Page 202 - 《精细化工》2020年第4期

·836· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

制得系列交联酸 EAC-1，观察 EAC-1 体系成胶情况。 2 结果与讨论
1.2.4 交联酸 HC-1 的制备
25 ℃下，向 300 mL 烧杯中依次加入 150.27 g 2.1 复合酸组分配比优选及红外光谱分析
水和 176.78 g 盐酸，混合均匀后，形成质量分数为 图 1 为乳酸、葡萄糖酸、乳酸及葡萄糖酸不同
20%的盐酸溶液，然后按照质量分数 0.8%称取 2.64 g 比例混合的复合酸与碳酸钙充分反应后残酸中沉淀
形成情况。
稠化剂 TP369，在 300 r/min 的搅拌速度下缓慢加入

质量分数为 20%的盐酸溶液 300 mL，搅拌 10 min，
至酸液均匀透明后，按照质量分数 1.0%加入 3.33 g
有机锆交联剂 JL369，搅拌形成交联酸 HC-1。
1.3 结构表征与性能测试
1.3.1 复合酸红外光谱测试
对乳酸/葡萄糖酸物质的量比为 1∶1 的酸液与
碳酸钙粉末反应后的残酸液进行 FTIR 扫描，扫描 a—乳酸; b—n(乳酸)∶n(葡萄糖酸)=1∶2; c—n(乳酸)∶n(葡萄
糖酸)=1∶1; d—n(乳酸)∶n(葡萄糖酸)=2∶1; e—葡萄糖酸
–1
范围 500~4000 cm ，扫描次数 24 次，分辨率小于
–1
2 cm 。 图 1 乳酸与葡萄糖酸物质的量比对残酸中沉淀生成的
影响
1.3.2 交联酸成胶时间及黏度测试
Fig. 1 Effect of molar ratio of lactic acid to gluconic acid
依据石油天然气行业标准 SY/T5107—2005 [20] ， on precipitation in residual acid
–1
利用旋转流变仪测定 170 s 下体系表观黏度，表观
由图 1c 可知，乳酸及葡萄糖酸物质的量比为
黏度稳定时对应的时间即为交联酸成胶时间，稳定 1∶1 混合形成的复合酸与碳酸钙反应后的残酸液澄
时的黏度即为成胶黏度。 清透明，而单独使用乳酸（图 1a）、葡萄糖酸（图
1.3.3 交联酸流变性测试及微观结构观察 1e）时，残酸液中存在大量的白色固体粉末，乳酸
依据石油天然气行业标准 SY/T5107—2005 [20] ， 及葡萄糖酸物质的量比为 1∶2（图 1b）、2∶1（图
–1
采用旋转流变仪在 170 s 下测定温度由 30 ℃升至 1d）时，反应后残酸液中亦有较少白色固体粉末存
110 ℃时 EAC-1 交联酸的黏度变化。同时，在 60 ℃ 在。这些现象表明，当乳酸与葡萄糖酸单独使用时
的振荡模式下，对交联酸进行应变扫描（频率 f=1 Hz， 与碳酸钙反应生成的钙盐在残酸中溶解度低所以沉
应变 γ=1%~500%），在相应的线性黏弹性区域内， 淀出来；而混合使用时，乳酸、葡萄糖酸与碳酸钙
反应形成的钙盐在残酸中溶解度明显增高，因此溶
以适当的应变值（γ=1%）对其进行频率扫描（角频
液中白色固体粉末显著减少，尤其是乳酸及葡萄糖
率 ω=0.1~100 rad/s），得到弹性模量（G）和黏性模
酸物质的量比为 1∶1 时，残酸溶液澄清透明，表明
量（G）。
两种有机酸与钙离子可能通过螯合作用在残酸中形
在此基础上，将基液 EA-1 与交联酸 EAC-1 样
成了高溶解度的钙盐，从而不会产生二次沉淀而伤
品置于液氮中急速冷冻后剪断形成断面，立即将样 [13]
害储层 。
品置于50 ℃的干燥机进行冷冻干燥，在氮气氛围 为了更深入分析图 1c 的现象，图 2 列出了乳酸
下利用离子溅射法对样品断面喷金 20 s，应用冷场发 及葡萄糖酸物质的量比为 1∶1 的复合酸与碳酸钙
射扫描电子显微镜观察样品形貌结构。 粉末反应后残酸液的红外光谱图。
1.3.4 交联酸反应动力学实验
将碳酸盐岩制成直径 2.5 cm、长 2 cm 的标准岩
心，利用酸岩反应旋转岩盘仪，测定不同温度及酸
浓度下 EA-1、交联酸 EAC-1 以及盐酸作为主体酸
的交联酸 HC-1 与岩石的反应速率，从而获得酸岩
反应动力学方程。酸岩反应速率根据式（1）计算。

2 Δm
J  （1）
MSt
2
式中：J 为酸岩反应速率，mol/(cm ·s)；Δm 为岩心

反应前后质量差，g；M 为碳酸钙相对分子质量；S 图 2 残酸液红外光谱图

2
为岩盘表面积，cm ；t 为反应时间，s。 Fig. 2 FTIR spectrum of residual acid