一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法和装置与流程

    专利2025-05-02  11


    本发明涉及碳酸盐岩孔隙演化,尤其涉及一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法和装置。


    背景技术:

    1、碳酸盐岩是十分重要的油气储集体,碳酸盐岩的主要造岩矿物,如方解石和白云石都属于易溶矿物,在沉积-成岩过程中极其容易受各类流体改造而形成不同储集空间,如晶间溶孔、粒间溶孔、窗格孔等。因此,通过溶蚀模拟实验直接揭示碳酸盐岩储层的孔隙演化成为研究碳酸盐岩储层的有力手段。

    2、前期不少学者开展了从白云石单矿物到不同岩相组合、从不同环境条件(温度、压力、流体、流速等)对溶蚀效应的影响到溶蚀前后白云石形貌和孔隙对比的系列实验,取得了积极认识。但是,这些研究存在以下不足:第一,对孔隙的观察只有溶蚀前后两个端点的对比,缺少溶蚀中间过程孔隙变化的研究;第二,溶蚀主要通过化学分析溶蚀溶液中ca2+、mg2+离子浓度的变化,间接推算白云石的溶蚀量和溶解速率,缺乏监测孔隙演化的直接手段;第三,受限于样品尺度、视野和仪器分辨率的限制,只能对样品局部微小区域进行观察,缺少对样品孔隙系统宏观全局的把握。

    3、储层岩石孔隙中会充填、吸附各种带电流体,如卤水、有机酸等。受孔隙结构影响,带电流体在磁场、电场作用下的共振幅度、弛豫时间、电导率等电、磁响应特征不尽相同。目前,核磁共振(nuclear magnetic resonance,nmr)在石油地质领域主要是通过对比岩心(饱和盐水)离心前后流体饱和度及t2(横向弛豫时间)分布的差异,研究孔隙的连通性和孔径分布。频谱激发极化法(spectral induced polarization,sip)在石油地质领域应用较少,公开报导中主要用于固体矿产找矿领域;或者主要作为一种地球物理手段,用于含水介质,如岩石、土壤等的介质间电性差异性研究。尚无公开文献将两者联合用于碳酸盐岩(本次发明主要为白云岩)酸溶过程中孔隙演化研究。因此,可以在碳酸盐岩酸-岩溶蚀反应过程中,利用nmr和sip监测储层岩石的电性、磁性变化,以反馈储层岩石的孔隙演化特征。


    技术实现思路

    1、本发明目的在于提供一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法和装置,联合nmr和sip利用饱含流体(盐水、酸等)后的储层岩在磁场和电场作用下不同的响应特征,可快速、无损、原位地对整个样品的孔隙系统进行测量。对碳酸盐岩溶蚀过程中不同的孔隙结构变化进行反演和定量表征,可以揭示碳酸盐岩储层的孔隙演化规律,确定优质碳酸盐岩储层孔隙发育的主控因素。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    2、一方面,本发明提供了一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法,所述方法包括:

    3、挑选不同孔隙类型和不同物性储层的样品;

    4、向所述样品输入卤水溶液后,进行nmr和sip背景值测试;

    5、向所述进行nmr和sip背景值测试后的样品输入酸溶液,并进行nmr和sip测试,得到不同批次酸溶反应的孔隙特征nmr和sip测试值;

    6、基于所述孔隙特征nmr和sip测试值,对碳酸盐岩孔隙特征演化定量表征及孔隙发育主控因素判定。

    7、进一步地,所述得到不同批次酸溶反应的孔隙特征nmr和sip测试值后还包括如下步骤:

    8、当所述nmr和sip测试值持续稳定时,结束溶蚀实验。

    9、进一步地,所述的挑选不同孔隙类型和不同物性储层样品的具体步骤为:

    10、观察手标本的岩性和孔隙发育特征,初步选取代表性样品;

    11、对所述代表性样品进行柱塞取样,得到柱塞样品;

    12、对所述代表性样品进行岩石薄片切片并制作成岩石铸体薄片;

    13、对所述柱塞样品进行孔隙度和渗透率测试;

    14、基于所述岩石铸体薄片进行样品孔隙类型分类;

    15、基于所述孔隙度、渗透率测试和孔隙类型分类,得到不同孔隙类型和不同物性储层样品。

    16、进一步地,所述的向所述样品输入卤水溶液后,进行nmr和sip背景值测试的具体步骤为:

    17、将所述样品进行预处理,得到净化后样品;

    18、向所述净化后样品输入卤水溶液,得到饱含卤水的样品溶液;

    19、对所述饱含卤水的样品溶液进行nmr和sip背景值测试。

    20、进一步地,所述卤水溶液具有如下特征:

    21、所述卤水为cacl2、nacl、kcl或na2so4中的一种;

    22、所述卤水溶液的输入流速为0.01~0.1ml/min,温度为25~40℃,盐度为0.001~0.01s/m,输入体积为50ml。

    23、进一步地,所述酸溶液为乙酸、稀盐酸、稀硫酸或草酸中的一种。

    24、基于上述方法,另一方面,本发明提供了一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的装置,所述装置包括:样品溶液输入单元、样品溶液处理单元和溶液输出承接器;其中,

    25、所述样品溶液输入单元通过第二阀门与样品溶液处理单元连接;

    26、所述样品溶液处理单元通过第三阀门与溶液输出承接器连接。

    27、进一步地,所述样品溶液输入单元包括溶液输入承接器、溶液输入泵、单向阀和轴向压力泵;其中,

    28、所述溶液输入承接器设置为敞口,通过管道与溶液输入泵的一端连接;所述溶液输入泵的另一端通过第一阀门与单向阀连接;所述单向阀的一端与轴向压力泵连接。

    29、进一步地,所述样品溶液处理单元包括溶液预热腔室、样品腔室和过滤器;其中,

    30、所述溶液预热腔室的一端通过第二阀门与样品溶液处理单元连接;所述溶液预热腔室的另一端与样品腔室的一端连接,所述样品腔室的另一端与过滤器的一端连接;所述过滤器的另一端通过第三阀门与溶液输出承接器连接。

    31、进一步地,所述溶液预热腔室设置有第一温度控制器;所述样品腔室设置有第二温度控制器和围压控制器。

    32、本发明的技术效果和优点:

    33、第一,本发明将nmr和sip联合用于碳酸盐岩酸溶过程的实验流程和技术标准。

    34、第二,本发明将nmr和sip的电信号、磁信号用于解释碳酸盐岩酸溶过程中孔隙演化的解释图版和对应理论模型,如dbl(diffusion boundary layer,扩散边界层)模型。

    35、第三,本发明对不同孔隙、不同岩性碳酸盐岩酸溶过程中,解释了nmr和sip对孔隙变化的响应特征,确定了不同响应特征反馈的控制因素。

    36、第四,发明了一套基于nmr和sip监测碳酸盐岩溶蚀过程的硬件仪器。

    37、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。



    技术特征:

    1.一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述得到不同批次酸溶反应的孔隙特征nmr和sip测试值后还包括如下步骤:

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的挑选不同孔隙类型和不同物性储层样品的具体步骤为:

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的向所述样品输入卤水溶液后,进行nmr和sip背景值测试的具体步骤为:

    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述卤水溶液具有如下特征:

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,

    7.一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的装置,用于实现权利要求1-6任意一项所述的方法,其特征在于,所述装置包括:样品溶液输入单元、样品溶液处理单元和溶液输出承接器(14);其中,

    8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述样品溶液输入单元包括溶液输入承接器(1)、溶液输入泵(2)、单向阀(4)和轴向压力泵(5);其中,

    9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述样品溶液处理单元包括溶液预热腔室(8)、样品腔室(10)和过滤器(12);其中,

    10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述溶液预热腔室(8)设置有第一温度控制器(7);所述样品腔室(10)设置有第二温度控制器(9)和围压控制器(11)。


    技术总结
    本发明公开了一种实时监测碳酸盐岩溶蚀过程中孔隙演化的方法和装置,涉及碳酸盐岩孔隙演化技术领域,所述方法包括:挑选不同孔隙类型和不同物性储层的样品;向所述样品输入卤水溶液后,进行NMR和SIP背景值测试;向所述进行NMR和SIP背景值测试后的样品输入酸溶液,并进行NMR和SIP测试,得到不同批次酸溶反应的孔隙特征NMR和SIP测试值;基于所述孔隙特征NMR和SIP测试值,对碳酸盐岩孔隙特征演化定量表征及孔隙发育主控因素判定。本发明联合NMR和SIP利用饱含流体后的储层岩在磁场和电场作用下不同的响应特征,可快速、无损、原位地对整个样品的孔隙系统进行测量。对碳酸盐岩溶蚀过程中不同的孔隙结构变化进行反演和定量表征,可揭示碳酸盐岩储层的孔隙演化规律。

    技术研发人员:倪新锋,张天付,黄理力,周进高,于洲,贺训云,付小东,韦东晓,黄冲,李东,王莹
    受保护的技术使用者:中国石油天然气股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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