В статье представлены результаты экспериментального изучения влияния следового количества глинистых примесей сепиолита/палыгорскита на кинетику реакции соляной кислоты с доломитами. Исследования проведены с использованием реактора с вращающимся диском при температуре 30 °С и давлении 10 МПа, что обеспечивало сохранение углекислого газа, образующегося при взаимодействии кислоты с породой, в растворенном виде. Установлено, что кислотное растворение доломитов, не содержащих глинистые примеси, характеризуется высокими значениями скорости и коэффициента диффузии, сравнимыми с характеристиками для известняков. В то же время, наличие незначительного количества глин приводит к уменьшению скорости реакции на порядок. Исследования с помощью растрового электронного микроскопа показали, что на поверхности образцов образуется слой вещества, сформированный преобразованными остатками глин. Наличие этого слоя препятствует доступу кислоты к поверхности породы и значительно уменьшает скорость ее растворения. Обнаруженный эффект влияния глин на кислотное растворение карбонатов является малоизученным, а для случая сепиолита/палыгорскита описан впервые. Полученные данные могут быть использованы при планировании солянокислотных обработок и построении более точного дизайна операции. Кроме того, результаты исследований призваны стимулировать поиск новых кислотных составов и режимов обработки карбонатных пород в присутствии глинистых примесей.
Список литературы
1. Hoefner M.L., Fogler H.S. Pore evolution and channel formation during flow and reaction in porous media // AIChE Journal. – 1988. – Vol. 34. – № 1. – P. 45–54. - https://doi.org/10.1002/aic.690340107
2. Fredd C.N., Fogler H.S. Influence of transport and reaction on wormhole formation in porous media // AIChE Journal. 1998. – Vol. 44. – № 9. – P. 1933–1949. - https://doi.org/10.1002/aic.690440902
3. Обоснование оптимальной рецептуры кислотного состава и параметров кислотного воздействия с использованием физико-математического моделирования / А.А. Мещеряков [и др.]. // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 8. – С. 104–109. - https://doi.org/10.24887/0028-2448-2023-8-104-109
4. Taylor K.C., Nasr-El-Din H.A. Measurement of Acid Reaction Rates with the Rotating Disk Apparatus // Journal of Canadian Petroleum Technology. – 2009. –
Vol. 48. – № 6. – P. 66–70. - https://doi.org/10.2118/09-06-66
5. Экспериментальное изучение скорости растворения карбонатных пород в кислотных жидкостях для гидроразрыва пласта / В.Г. Салимов [и др.]. // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 1. – С. 68–71.
6. Lund K., Fogler H.S., McCune C.C. Acidization—I. The dissolution of dolomite in hydrochloric acid // Chemical Engineering Science. – 1973. – Vol. 28. – № 3. –
P. 691–700. - https://doi.org/10.1016/0009-2509(77)80003-1
7. Acidization—II. The dissolution of calcite in hydrochloric acid / K. Lund [et al.]. // Chemical Engineering Science. – 1975. – Vol. 30. – № 8. – P. 825–835. - https://doi.org/10.1016/0009-2509(75)80047-9
8. Reaction Kinetics of Gelled Acids With Calcite / H.A. Nasr-El-Din [et al.] // SPE-103979-MS. – 2006. - https://doi.org/10.2118/103979-MS
9. An experimental investigation into the effect of pore size distribution on the acid-rock reaction in carbonate acidizing / H. Yoo [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2019. – Vol. 180. – P. 504–517. - https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.05.061
10. An experimental study on acid-rock reaction kinetics using dolomite in carbonate acidizing / H. Yoo [et al.] // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2018. – Vol. 168. – P. 478–494. - https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.05.041
11. Taylor K.C., Nasr-El-Din H.A., Mehta S. Anomalous Acid Reaction Rates in Carbonate Reservoir Rocks // SPE Journal. – 2006. – Vol. 11. – № 4. – P. 488–496. - https://doi.org/10.2118/89417-PA
12. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. 3-е изд., испр. и доп. М.-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2016.
13. Nagy B., Bradley W.F. The structural scheme of sepiolite // American Mineralogist. – 1955. – Vol. 40. – № 9–10. – P. 885–892. - https://doi.org/10.1180/claymin.1954.002.12.15
14. Alver B.E., Sakızcı M. Ethylene Adsorption on Acid-Treated Clay Minerals // Adsorption Science & Technology. – 2012. – Vol. 30. – № 3. – P. 265–273. - http://doi.org/10.1260/0263-6174.30.3.265
15. CO2 Adsorption of Materials Synthesized from Clay Minerals: A Review / N. Chouikhi [et al.] // Minerals. – 2019. – Vol. 9. – № 9. – 514 р. - https://doi.org/10.3390/min9090514
