酸化是指用酸或潜在酸处理油气储层,以恢复或增加油气层渗透率,实现油气井增产的一种技术,基质酸化作为碳酸盐岩油藏的开发过程中重要的改造和增产手段之一而得到广泛的应用。我国鄂北丘陵山区为严重缺水地区,针对于此将油气井增产的酸化技术应用于水井增产,开展基于水井增产的酸-岩间的相互作用机理研究。通过对基岩酸化形成蚓孔增大含水层渗透率,从而解决地区缺水问题,建立适合于碳酸盐岩基岩水井酸化增产酸液体系。常规的酸液体系在实际施工过程中存在反应速率过快、腐蚀性强、难以形成有效酸蚀蚓孔等问题;而以螯合剂为代表的环保酸体系对于碳酸盐岩酸化虽然能够形成有效的蚓孔和对金属的低腐蚀性,却由于其与灰岩的螯合作用缓慢,在实际工程需要更多的时间形成蚓孔,影响工程进程。在此,我们基于对湖北省宜昌市秭归地区宝塔组灰岩的理化性能进行研究分析,研究常规型酸液和环保型酸液对于低渗灰岩的相互作用机理并遴选出性能较优的酸液类型与浓度,构建适合基岩碳酸盐岩水井增产酸化工作液体系,为工程实际提供理论基础与技术支撑。论文分为六章,各章主要内容如下:第一章简要介绍论文的选题背景与研究意义,介绍了当前国内外碳酸盐岩基质酸化增产的技术水平,并说明了常规酸液进行酸化的弊端,提出了拟解决的关键问题与技术路线。第二章分析实验所用湖北省宜昌市秭归地区宝塔组灰岩的基本特征,对常规酸液和环保酸液的种类与应用进行了介绍,并评价了实验所用的螯合剂螯合能力。第三章研究了常规酸液对秭归宝塔组灰岩理化性能的影响。研究发现常规酸中盐酸、甲酸、磷酸对秭归宝塔组灰岩具有较高的溶蚀率,但同时对金属试片有着较强的腐蚀能力。在岩心流动实验中盐酸更易对岩样形成端面溶蚀,难以深入酸化。而乙酸对灰岩具有良好的缓速效果,并表现出对金属试片较低的腐蚀速率。在岩心流动实验中秭归灰岩在乙酸酸化后形成直径相对较小的蚓孔,且不易生成端面溶蚀。通过对常规酸液体系的优选评价实验,确定了适合于秭归低渗碳酸盐岩储层基质水井酸化增产的常规酸液体系配方为:8%盐酸+6%乙酸+0.2%LVCMC+0.1%水溶性咪唑啉。其对秭归宝塔组灰岩的酸化前后其渗透率增加了100~300倍,对标准金属腐蚀试片P110腐蚀24 h的腐蚀速率为0 g/(m2×h),缓蚀效果优异;利用CT扫描法对酸化后的岩样进行内部孔隙观察,发现该酸液体系明显增加了灰岩岩样的孔隙度,与前期实验结果基本吻合。第四章研究了环保型酸液对秭归宝塔组灰岩理化性能的影响。螯合酸GLDA、MGDA和可降解的有机强酸MSA(甲基磺酸)对秭归宝塔组灰岩具有良好的溶蚀效果。通过岩心流动实验对环保酸的实验研究发现:GLDA相较于MGDA更易在秭归宝塔组灰岩上形成蚓孔。通过对GLDA的浓度、p H值以及注入速度等对秭归宝塔组灰岩渗透率影响的实验研究发现:3%GLDA(p H=4,HAC)溶液在流速为1m L/min对秭归宝塔组灰岩的具有明显的增加渗透率的效果。通过对环保酸液体系的优选评价实验,确定了适合于秭归低渗碳酸盐岩储层基质酸化环保酸液体系为:7%MSA+3%GLDA(p H=4,HAC)。该体系对秭归宝塔组灰岩酸化后其渗透率增加了400倍左右,且在酸化后的岩样端面并未发现明显的端面溶蚀情况。其在不添加缓蚀剂的情况下,对金属试片P110仍具有良好的缓蚀效果。利用CT扫描法对酸化后的岩样进行内部孔隙观察,发现该酸液体系明显增加了岩样的孔隙度,与前期实验结果基本吻合。第五章对全文进行了总结,提出了论文的主要创新点和进一步研究思路。本文的主要创新点有:(1)基于室内实验,研究了低腐蚀、可生物降解的螯合酸GLDA(谷氨酸N,N-二乙酸)和有机酸MSA(甲基磺酸)对秭归宝塔组灰岩的溶解机理以及对金属的腐蚀机理,并研究确定了螯合酸对秭归宝塔组灰岩的酸化过程中最佳流速和浓度。(2)从室内实验的角度,研究常规型和环保型酸液与低渗秭归宝塔组灰岩之间的相互作用,并依此构建出适合我国鄂北丘陵山区或其他地区代表性低渗碳酸盐岩基岩水井增产的两套酸液体系。