酸岩反应影响因素

酸岩反应影响因素酸与岩石的反应为酸-岩复相反应，反应只在液固界面上进行，因而液固两相界面的性质和大小都会影响复相反应的进行。考虑到任一固体表面都具有吸附物质的剩余力场，假设其反应过程中包含吸附作用步骤，因而酸与岩石的反应历程可描述为（1）H+向岩石表面传递（2）被吸附的H+在岩石表面反应；（3）反应产物通过传质离开岩石表面。以上三个步骤中速度最慢的一步为整个反应的控制步骤，它决定着总反应速率的快慢。影响酸岩反应的因素主要包括两大方面：地质因素和工艺因素。1.地质因素对要进行改造的储层来说，其地质因素是不可改变的。因此地质因素为酸岩反应的固定因素，主要包括温度、压力、岩石渗透率、孔隙度、含油气水饱和度、岩石的矿物类型及含量和非均质性等几个方面。（1）温度对酸岩反应的影响温度对酸-岩反应的影响从化学角度上来说，提高了H+离子在液体中运动的能力，H+运动加快使得传质效率提高，主要体现在其对酸-岩反应速度常数的影响，这可由Arrielius方程来描述。（2）压力对酸岩反应的影响压力对酸-岩反应的影响主要体现在反应速度方面，压力增加会使反应减缓，总的来说压力对反应速度影响不大，特别是压力高于6.5MPa后可以不考虑压力对反应速度的影响。（3）岩石孔隙结构对酸岩反应的影响岩石的孔隙度和渗透率的对酸岩反应有重要的影响。事实表明，孔隙度越大，渗透率越高的岩石其酸岩反应速率越快，反之越慢。其主要原因是因为酸液渗入地层增加了酸岩反应的反应面积，加快了酸液的整体反应速率。因此在针对实际施工中为了增加酸蚀有效作用距离，降低酸液的滤失需要增加酸液的粘度。（4）含油气水饱和度对酸岩反应的影响油气水饱和度高的储层岩石，其岩石表面覆盖了一层有机质或遮挡层，阻碍了H+向岩石表面移动，降低了H+传质速率，同时若饱和度过高同样降低了酸液浓度使酸岩反应速率降低。（5）储层岩石类型对酸岩反应的影响储层的岩石特性也是决定酸在地层中的化学反应的主要因素[21]。岩石中的矿物分布情况也是制约酸岩反应的关键。不同的矿物晶体离子半径不相同，其离子键的共价程度高低不一，偶极矩长短各异，键能有强有弱，因此酸与各化合物反应的能力不同。如酸与灰岩的反应比与白云岩的反应速度快，在碳酸盐岩中泥质含量较高时，反应速度也会变慢。对于砂岩地层由于其矿物成分复杂，因此更需要分析矿物成分才能确定酸岩反应特性。（6）岩石的非均质性对酸岩反应的影响非均质性对酸岩反应的效果有影响。但非均质性影响主要体现其适中性有利于形成酸蚀表面沟槽，因为过高或过低的非均质性都会使酸液刻蚀非均匀性不明显，导致岩石表面趋于平整。只有在同一方向上的非均质性高，酸蚀后才会产生明显的酸蚀沟槽。2.工艺因素工艺因素是影响酸岩反应的可变因素，通常为针对需要改造的储层特征来选择和调整酸化施工的工艺。如图2-4所示，其主要包括酸液特征中的酸液类型、酸液粘度、酸液浓度、同离子效应、施工制度里的泵注程序、设计酸液量（面容比）、排量（酸液流速）和关井时间。（1）酸液类型对酸岩反应的影响不同的酸液类型其物理化学性质和离解度相差很大，因此酸液类型决定着地层中发生的化学反应。根据不同酸液类型对不同矿物成分的反应不同或者是溶解能力不同，常常采用针对地层的岩石矿物成分来选择酸化处理的酸液类型[21]。一般情况下盐酸主要用于处理碳酸盐岩地层和含灰质较高的砂岩地层，土酸主要用于处理砂岩或泥页岩地层。但由于地层条件的非均质性，常常将酸液的浓度和配方比例做变化同时也应用不同的化学添加剂将酸液的物理性质和化学性质进行调整来适应储层的地质特征。如高浓度稠化盐酸用于低温高灰质含量的碳酸盐岩压裂酸化处理，有机土酸用于高温砂岩地层改造，高低浓度交联酸既可用于高破裂压力的白云岩地层也可用于高地层压力灰岩地层。（2）酸液粘度对酸岩反应的影响一般情况下，酸液粘度升高会使酸岩反应速率变慢，但是目前国内外对粘度影响酸岩反应的研究甚少，多数情况下使用旋转圆盘模拟高粘度酸液的酸岩反应，出现的结果误差较大，可信度较低，因此需要对粘度与酸岩反应的关系作深入的研究。（3）酸液浓度对酸-岩反应的影响鲜酸的反应速度最高，余酸的反应速度较低。浓酸的初始反应速度虽快，但当其变为余酸时，其反应速度比同浓度的鲜酸的反应速度慢得多。初始浓度高，下降到某一浓度的余酸时的反应速度就越低，这一规律可以由同离子效应来解释。余酸比鲜酸反应速度低，浓度高的酸比浓度低的酸的有效作用距离长。（4）同离子效应对酸岩反应的影响如上述当酸液经过一定时间反应后，酸液中已经存在了大量的反应产物，反应产物的浓度升高，酸液中离子浓度增大，致使离子之间的相互牵制作用加强，离子的运动变得更加困难，使得酸液的表现电离度降低，致使H+浓度下降，反应速度变慢。由化学动力学理论可知，溶液中的反应产物离子浓度升高，会抑制正反应的进行，导致酸岩反应速度降低。（5）泵注程序对酸岩反应的影响泵注程序只会间接影响酸岩反应，泵注程序直接影响了酸液进入地层的顺序和对地层产生的裂缝的情况变化，这些都会间接影响酸岩反应。如裂缝的长度和宽窄对酸岩反应会有影响。（7）酸液流速对酸岩反应的影响酸岩反应速度随酸液流速增大而加快，当酸液流速较低时，酸液流速的变化对反应速度并无显著的影响；酸液流速较高时，由于酸液液流的搅拌作用，离子的强迫对流作用大大加强，H+传质速度显著增加，致使反应速度随流速增加而明显加快。但在酸压中随着酸液流速的增加，酸岩反应速度增加的倍数小于酸液流速增加的倍数，酸液来不及完全反应，已经流入储层深处，故提高注酸排量可以增加活性酸深入储层的距离。酸压施工时在设备及井筒条件允许及不压破邻近盖层和底层的情况下，一般充分发挥设备的能力，以大排量注酸。（8）关井时间对酸岩反应的影响关井时间直接反映了酸液在地层中的滞留时间，一般说来关井时间在4-8h左右，酸液在地层中与岩石充分的发生反应与否取决于关井时间的长短。但关井