盐酸-壬基酚聚氧乙烯醚-乙醇复合体系延缓碳酸盐岩基质酸化的岩心驱替分析与性能评价

本研究针对碳酸盐岩酸化过程中盐酸(HCl)高反应性导致的近井地带快速消耗问题，开发了含乙醇和壬基酚聚氧乙烯醚(NPEs)的缓速酸体系(RAS)。通过岩心驱替实验证实，该体系在保持与15% HCl相近的突破孔隙体积(PVbt)同时，将注入速率降低4-8倍，形成更优的蚓孔形态，并展现48%-54.5%的缓蚀率及抑制重油乳化的特性，为碳酸盐岩储层增产提供了新型低成本解决方案。

　　

在能源需求持续增长的背景下，碳酸盐岩储层作为全球重要油气资源，其高效开发面临严峻挑战。这类储层固有的复杂孔隙结构常导致近井地带渗透率受损，而传统盐酸(HCl)酸化虽能溶解基质形成增产通道，却因反应速率过快造成设备腐蚀、酸液无效消耗等问题。现有缓速技术如乳化酸、胶凝酸等又存在成本高、稳定性差或造成二次伤害等缺陷，亟需开发新型高效酸化体系。

针对这一技术瓶颈，巴西联邦大学里奥格兰德北分校（UFRN）的研究团队创新性地将非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(NPEs)与乙醇复配，构建了新型缓速酸体系(RAS)。通过岩心驱替实验、腐蚀速率测试和乳化稳定性分析等系统研究，发现该体系在保持15% HCl溶解能力的同时显著延缓反应动力学，相关成果发表于《Geoenergy Science and Engineering》。

研究采用三大关键技术方法：1) 基于不同乙氧基化度(11/40/100EO)的NPEs构建多元缓速酸体系；2) 通过高温高压岩心驱替装置测定突破孔隙体积(PV_bt)和蚓孔形态；3) 结合旋转挂片法和光学显微镜评估缓蚀性能与乳化行为。实验选用重油样品(API度<22)和碳酸盐岩岩心模拟真实储层条件。

材料与方法
研究采用15% HCl作为基础酸液，分别与NP 11EO、NP 40EO和NP 100EO三种表面活性剂及乙醇复配。通过测定界面张力、接触角等参数验证流体改性效果，并采用X射线衍射分析反应产物。

结果与讨论
核心发现显示：含40EO的RAS体系表现最优，在0.5-2 mL/min注入速率下，PV_bt值较纯HCl仅增加7.3%，却使有效作用距离提升3倍。显微CT显示其产生直径均匀(152±18 μm)的蚓孔网络，而对照组的蚓孔则呈现不规则分支。乙醇的加入使NPEs浊点温度提升27°C，确保高温下仍保持界面活性。

结论
该研究证实：1) 乙氧基化度显著影响缓速效果，40EO的NPEs在扩散系数与吸附性间取得最佳平衡；2) 乙醇协同作用使酸岩反应活化能提高41.5 kJ/mol；3) 体系可将重油-HCl乳液稳定性降低83%，同时钢材腐蚀速率控制在0.053 mm/a。这些发现为碳酸盐岩储层提供了兼具经济性和高效性的酸化新方案，其简易配制特点尤其适用于海上油田作业。

研究团队特别指出，未来工作将聚焦于极端温度(>120°C)储层的配方优化，并探索生物基表面活性剂的替代潜力。该成果不仅推进了酸化理论认识，其揭示的"分子结构-性能"关系更为功能化流体设计提供了新范式。