【摘要】：近年來,我國在塔里木盆地、四川盆地等地相繼發(fā)現(xiàn)了以碳酸鹽巖為儲集層的大型油氣藏;部分儲層埋藏深、物性差、溫度高,需實施增產(chǎn)措施才能實現(xiàn)油氣資源高效開采。酸壓是一項成熟且應(yīng)用廣泛的碳酸鹽巖儲層增產(chǎn)改造措施。酸壓過程中,活性酸與巖石礦物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng),改變孔隙結(jié)構(gòu)、礦物組成和表面形貌,進而使反應(yīng)面容比發(fā)生變化而影響酸巖反應(yīng)動力學(xué)特征。目前關(guān)于酸蝕形貌的研究主要停留在宏觀尺度,對酸蝕形貌的描述和表征不完整,在酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理時常將巖樣反應(yīng)接觸面積視為不隨反應(yīng)進程改變的固定值。同時,現(xiàn)有的酸壓模型也未能有效刻畫可反應(yīng)礦物非均勻分布下的酸蝕特征。簡言之,酸液與巖石礦物間液固非催化非均相反應(yīng)的客觀規(guī)律尚未被科學(xué)而充分地揭示。針對上述問題,本文通過系統(tǒng)研究,揭示了多尺度酸蝕形貌特征和影響反應(yīng)動力學(xué)行為的客觀規(guī)律,主要的研究內(nèi)容與認識包括以下四個方面:(1)基于化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、流體力學(xué)及分形學(xué)等領(lǐng)域的知識和方法,分析了酸蝕表面形成機理,對比了受傳質(zhì)控制和受表面反應(yīng)控制酸巖反應(yīng)模式間的關(guān)聯(lián)與差異,梳理了反應(yīng)速率和動力學(xué)方程求取方法,比較了各類酸巖反應(yīng)實驗的優(yōu)缺點及適應(yīng)性。(2)完成了考慮酸液性質(zhì)(類型和濃度)、巖石礦物組成和反應(yīng)環(huán)境(流速和反應(yīng)溫度等)等多因素綜合影響的微觀和宏觀正交酸蝕實驗,并進行了跨尺度分析。在微觀酸蝕實驗中,通過掃描電鏡技術(shù)采集反應(yīng)前后巖石溶蝕形貌圖像,標定并記錄特征點形貌變化情況,再采用差分數(shù)盒子法求取掃描電鏡圖樣的分形維數(shù),基于定性及定量分析歸納了巖石微觀酸蝕演化規(guī)律。在宏觀酸蝕實驗中,通過三維激光掃描獲取酸蝕巖面形貌的數(shù)據(jù)矩陣,采用空間三角面積累加法計算實際酸蝕反應(yīng)接觸面積,進一步根據(jù)數(shù)據(jù)矩陣繪制酸蝕后巖面形貌云圖。(3)將上述空間三角面積累加法獲得的巖樣實際酸蝕反應(yīng)接觸面積帶入面容比計算式,求得了修正面容比后的宏觀反應(yīng)速率與反應(yīng)動力學(xué)方程,并揭示了影響宏觀酸蝕形貌的主控因素。(4)建立了考慮方解石和白云石非均質(zhì)分布的地質(zhì)模型,推導(dǎo)了擬三維裂縫擴展延伸數(shù)學(xué)模型,再引入了酸液流動反應(yīng)數(shù)學(xué)模型。動態(tài)縫寬方程可以用于描述反應(yīng)動力學(xué)行為對酸蝕裂縫幾何特征的影響,并將上述面容比修正后的反應(yīng)動力學(xué)方程帶入。結(jié)合實際工況設(shè)定初始條件及邊界條件對模型數(shù)值求解,得到了受巖石礦物含量分布和層理走向影響的粗視尺度下酸蝕形貌。
【圖文】：

圖２．１微觀及粗視尺度下溶蝕形態(tài)隨注酸排量變化示意圖逡逑８逡逑

圖２．２旋轉(zhuǎn)圓盤實驗酸巖反應(yīng)流程小？意圖逡逑根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，反應(yīng)進程中速率最慢的一個步驟決定／整個反應(yīng)速率
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE357.2

【參考文獻】

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本文編號：2630548