土酸

mud acid

在油田領(lǐng)域常將氫氟酸與鹽酸的混合酸稱為土酸。土酸用于解除泥漿堵塞和提高泥砂巖地層的滲透性，以利注水或出油。

niobium hydroxide

氫氧化鈮；鈮酸；土酸。

分子式：Nb(OH)5; H3NbO4; Nb[NbO4]4。

性質(zhì)：和鉭酸一起俗稱為土酸。實(shí)際上是水合氧化鈮Nb2O5·xH2O，其中水合數(shù)取決于制備方法、老化程度等因素。氫氧化鈮在150～200℃便脫去大部分水，但剩下的水和氧化鈮結(jié)合十分牢固，必須加熱到400～450℃以上才能最終脫除所有的水變成Nb2O5。氫氧化鈮具有兩性性質(zhì)，在酸性介質(zhì)中按Nb(OH)5Nb(OH)4?+OH—分解，在堿性介質(zhì)中按Nb(OH)5NbO3—+H++2H2O分解。氫氧化鈮不溶于水，難溶于HCl、HNO3等無(wú)機(jī)酸，易溶于氟氫酸、草酸、檸檬酸等有機(jī)含氧酸。氫氧化鈮采用水解法制取，各種鈮化合物水解都可得到氫氧化鈮。氫氧化鈮為制取各種鈮化合物的原料。

土酸:一般組成為3%-6%氫氟酸+10%-15%鹽酸混合液。

氫氟酸作用:與砂巖反應(yīng)溶解泥質(zhì)和二氧化硅。

鹽酸作用:1.與碳酸鹽反應(yīng)，先把大部分碳酸鹽溶解掉，防止CaF2等生成物沉淀。

2.酸液把地層水頂走，避免氫氟酸與底層水接觸防止低層水中的Na、K、與H2SiF6作用生成沉淀物，從而充分利用土酸對(duì)粘土、石英和長(zhǎng)石的溶蝕作用。

缺點(diǎn):與粘土礦物反應(yīng)速度快、作用距離短、易產(chǎn)生二次沉淀。

該酸液體系是利用粘土的離子交換性能。

通過(guò)交替向地層注入HCL和含F(xiàn)的溶液，HCL和含F(xiàn)的溶液交替與粘土表面接觸，不斷生成氫氟酸，從而溶解粘土礦物。

粘土是砂巖油藏中主要的具有離子交換特性的礦物，對(duì)應(yīng)的砂粒只具有很小的離子交換性能，所以SHF酸液體系主要是與砂巖油藏中的粘土礦物發(fā)生反應(yīng)。

優(yōu)點(diǎn): 對(duì)于因粘土堵塞而造成的地層污染，SHF酸液體系具有很好的效果。

其它觀點(diǎn):(1)通過(guò)交替生成的氫氟酸量很少，幾乎不可能侵蝕粘土礦物的 表面。

(2)該過(guò)程前提是粘土表面最初吸附水合H+，然后與NH4+交 換，生成氫氟酸。兩者的交換影響因素很多，能否成功令人懷疑。

含醇土酸為土酸與異丙醇或甲醇(達(dá)50%)的混合物，主要用于低滲透干氣層。用乙醇稀釋可降低酸與礦物的反應(yīng)速度，起緩速作用;且混合物蒸汽壓增加時(shí)易于返排;同時(shí)因酸表面張力被己醇減小，使氣體滲透率因水飽和度下降而得以增加。

含醇土酸為土酸與異丙醇或甲醇(達(dá)50%)的混合物，主要用于低滲透干氣層。用乙醇稀釋可降低酸與礦物的反應(yīng)速度，起緩速作用;且混合物蒸汽壓增加時(shí)易于返排;同時(shí)因酸表面張力被己醇減小，使氣體滲透率因水飽和度下降而得以增加。

(1)甲酸甲酯鹽用于55-82℃之間，反應(yīng)式:

(2)一氯代醋酸銨用于82-102℃之間，反應(yīng)式:

(3)乙酸甲酯用于88-138℃之間。

(4)三氯甲苯用于30-60℃之間。

優(yōu)點(diǎn):腐蝕速度低。

缺點(diǎn):成本高，不易操作。

常規(guī)土酸反應(yīng)速遞快，受溫度的影響很大。甲酸和乙酸為弱離子型、慢反應(yīng)的有機(jī)弱酸。用甲酸或乙酸替代鹽酸，能延緩氫氟酸的消耗，適用于高溫油井(高于120℃)。

該酸液體系是由有機(jī)弱酸，弱酸鹽和氟鹽按一定配比組成。酸化原理是通過(guò)弱酸和弱酸鹽之間的緩沖作用來(lái)控制溶液中HF和被電離的有機(jī)弱酸的濃度，從而控制HF和地層較低的反應(yīng)速度。所用的弱酸一般有甲酸、乙酸和檸檬酸。但該體系的深部酸化只能是在較低的溫度下進(jìn)行，溫度太高則只能在近井地帶進(jìn)行。

氟硼酸注入地層后發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氟酸，從而達(dá)到酸化目的。氟硼酸在水中水解是分步進(jìn)行的，第一步水解最慢，決定了水解整個(gè)過(guò)程。

氟硼酸主要用于砂巖地層深部酸化，具有如下特點(diǎn):

1:水解反應(yīng)速度主要受氟硼酸濃度、溶液酸度和溫度控制。

2:可以防止粘土及其他顆粒運(yùn)移，降低陽(yáng)離子交換容量，減小粘土水敏性。

3:氟硼酸對(duì)地層巖石傷害小得多。

4:氟硼酸可作為前置液或后置液于土酸聯(lián)合使用。

5:氟硼酸與富含鉀的硅鋁酸鹽反應(yīng)生成氟硼酸鉀，形成對(duì)地層無(wú)傷害的反應(yīng)產(chǎn)物。

多氫酸酸液體系是一種復(fù)合膦酸與氟鹽反應(yīng)生成HF酸的酸液體系。這種復(fù)合膦酸含有多個(gè)氫離子，所以也稱"多氫酸"。多氫酸可以逐漸電離出H+與氟鹽反應(yīng)緩慢生成HF和膦酸鹽，反應(yīng)方程式為:

H5R+NH4HF2→+2HF

其中:H5R為多氫酸;R為膦酸根基團(tuán);NH4RH4為膦酸鹽

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明:

(1)多氫酸在反應(yīng)過(guò)程中H+濃度能夠在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高水平，說(shuō)明

多氫酸能緩慢電離出H+，實(shí)現(xiàn)深部酸化;且能保持較低的PH值，有

利于防止二次沉淀的產(chǎn)生。

(2)多氫酸對(duì)Ca2+，Na+，K+，NH4+等離子有很強(qiáng)的吸附能力，使得這些

離子很難與F-，SiF62-形成氟鹽和氟硅酸鹽沉淀。

(3)多氫酸對(duì)溶液中多價(jià)金屬離子具有絡(luò)合作用，能夠在很低的濃度下

螯合較多的金屬離子，從而抑制和阻止沉淀晶種的生成和成長(zhǎng)，防止

二次沉淀的產(chǎn)生。

泡沫酸由酸液(一般鹽酸)、氣體(一般氮?dú)饣蚨趸?、起泡劑和穩(wěn)定劑混合而成。其中酸液為連續(xù)相，氣體是非連續(xù)相，泡沫酸流變性類似于賓漢型塑性流體。它主要用于碳酸鹽巖油氣藏，尤其是低滲透低壓液敏性地層以及非常易于溶解且有大量微粒脫落的地層。

也稱為膠凝酸，油酸液和稠化劑配制而成。高粘酸液中的高分子結(jié)構(gòu)束縛H+的傳質(zhì)而減小酸巖反應(yīng)速度;高粘酸液增大動(dòng)態(tài)縫寬、降低巖石面容比、增大流速而獲得緩速效果。主要用于低溫碳酸鹽巖的壓裂酸化處理。

由稠化酸和交聯(lián)劑配制而成，其緩速原理與稠化酸相同。酸化后未破裂的凝膠及不溶物對(duì)地層傷害大，它在高溫井使用受限。

乳化酸為油包酸或酸包油型乳化液。由酸、油、乳化劑和其它添加劑配制，主要用于壓裂酸化。一般用10%-30%的油作外相，酸作內(nèi)相;當(dāng)酸作外相時(shí)，油酸比通常2:1。它用于氣井時(shí)可能形成三相流動(dòng)而影響排液效率，故使用受限。

磷酸電離度低，緩速效果明顯，使用與鈣質(zhì)含量高的砂巖或石灰?guī)r儲(chǔ)集層。

利用鹽酸溶蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)獲得較高的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，又利用有機(jī)酸的低腐蝕性，主要用于高溫地層酸處理。由于酸巖反應(yīng)速度主要取決于H+濃度，只有鹽酸耗盡之后有機(jī)酸才電離溶蝕巖石?；旌纤岬姆磻?yīng)時(shí)間近似為兩種酸的反應(yīng)時(shí)間之和。