-%2719-FNMR的研究砂岩基质酸化中土酸和铝硅酸盐的化学反应.pdfVIP

19FNMR研究砂岩基质酸化中土酸与铝 硅酸盐的化学反应 王宝峰赵忠扬 (中国石油勘探开发研究院廓坊分皖压裂蠹化中心，河北廊坊065007) 薛芳渝 (清华大学化学系，北京100噼4)． ■薹：本文进行了伸矸岫研究砂岩基质酸化的可行性实验，证明坤w哪皿是研究铝、硅氟 化静平衡和HF、礓sF6同铝硅化物反应程度的有力手段。实验显示同一馥藏配方在不同丑度条 件下及在相同蕾度、不同反应时间下所形成的氟铝、氟硅配合物种类是不同的，只有应用憎FN— MR才携鉴别出来。19FNMR证明了砂岩基质酸化中氲氟酸与铝硅酸盐的化学反应不是简单的一 次反应，其次生的氟硅、氟铝配合暂的后维反应十分复杂，存在二次反应和三次反应；二次反 应曼量度影响，在卯℃时反应很慢，而在卯℃时反应运渐进行完全。 关■葡：垮F棱鞋共振谱仪砂岩基质馥化氟铝配合物氟硅配合物二次反应三次反直 由于氧氟酸与铝硅酸盐的化学反应十分复杂，准确预测砂岩基质酸化这一复杂过程的结 果十分困难。传统的氢氟酸酸化所提供的地球化学模型和工程模型是不完善的。由于缺乏精 确的探测、鉴尉酸／岩化学反应过程中所形成混合物的组成，传统理论不能完全解释实验室 岩心流动试验和土酸酸化井返排液的分析结果。因而，虽然砂岩基质酸化解堵已成为完并作 生的有效手段之一，并在油田现场成为成熟技术，但有效成功率却较低。据美国Ⅳt00石 油公司的统计：三分之一的基质酸化无效…。由于对砂岩基质酸化反应动力学的研究和认 讽不够深人，加之没有一种可供选择使用的理论先进的、适合油田特性的砂岩基质酸化优化 设计软件，国内在各大油田大量的砂岩基质酸化施工中，主要还是依据经验进行麓工设计。 目前国内每年砂岩基质酸化2000井次以上，有效率仅在30％～50％。因此，对砂岩基质酸 化的机理开展深人的系统研究，从而进一步提高砂岩基质酸化的有效率成为酸化工作研究者 面临的严峻课题。 为了更好地弄清氢氟酸与铝硅酸盐矿物的化学平衡和化学反应程度，围绕着如何提高砂 岩酸化有效成功率，减少和消除酸化二次伤害等课题，。国外大型石油服务公司和大学的研究 机构在90年代进行了大量的室内试验和现场应用研究，主要是采用先进的测试手段研究酸 岩反应动力学，进而开发研制预防和消除二次伤害的新型添加剂及低伤害酸液体系，建立新 的地球化学模型、优化设计软件及专家系统，开发酸化现场实时监测评估系统等，在此基础 上形成了较为完善的砂岩基质酸化研究技术。国外90年代的主要研究工作之一是将短、长 岩心酸化工艺模拟试验结合“玎m眠来研究氢氟酸与铝硅酸盐的反应机理和二次伤害机理， 应用19FT婚很测定氢氟酸酸化的化学反应，研究铝、硅氟化物平衡和氢氟酸同铝硅酸盐反应 中氟的分布，确定F在Al和Si间的精确分配L2，3J，国内在该领域的研究还是空白。 ·109· 本文将”FNMR应用于研究砂岩基质酸化过程中氢氟酸与铝硅酸盐的多次化学反应及二 次伤害机理，研究残酸液中F在Sl和Al上的分布及氟铝、氟硅配合物，从而进一步认识土 酸酸化的真实溶液化学行为，为建立能改进砂岩基质酿化旌工设计和性能的物理化学模型、 进而为编制新的工艺设计软件、开发能预防和消除二次沉淀的低伤害酸液体系提供实验与理 论基础。 l”F核磁共摄潜仪(”F卜『^很)应用于砂岩基质酸化研究 。 ’ J 1．1核磁共振光谱(NMR)基本原理简介14，5 核磁共振的研究对象为具有核磁的原子核。某种同位索原子核因处于不同的化学环境 ． (不同的官能团)，核磁共振谱线位置不同，谱图的横坐标从左