我国碳酸盐岩储层分布广泛,资源量大,开发潜力足,是我国油气资源增长接替的重要组成部分,但由于碳酸盐岩储层开发难度大,非均质极强,基质致密不含油,储集体分布不连续,建产率低,通常情况下都需要进行改造才能达到认识储层和增储上产。开发此类储层的有效手段是通过酸压形成长的酸蚀裂缝沟通储集空间,从而酸压过程中酸液体系的缓速性能是改造效果的关键。论文在广泛调研国内外缓速酸体系发展现状的基础上,考虑到阳离子表面活性剂属于小分子,满足低伤害要求,可以吸附在岩石表面屏蔽固液界面,同时借鉴了矿物浮选领域表面活性剂与矿物作用机理,认清阳离子表面活性剂的缓速机理,并对阳离子表面活性剂缓速酸体系性能进行工程验证。针对不同碳链长度阳离子表面活性剂CnTAC(n=8、10、12、14、16、18、22)进行基本性质测试。随着碳链长度增加,提高了阳离子表面活性剂降低界面张力的效率。采用饱和吸附量(Γmax)、效率因子(pC20)等参数对不同因素下界面活性进行评价。针对酸岩反应过程中产生的氯化钙,研究了氯化钙对阳离子表面活性剂吸附性能的影响,认识到氯化钙可以提高阳离子表面活性剂降低界面张力的能力和效率,使得更多的表面活性剂分子进入溶液中。表面活性剂的吸附形态是缓速的关键。采用原子力显微镜直观观测了 CnTAC在岩石表面的吸附形态。随碳链长度增加,CnTAC在岩石表面吸附形态由多层复杂结构向单层简单结构转变。采用分子模拟手段进一步确定:短碳链表面活性剂分子以直立形态吸附在岩石表面,长碳链以倾斜/平铺形态吸附在岩石表面。对吸附表面活性剂前后方解石进行电动分析,结合头基分子结构分析得出,阳离子表面活性剂通过强烈的静电引力吸附在碳酸盐岩表面。钙盐的加入压缩了吸附层厚度,同时Ca2+与CnTA+在碳酸盐岩表面形成竞争吸附,使吸附层结构变复杂。通过全自动接触角测定仪测定阳离子表面活性剂对岩石表面的润湿改性能力,实验结果表明CnTAC均可以对强亲水性碳酸盐岩表面进行润湿改性。随着碳链长度增加,润湿改性效果先提高后降低,其中C14TAC润湿改性效果最佳。实验结合模拟认识清楚了阳离子表面活性剂的缓速机理:阳离子表面活性剂是通过静电引力作用吸附在岩石表面,对其进行疏水改性,使亲水性的H+不易接触到岩石表面,进而达到缓速的效果。参照行业标准对阳离子表面活性剂缓速酸体系进行工程验证,验证结果显示阳离子表面活性剂缓速酸具有良好的缓速性能,同时具备低伤害的优势。研制的缓速酸体系在保证缓速性能的同时,大幅度降低地层伤害,提高碳酸盐岩储层增产改造效果,为研制新型缓速酸体系提供了一种新思路。