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通过在普通酸液体系中加入纳米材料和特殊的表面活性剂,在不增加酸液粘度的情况下制备一种低粘低阻纳米缓速酸,可大幅降低酸岩反应速率,增加酸蚀有效作用距离,达到提高单井产量的目的。本文以泡沫酸为研究对象,通过研究纳米颗粒与表面活性剂协同稳泡理论,分析固体颗粒特性与表面活性剂的匹配规律及相互作用机制,探究固体颗粒对泡沫液膜的增强作用,从而优选纳米颗粒,并对其进行改性;通过对酸液体系表面活性剂中间体AMD的合成,进而合成性能匹配的表面活性剂YFP,形成固体颗粒强化泡沫酸关键技术,借助少量降阻剂实现有效减阻,构筑新型低粘低阻缓速酸液体系。主要研究如下:(1)以脂肪酸和N,N-二甲基丙二胺为原料进行酰胺化缩合反应制备中间体AMD,与氯乙酸钠亲核取代反应,合成了一种具有良好的起泡能力和稳泡能力的甜菜碱型两性表面活性剂YFP。采用红外光谱FT-IR和核磁共振氢谱~1HNMR对中间体AMD和表面活性剂YFP结构进行确认,探讨了反应温度、反应物摩尔比、催化剂浓度及反应时间对脂肪酸转化率的影响,结果表明,温度控制在160~170℃、脂肪酸与N,N-二甲基丙二胺的最佳物质的量比为1:1.1、催化剂质量分数为0.2%、最佳反应时间为8小时。分析了酸液表面活性剂合成的影响因素,并对酸液表面活性剂YFP产品性能、最佳起泡浓度、耐矿化度、耐温性能进行评价,结果显示最优化反应条件为:溶剂比例1:1,叔胺与氯乙酸钠摩尔比1:1.05,最佳反应温度为85℃,反应时间为7h,起泡浓度为0.3~0.5%较为合适,当矿化度为150000mg/L时半衰期最大,并且在清水和酸液中都具有良好的热稳定性能。(2)加入纳米二氧化硅后,与酸液起泡剂YFP产生协同增效,形成较为致密的泡沫,泡沫体积出现不同程度的下降,半衰期延长。加入1.0%的纳米材料后,20%HCl加0.5%YFP溶液,其泡沫体积395mL(不加纳米材料500mL),半衰期为14min(不加纳米材料8min)(3)为进一步提高纳米材料与酸液起泡剂的协同增效作用,使用硅烷偶联剂KH570、A172、A171、A151对纳米二氧化硅进行改性,实验表明KH570改性后的纳米二氧化硅提高泡沫性能最优,最佳反应条件为0.3%KH570,改性后接触角为46°,添加到酸液中可有效提高泡沫半衰期(8.1min到25min),泡沫高度基本不变(400mL到385mL)。讨论了纳米颗粒粒径和浓度对泡沫稳定性能的影响,工业实际出发优选粒径为20nm、浓度为1.0%。(4)由以上确定缓速酸液的基本配方为20%HCl+0.5%YFP+1.0%纳米二氧化硅,进一步考察了缓速酸与缓蚀剂、铁离子稳定剂、助排剂、减阻剂的配伍性能,结果显示:缓速酸与各项配伍性能良好,最佳酸液体系配方为:0.5%酸液起泡剂YFP+1.0%纳米二氧化硅+20%HCl+1.5%缓蚀剂+1.0%铁离子稳定剂+0.5%助排剂+0.2%减阻剂。通过静态溶蚀实验和动态溶蚀实验与酸岩反应动力学分析发现,在20%HCl中配制0.5%酸液起泡剂YFP,对比加入1.0%纳米二氧化硅后90℃下岩心平均静态反应速率下降5.4倍,平均动态反应速率下降11.9倍。