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砂岩基质酸化技术是油井解堵和增产的重要技术,盐酸一氢氟酸体系是砂岩基质酸化最常用的酸液体系。但是,氢氟酸和粘土反应过快造成酸液穿透距离短,氢氟酸与粘土矿物反应生产二次沉淀易造成地层伤害。现存的各种缓速酸液在尝试解决这些问题,但是这些体系不能克服氢氟酸与粘土和石英界面反应速率的巨大反差,并且二次沉淀问题也没有得到很好的解决。本文在对各种酸液体系研究的基础上,提出了一种新型的砂岩储层酸化处理液,多氢酸酸液体系。多氢酸是一种有机膦酸复合物,因含有多个氢离子,而称之为多氢酸。本文通过室内实验和理论分析,深入研究了多氢酸的特性,阐述了多氢酸的缓速及抑制二次沉淀的机理,建立了砂岩储层多氢酸酸化模型,并且结合多氢酸酸液体系在油田的成功应用,进行了实例分析。论文主要做了以下工作: (1)在对砂岩储层各种酸液体系进行研究和查阅大量国内外文献的基础上,提出了一种新型的多氢酸,并且确立了多氢酸的化学成分。 (2)对多氢酸的基本特性进行了分析,对多氢酸缓速机理和二次沉淀抑制机理进行详细研究。从多氢酸的物理吸附作用和化学吸附作用着手,借助溶蚀实验和扫描电镜观察等手段研究了多氢酸缓速机理。从多氢酸材料的独特性能入手,结合砂岩储层矿物与酸液的反应动力学特征,研究了多氢酸抑制二次沉淀的机理。 (3)多氢酸的特性研究包括溶蚀性能、润湿性能、配伍性能的测定。多氢酸体系的流动效果评价实验采用了渤海湾渤中油田和塔里木油田实际岩心,结果表明多氢酸酸液体系具有良好的酸化处理效果,最终确定了一套砂岩储层基质酸化的多氢酸酸液配方体系。 (4)建立了砂岩储层多氢酸酸化模型,重点考虑了多氢酸的酸岩反应动力学特征,建立了酸沿储层径向的浓度分布模型、矿物浓度分布模型,同时对每个模型利用数值分析的方法建立了相应的数值计算模型。 (5)结合高孔高渗砂岩储层特点,对多氢酸酸化施工参数进行了优化设计。 (6)对多氢酸酸液体系在渤海湾渤中油田的应用进行了实例分析,多氢酸的在中国海上油田的成功应用,为该油田的酸化解堵提供了一项新型的技术。在国内开辟了多氢酸应用的新篇章,多氢酸在国内油田将拥有广阔的应用前景。