+、 Cl－ 濃度升高，酸液中離子濃度增大，致使離子之間的相互牽制作用加強，離子的運動變得更加困難，鹽酸的表觀電離度降低，致使 H＋ 濃度下降，反應(yīng)速度變慢。由化學動力學理論可知，溶液中 Ca2+、Mg2+、 Cl－ 濃度的升高，會抑制正反應(yīng)的進行；且 Ca2+、 Mg2+等的存在使擴散邊界層內(nèi)擴散速度減緩。這樣酸巖反應(yīng)速度就降低了。 酸液流速對反應(yīng)速度的影響 3 30酸液流速(厘米/秒)012345酸巖反應(yīng)速度(毫克/厘米^)酸液流速度酸液反應(yīng)速度的影響 酸液流速對反應(yīng)速度的影響 原理： 酸液液流的攪拌作用，離子的強迫對流作用大大加強， H＋ 的傳質(zhì)速度顯著增加，致使反應(yīng)速度隨流速增加而明顯加快。 酸巖反應(yīng)速度增加的倍比，小于酸液流速增加的倍比，酸液來不及反應(yīng)完，已經(jīng)流入地層深處，故提高注酸排量可以增加活性酸深入地層的距離。 酸液類型對酸巖反應(yīng)速度的影響 酸巖復相反應(yīng)速度表達式： ycVSDetc????????若近似認為邊界層內(nèi) H＋ 濃度呈線性變化，酸液內(nèi)部 H＋ 濃度c，巖面上 H＋ 濃度為 cs，邊界層厚度為 ?，則上式可改寫為： ?sccVSDetc ???????鹽酸與石灰?guī)r，由于表面反應(yīng)速度極快，可認為 cs=0。因此上式變?yōu)椋? ?cVSDetc ??????地層巖石對酸巖反應(yīng)速度的影響 原理： 據(jù) 菲古安規(guī)則，當陽離子較小且?guī)Ц哒姾?，陰離子較小且?guī)ж撾姾蓵r，離子鍵具有較高的共價程度。由于 MgO的鍵長 ()比 CaO的鍵長 ()短，而使 MgO鍵偶極矩小于 CaO鍵的偶極矩。 MgO之間鍵性強，偶極矩短，即 MgO間的作用力大，破壞該鍵比破壞 CaO鍵所需能量大。因此，酸與灰?guī)r的反應(yīng)比與白云巖的反應(yīng)速度要快。 壓力對酸巖反應(yīng)速度的影響 概述： 總的來說，反應(yīng)速度隨壓力的增加而減緩。試驗指出，壓力對反應(yīng)速度的影響不大，特別是壓力高于 7Mpa后可以不考慮壓力酸巖反應(yīng)速度的影響。 本章完 THIS IS THE END OF CARBONATE ACIDIZING PRINCIPLES Chapter 1 to 4 THANK YOU ALL!
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