專利名稱：自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自生氣泡沫體系促進(jìn)殘酸返排技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種自生氣泡沫體 系的自生氣反應(yīng)配方。
背景技術(shù)：
低壓、低滲透油氣資源在我國油氣資源中占有重要地位，它所占儲(chǔ)量、產(chǎn)量份額正 在逐步提高。由于低壓地滲油氣藏的地質(zhì)特征，在對(duì)這類油藏的開發(fā)過程中一般需要實(shí)施 相應(yīng)的增產(chǎn)措施。而酸化是目前現(xiàn)場使用的油氣井增產(chǎn)的主要方法之一。它是通過井眼向 地層注入一種或幾種酸液或酸性混合液，利用酸與地層中部分礦物的化學(xué)反應(yīng)，溶蝕儲(chǔ)層 中的連通孔隙或天然(水力)裂縫壁面巖石，增加孔隙和裂縫的流動(dòng)能力，從而使油氣井增 產(chǎn)或注水井增注的一種工藝措施。影響酸化效果的因素很多，其中壓入地層的酸液返排是否及時(shí)徹底是一個(gè)重要因 素。施工的酸液在活性酸耗盡之后稱為殘酸。酸化施工結(jié)束后，停留在地層中的殘酸水由于 其活性已基本消失，不能繼續(xù)溶蝕巖石，而隨著其PH值的上升，原來不會(huì)沉淀的金屬離子 會(huì)相繼產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀。為了防止殘酸中H濃度過分降低，造成二次沉淀堵塞地層 孔隙，損害和污染油氣層，影響酸處理效果，一般說來，應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的剩余 濃度在某值以上時(shí)就將其盡可能快速的排出。為此，應(yīng)在酸化前就作好排液和投產(chǎn)的準(zhǔn)備 工作，施工結(jié)束后立即進(jìn)行排液。另外，酸化液作為外來流體侵入儲(chǔ)層，如果殘酸不能及時(shí) 完全的排出地層，會(huì)增加地層含水飽和度，降低油氣滲透率；同時(shí)，由于毛細(xì)管的吸滲作用， 引起水鎖和賈敏效應(yīng)，造成地層傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，它主 要應(yīng)用于自生氣泡沫體系促進(jìn)殘酸返排技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究，不僅產(chǎn)氣效率較高，而且產(chǎn) 生的氣體無毒無害。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配 方，包括以下步驟(a)確定反應(yīng)原料為NH4Cl和NaNO2,摩爾濃度比為0. 8 1. 2 1. 4 0. 9 ；(b)催化劑濃度為1. 8% 2. 5% ；(c)反應(yīng)起始溫度為50°C以上；(d)在此條件下，反應(yīng)產(chǎn)生的主要?dú)怏w為N2。為了達(dá)到更好的效果，所述步驟(a)中摩爾濃度比為1 1 ；所述步驟(b)中催化 劑濃度為2% 2. 3% ；所述步驟(b)中催化劑濃度為2%。綜上，本發(fā)明的有益效果是(1)成本低，產(chǎn)氣效率高；(2)產(chǎn)生無毒無害的隊(duì)惰性氣體，不會(huì)污染環(huán)境。
(3)該產(chǎn)氣反應(yīng)具有明顯的對(duì)體系增熱、升壓的特性，適合在密封性相對(duì)較好的低 滲透地層使用。


圖1為催化劑A和催化劑B的催化效果比較。圖2為不同催化劑濃度下產(chǎn)氣量與時(shí)間的關(guān)系。圖3為不同溫度下產(chǎn)氣量和時(shí)間的關(guān)系。圖4為不同反應(yīng)物濃度下產(chǎn)氣量與時(shí)間的關(guān)系。圖5為不同礦化度下產(chǎn)氣量與時(shí)間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此。實(shí)施例常溫常壓下，氮?dú)馐且环N無色、無味的惰性氣體，不能燃燒，微溶于液體。在常壓 下，當(dāng)溫度降至-195. 78°C時(shí)，氮?dú)鈱⒆優(yōu)闊o色透明的液體，液氮密度為808. 23kg/m3，液氮 的體積膨脹比為600 1，Im3液氮可轉(zhuǎn)化為646m3標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氮?dú)?。?dāng)溫度降至_210°C 時(shí)，氮?dú)饽坛裳畹墓腆w。正是由于氮?dú)獾倪@些性質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)選擇了氮?dú)庾鳛闅埶岬闹艢怏w，下面將對(duì)氮 氣的生成機(jī)理和影響因素等方面進(jìn)行探討。(1)自生氣反應(yīng)原理自生氣反應(yīng)過程中的主要化學(xué)材料包括亞硝酸鹽和無機(jī)銨鹽。亞硝酸鹽分子中氮 的氧化數(shù)是+3，處于中間氧化態(tài)，因而具有氧化與還原的雙重性質(zhì)，在酸性介質(zhì)中，其氧化 性較強(qiáng)，易得到電子形成N2 ；無機(jī)銨鹽分子中氮的氧化數(shù)是_3，在遇到強(qiáng)氧化劑時(shí)，易失去 電子被氧化成隊(duì)。在上述化學(xué)反應(yīng)中，亞硝酸鹽與無機(jī)銨鹽按等當(dāng)量進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)IL濃 度為1. Omol/L的亞硝酸鹽完全發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，可釋放出332. 6kJ熱量，使水溫升高79°C 以上；同時(shí)可釋放出ImolN2，生成氣體的重量約28. 0g，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(P = 101. 325kPa, T = 298. 15K)下的體積為22. 4L。(2)催化劑濃度的影響本實(shí)驗(yàn)采用的含氨基氮的化合物(NH4Cl)和亞硝酸堿金屬鹽(NaNO2)所配制的溶 液具有很強(qiáng)的緩沖性。實(shí)驗(yàn)過程中，需要加入催化劑引發(fā)反應(yīng)的進(jìn)行。因?yàn)槿芤褐泻邪被?氮的化合物，如果用堿金屬氫氧化物做催化劑，當(dāng)pH > 8時(shí)，堿金屬氫氧化物就會(huì)與含氨基 氮的化合物發(fā)生反應(yīng)，生成氨氣。也就是說PH值過高時(shí)，在沒有加熱的情況下反應(yīng)就會(huì)進(jìn) 行，且亞硝酸堿金屬鹽不參與反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是氨氣，而不是實(shí)驗(yàn)所需要的氮?dú)?。所以?shí)驗(yàn) 選用的催化劑應(yīng)該是一種酸液，它能在一定溫度條件下水解，釋放出H+，促使產(chǎn)氣劑發(fā)生反 應(yīng)。但酸液濃度又不能太高，使溶液PH值維持在3左右比較合適。因?yàn)樵诩铀嵋哼^程中， 如果酸液濃度很大，會(huì)造成瞬時(shí)局部濃度很大，酸液有可能與亞硝酸堿金屬鹽發(fā)生反應(yīng)，生 成有毒氣體一氧化氮和少量二氧化氮。反應(yīng)式為H++NCV1 = HNO2
2ΗΝ02ΟΗ20+Ν203ΟΗ20+Ν0 t +NO2 t一氧化氮遇空氣后變?yōu)榧t棕色的二氧化氮?dú)怏w，這也是檢驗(yàn)是否有一氧化氮生成 的一個(gè)簡單易行的方法。因此要得到單純的目標(biāo)產(chǎn)物氮?dú)?，就必須?yán)格控制反應(yīng)溶液的PH 值，避免或使雜質(zhì)氣體的生成降低到最少。實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別選用催化劑A和催化劑B，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行產(chǎn)氣實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩 種催化劑進(jìn)行篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出催化劑B的催化效果明顯比催化劑A好，這是由于催化劑B屬于 弱酸性物質(zhì)，在反應(yīng)過程中隨H+的消耗，能不斷緩慢的釋放出新的H+，使pH值上升較慢。而 催化劑A屬于強(qiáng)酸性物質(zhì)，反應(yīng)時(shí)基本上完全電離成離子狀態(tài)，致使H+消耗后沒有新的H+ 補(bǔ)充，PH值上升較快，因此反應(yīng)速率較慢。此外，能緩慢釋放H+的物質(zhì)還包括有醋酸甲酯、 醋酸乙酯和能緩慢水解的酸酐等。在以下實(shí)驗(yàn)中均用催化劑B作催化劑。實(shí)驗(yàn)時(shí)先分別稱取5. 35gNH4Cl和6. 9gNaN02，溶于IOOml水中并置于反應(yīng)瓶內(nèi)，然 后將反應(yīng)瓶放入50°C恒溫水浴中，再加入催化劑，通過改變催化劑在反應(yīng)液中的濃度(實(shí) 驗(yàn)中催化劑濃度均指質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)來確定其對(duì)反應(yīng)速率的影響。結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，隨著催化劑濃度的增大，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)氣量逐漸增多，反應(yīng)速 率加快。但在其他條件不改變的情況下，催化劑對(duì)產(chǎn)氣量的影響限制在一定范圍之內(nèi)，超過 這一范圍，催化劑的作用將不再明顯。在實(shí)驗(yàn)所處條件下，催化劑濃度為2%時(shí)可取得最佳 反應(yīng)效果。實(shí)驗(yàn)中將反應(yīng)4h后得到的總氣體量規(guī)定為最終產(chǎn)氣量，即反應(yīng)進(jìn)行較完全，已基 本處于停止的狀態(tài)下所得到的氣量。表1記錄的是不同催化劑濃度下的最終產(chǎn)氣量，從表 中可以看出，催化劑濃度對(duì)最終產(chǎn)氣量的影響幅度不是很大，一般情況下可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下產(chǎn)氣量的80%以上。表1催化劑濃度與最終產(chǎn)氣量的關(guān)系
權(quán)利要求
1.自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，其特征在于，包括以下步驟(a)確定反應(yīng)原料為NH4Cl和NaNO2,摩爾濃度比為0.8 1. 2 1. 4 0.9 ；(b)催化劑濃度為1.8% 2. 5% ；(c)反應(yīng)起始溫度為50°C以上；(d)在此條件下，反應(yīng)產(chǎn)生的主要?dú)怏w為N2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，其特征在于，所述步驟(a)中摩爾濃度比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，其特征在于，所述步驟(b)中催化劑濃度為2% 2.3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，其特征在于，所述步驟 (b)中催化劑濃度為2%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自生氣泡沫體系的自生氣反應(yīng)配方，包括以下步驟確定反應(yīng)原料為NH4Cl和NaNO2，摩爾濃度比為0.8∶1.2～1.4∶0.9；催化劑濃度為1.8％～2.5％；反應(yīng)起始溫度為50℃以上；在此條件下，反應(yīng)產(chǎn)生的主要?dú)怏w為N2。該產(chǎn)氣反應(yīng)不僅成本低，產(chǎn)氣效率高，產(chǎn)生無毒無害的N2惰性氣體，不會(huì)污染環(huán)境，并且具有明顯的對(duì)體系增熱、升壓的特性，適合在密封性相對(duì)較好的低滲透地層使用。
文檔編號(hào)C09K8/528GK102086388SQ20091021662
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者黃友華 申請(qǐng)人:武侯區(qū)巔峰機(jī)電科技研發(fā)中心