Page 205 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 罗明良，等: 环境友好型交联酸的性能及其反应动力学 ·839·

表 1 3 种酸液与碳酸盐岩反应动力学实验数据 酸岩反应动力学参数基本吻合。因此，交联酸 EAC-1
Table 1 Reaction kinetics data of three acid fluids with 更有利于延长酸液的有效作用距离，提高酸压改造
carbonate rock
效果。
酸岩反应速率 J/
浓度 岩心质量 反应时间 –6
酸液类型 〔×10
c/(mol/L) 差 Δm/g t/s
2
mol/(cm ·s)〕
复合酸 0.72 0.13 500 0.265
EA-1 1.00 0.17 500 0.346
1.26 0.19 500 0.387
1.50 0.22 500 0.448
交联酸 0.72 0.082 500 0.167
EAC-1 1.00 0.091 500 0.185

1.26 0.100 500 0.204
1.50 0.105 500 0.214
交联酸 2.86 1.96 500 3.991
HC-1 4.39 2.69 500 5.484
5.99 3.43 500 6.993

表 2 3 种酸液与碳酸盐岩反应动力学参数及方程 a—未溶蚀岩心; b—复合酸 EA-1; c—交联酸 EAC-1; d—交联酸
Table 2 Kinetic parameters and equations of acid-rock reaction HC-1
with three acid fluids 图 7 3 种酸液溶蚀后的岩石表面形貌
酸液 双对数回 R 反应速率常数 K/ 反应 酸岩反应动 Fig. 7 Surface morphology of cores etched by three acid fluids
2

–m
2
体系 归方程 〔(mol/L) /(cm ·s)〕 级数 m 力学方程
3 结论
复合酸 y=0.697x 0.9906 3.37×10 –7 0.70 J=3.37
–7
EA-1 –6.471 ×10 ·C 0.70
（1）具有生物可降解特性的乳酸与葡萄糖酸单
交联酸 y=0.343x –7 J=1.87
–7
EAC-1 –6.721 0.9965 1.87×10 0.34 ×10 ·C 0.34 独使用时对碳酸盐岩存在一定溶蚀作用，但反应产
交联酸 y=0.756x 0.9997 1.80×10 –6 0.76 J=1.80 物在残酸中溶解性能较差，易形成二次沉淀；而乳
–6
HC-1 –5.744 ×10 ·C 0.76
酸与葡萄糖酸按不同物质的量比混合形成的复合酸
EA-1 与碳酸盐岩反应后，残酸中的沉淀物明显减
由表 2 可知，有机复合酸 EA-1 与交联酸 EAC-1
少，当乳酸/葡萄糖酸物质的量比为 1∶1 时，残酸
的反应速率常数比以盐酸为主体酸的交联酸 HC-1
溶液澄清透明，无二次沉淀生成，具有良好的溶蚀
小 1 个数量级，而交联酸 EAC-1 仅为复合酸 EA-1
性能，主要是因为乳酸/葡萄糖酸物质的量比为 1∶1
反应速率常数的 50%左右，这表明乳酸与葡萄糖酸
2+
时，乳酸及葡萄糖酸可与 Ca 通过共价键作用形成
配制的复合酸与盐酸相比，释放氢离子速度较为缓
一种在残酸中具有高溶解度的螯合物，避免了二次
慢，同时通过交联提高了基液黏度又降低了氢离子
沉淀的生成。
的运移速度，从而整体上较大幅度降低了酸岩反应
（2）以乳酸与葡萄糖酸按物质的量比为 1∶1
速度，具有良好的缓速性能，有助于延长酸液在裂
混合形成的复合酸 EA-1 为主体酸、TP0509 为稠化
缝中的有效作用距离，提高酸压改造效果。
剂以及 PEI 为交联剂制备环境友好型交联酸 EAC-1
为了证实 3 种酸液体系与碳酸盐岩的反应动力 的各组分质量分数为 w(复合酸) = 20%、w(TP0509) =
学实验结果，通过光学显微镜观察了复合酸 EA-1、 1.0%、w(PEI)= 0.12%；交联酸在 170 s 、110 ℃下
–1
交联酸 EAC-1 以及交联酸 HC-1 对岩石表面的刻蚀 黏度保持在 50 mPa·s 以上；且有机复合酸 EA-1 与
情况，结果如图 7 所示。其中，酸液质量分数均为 交联酸 EAC-1 的反应速率常数比以盐酸为主体酸的
20%，实验温度 90 ℃，反应时间 500 s。由图 7 可 交联酸 HC-1 小 1 个数量级，而交联酸 EAC-1 也仅
以看出，与未反应岩石表面相比，相同反应时间下， 为复合酸 EA-1 反应速率常数的 50%左右，表明交
基于盐酸配制的交联酸 HC-1 处理的岩石表面具有 联酸 EAC-1 具有良好的缓速性能，有利于延长酸液
非常明显的刻蚀痕迹，复合酸 EA-1 对岩石表面的 的有效作用距离，提高酸压改造效果。
刻蚀程度稍弱，而基于复合酸 EA-1 配制的交联酸 （3）交联酸 EAC-1 具有破胶均匀、易返排以及
EAC-1 无明显酸蚀痕迹，表明基于乳酸与葡萄糖酸 良好的耐温性与缓速性能，且酸液组分可生物降解，
配制的交联酸具有良好的缓速性能，与表 2 列出的 具有潜在的应用前景。但是对于交联酸 EAC-1 中交