2.2無機礦物的酸蝕解堵效果

圖3為單組份酸作用下無機礦物溶蝕試驗記錄，圖4為無機礦物溶蝕率。由圖4可知，氫氟酸對2種無機礦物樣品溶蝕效果最佳，質量分數為15%的氫氟酸對1號無機礦物樣品的溶蝕率最高達40.2%，平均為37.3%；質量分數為15%的氫氟酸對2號無機礦物樣品的溶蝕率最高達59.5%，平均為56.6%。這是由於氫氟酸專適用於矽質物等砂岩地層的酸化，氫氟酸對無機礦物的溶蝕速度很快，但是這會導致酸液作用時間短、酸化距離近的缺點。鹽酸溶蝕無機礦物能力較氫氟酸弱、較乙酸溶蝕能力強，質量分數為15%的鹽酸對1號無機礦物樣品的溶蝕率最高達31.8%，平均為27.7%；質量分數為15%的鹽酸對2號無機礦物樣品的溶蝕率最高達57.5%，平均為54.6%，可見鹽酸對無機礦物有較高的溶蝕率，且具有成本低、生成物可溶、氫離子濃度高的優點。雖然乙酸較鹽酸與氫氟酸對無機礦物溶蝕率低的多，但是乙酸是有機酸，為弱酸，具有緩慢釋放氫離子的效果，具有緩速性起酸蝕緩速效果，可延長酸液有效距離。

圖3單組份酸作用下無機礦物溶蝕試驗

圖4單組份酸作用下無機礦物溶蝕率

通過單組份酸溶蝕試驗，2種無機礦物樣品均呈現出酸液濃度越高溶蝕效果越好的趨勢，隨著酸液濃度逐漸增長，溶蝕率增長速率減緩。當酸液質量分數超過12%時，無機礦物溶蝕效果變化不顯著。因此考慮酸液用量、價格、對煤基質危險汙染性等因素，選用質量分數為12%時的酸液溶蝕2種無機礦物樣品均為高性價比的選擇。

為了融合多種單組份酸的性能特點，多組分酸將鹽酸、氫氟酸、乙酸3種酸混合一起。如圖5所示，混合多組分酸液有效增強了無機礦物的溶蝕率，混合酸對1號樣品溶蝕率普遍在40%～60%，對2號樣品溶蝕率普遍在50%～80%。因此，選用多組分混合酸作為泡沫酸中起溶蝕效果的酸蝕劑效果更優。綜合鹽酸與氫氟酸的高溶蝕能力，鹽酸提供高濃度氫離子以充分發揮氫氟酸強溶蝕能力與乙酸的緩速、緩蝕性能，由此確定了多組分酸液質量分數為12%時，1號樣品選用乙酸、鹽酸、氫氟酸質量比=2∶1∶1的複配酸液酸蝕效果最佳，對1號樣品溶蝕率最高可達69.1%，平均溶蝕率為61.7%；2號樣品選用乙酸、鹽酸、氫氟酸質量比=1∶1∶1複配酸液酸蝕效果最佳，溶蝕率最高可達82.1%，平均溶蝕率為75.9%。

圖5多組份酸作用下無機礦物溶蝕率

采用ASAP2460全自動比表麵積與孔隙度分析儀測定采集無機礦物比表麵積與孔隙體積。表3為多組分酸液酸蝕處理2種無機礦物前後測算結果。1號無機礦物酸蝕處理後比表麵積增長4.539倍，孔體積增長約3.636 9倍；2號無機礦物酸蝕處理後比表麵積增長2.418 8倍，孔體積增長2.457倍。因此酸蝕作用對無機礦物的溶蝕與解堵疏通作用顯著。

表3酸蝕前後無機礦物比表麵積與孔體積

圖6為無機礦物樣品酸蝕前後電鏡掃描圖，1號樣品酸蝕前顆粒呈團聚黏連狀，酸蝕後大多堆積體被處理削蝕為平滑平麵，表觀形貌出現多處酸蝕蚓孔並有明顯的酸蝕裂縫，鑲嵌在表麵的細粒形態微小顆粒可能為未被酸蝕的礦物質。2號樣品表觀結構似海綿網狀，酸蝕後多孔結構形貌被處理為鱗片狀碎屑，出現少量的酸蝕微裂縫與微孔。酸蝕作用對2種樣品表觀形貌均有較大蝕刻改變。

圖6無機礦物樣品酸蝕前後電鏡掃描

酸洗低產井與煤層氣井的投產措施酸化壓裂一樣，既能一定程度解除堵塞物，也潛在著對儲層造成新傷害的危險。經檢測酸蝕後殘渣主要成分為石英、矽酸二鈣與方解石，均為對地層與煤層氣井管道無害的物質。而殘留酸溶液中存在陽離子Ca2+、Al3+、Si4+、Fe2+、Fe3+、Na+，陰離子CH3COO−、F−、Cl−等，其中氟離子含量遠低於國家關於礦井水的氟含量標準，因此殘酸液體對煤基質的汙染也是十分微小的。

3.泡排作用下無機礦物的攜帶運移排出特性

常規土酸等混合酸用於解除低產煤層氣井近井地帶的損害，籠統酸化容易在高滲地層形成指進效應影響酸化效果。而泡排作用下的泡沫酸使用酸液作為連續相，以起泡劑生成的泡沫作為分散相，由於緩蝕效果好、潤濕攜帶能力強、布酸均勻、氫離子傳遞速度慢、利於返排等諸多優於常規酸液的特點，可有效達到深部酸化、提高酸化效率的目的。起泡劑作為表麵活性劑中的一種，一方麵能降低氣−液界麵表麵張力，容易形成泡沫分散體係，另一方麵可降低無機礦物與液體表麵接觸角，提高攜帶無機礦物表麵的潤濕性，促進黏附在泡沫表麵的懸浮無機礦物的攜帶運移效果。

3.1試驗方案

1)以1號無機礦物為例，在模擬井筒底部加入適量無機礦物和清水，並優選酸蝕解堵劑溶液倒入無機礦物懸濁液中，以15 mL/min的速度從井筒底部持續注入N2。

2)向不同濃度酸蝕解堵劑溶液中分別加入質量分數為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的3種常用表麵活性劑劑QPJ-01(BS-12)、QPJ-02(APG)、QPJ-03(AEO)作為起泡劑進行複配，觀察記錄起泡程度，泡排1 min後收集模擬井筒攜粉泡沫，稱量相同體積泡沫烘幹後無機礦物含量，並采用粉塵形貌分散測試儀測算泡沫攜帶排出無機礦物粒徑。

3)當泡沫充滿井筒高度後停止注氣，記錄泡沫高度衰減至一半所需要的時間，重複試驗結果取平均值。將優選的起泡劑與酸液複配的解堵劑溶液進行注氣泡排，注氣停止後在4、8、12 h收集量筒底部無機礦物量進行稱重，測算不同溶蝕時間內的溶蝕率。

4)重複步驟3)，待注氣泡排停止一段時間後進行二次注氣，在4、8、12 h時測算無機礦物溶蝕率。