高粘度酸液酸岩反应动力学机理研究

With oil and gas resources development to the area of the deep and low efficient reservoir, the research on the deep acidification fracturing technology will become more and more important. A high viscosity acid,the viscosity of that is more than 20 mPaos,is used in the acid fracturing treatment as a new technology,and its advantage is low acid-rock reaction rate,big depth penetration and obvious stimulation effect.The test of the acid-rock reaction kinetic parameter and the research on the acid etching mechanism is the basis of conducting deep acid fracturing technology.According to the previous research results and our own research amassment, we have established a set of comprehensive experimental platform which can simulate the formation condition and adapt to the test of high viscosity acid,and intend to form the corresponding experimental evaluation standard.The new experiment device is used for condducting acid etching experiments of carbonate reservoir and analysis the kinetic law of high viscosity acid ecthing rate, strength,and so on. Combined with 3D laser scanning system,we quantitatively analyse the surface morphology characterization before and after the acid ectcing , and find out how the acid viscosity influenced on the acid-rock reaction kinetic parameters and the related law, and finally establish a new acid-rock reaction kinetic equation. The research will fill the blank that the traditional methods can not adapt to the high viscosity acid test,and has important guiding significance to the high viscosity acid system selection, the analysis of acid etching mechanism,acid fracturing treatment design and productivity prediction.

随着油气资源开发向深部、低效储层领域方向发展，深度酸化压裂改造技术研究也越来越显得重要。用粘度大于20mPaos的"高粘度酸液"进行深度酸化是酸压储层改造领域的新型技术，该体系酸液具有酸蚀速率慢、酸蚀深度大、储层改造效果明显的优点。高粘度酸液酸岩反应动力学参数测试及酸蚀机理研究是开展深度酸压的基础。在前人研究成果之上以及自己研究积累中建立了一套能实现模拟地层条件和适应于进行"高粘度酸液"测试的综合实验平台，拟形成相应的实验评价标准，并通过新型实验装置对碳酸盐岩储层开展酸蚀实验，分析高粘度酸液酸蚀速率、强度等动力学规律；结合三维激光扫描系统对溶蚀过程及溶蚀后岩面形态表征进行定量分析，找出酸液粘度对酸岩反应动力学参数的影响及相关关系规律，建立新型酸岩反应动力学方程。项目研究将填补传统方法不能适应高粘度酸液测试的空白，对高粘度酸液体系优选、酸蚀机理分析、酸压施工设计及产能预测具有重要的指导意义。

酸岩反应是深度酸压改造的核心研究内容，对预测酸压改造效果和指导工艺方案设计有重要意义。目前研究高粘度酸液体系的酸岩反应动力学机理仍然采用传统的旋转岩盘实验方法。由于高粘度酸液特征与常规酸液差异较大，使得传统旋转圆盘实验在应用于高粘度酸液研究中“失真”。粘度对酸岩反应影响规律研究只能定性，未解释粘度与酸岩反应的相关规律。.项目从酸岩反应模拟室内实验方法研究出发，对比分析了常规酸岩反应模拟实验在测试高粘度酸液体系时的适应性，建立了一套适用于高粘度酸液酸岩反应动力学研究的实验方法，进行不同粘度酸液酸岩反应规律实验研究。结合流体力学、化学反应动力学等理论和相关原理，研究粘度对酸岩反应的影响机理，获得酸液粘度与传质系数的关系式，建立了地层裂缝和酸岩反应实验中考虑酸液粘度的酸岩反应动力学模型，应用该模型分析了地层裂缝中不同粘度酸液的H+传质系数和酸岩反应速率分布规律以及酸蚀有效作用距离。.研究旨在建立适用于高粘度酸液酸岩反应模拟的实验方法，探索高粘度酸液的酸岩反应机理，建立粘度与酸岩反应的相关规律，完善高粘度酸液体系的酸岩反应动力学基础理论。无论是对于推动碳酸盐岩油气藏酸化压裂基础理论的发展，还是对于提高碳酸盐岩储层高粘度酸液深度酸压技术应用效果均有重要的理论和实践意义。