發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層改造技術(shù)，特別是一種碎肩巖儲(chǔ)層改造時(shí)發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層改造技術(shù)是石油與天然氣生產(chǎn)過(guò)程中常用的增產(chǎn)技術(shù)之一，其中對(duì)較為致密的碎肩巖儲(chǔ)層進(jìn)行酸化溶蝕以提高儲(chǔ)層物性是儲(chǔ)層改造提高采收率的重要手段之一。酸化改造方法是將配置的酸液注入儲(chǔ)層中，通過(guò)酸液對(duì)儲(chǔ)層中的部分礦物進(jìn)行溶蝕達(dá)到提高儲(chǔ)層物性的目的，從而提高油氣井的采收率(王艷偉等，超深井酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用——以塔河油田奧陶系油藏為例，v22，n6，p.524-526,2001)。近年來(lái)，較多的研究成果顯示，在一定地質(zhì)條件下，注入的酸液與儲(chǔ)層巖石礦物之間可能會(huì)發(fā)生“酸敏”作用，即酸液與巖石礦物相互作用后不僅未能提高儲(chǔ)層物性，并且反應(yīng)可能會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層的孔隙喉道發(fā)生堵塞效應(yīng)，以致物性降低，從而造成儲(chǔ)層傷害(黃成剛等.咸化湖盆中酸性流體對(duì)碎肩巖儲(chǔ)層的改造作用，地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，v36，n3，p52-61，2014 ;黃成剛等，咸化湖盆碎肩巖儲(chǔ)層中鐵白云石的溶蝕作用模擬實(shí)驗(yàn)研究，石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，v36，n5，p.650-655，2014 ;曹正林等，高溫高壓下碎肩巖儲(chǔ)層中石膏溶解對(duì)方解石沉淀的影響，石油學(xué)報(bào)，v35,n3，p.450-454,2014)。發(fā)生“酸敏”的原理是:部分碎肩巖儲(chǔ)層中含有的蒙皂石或伊蒙混層在一定條件下會(huì)向伊利石轉(zhuǎn)化，生成的纖細(xì)狀伊利石堵塞孔隙喉道從而產(chǎn)生酸敏現(xiàn)象(黃成剛等.咸化湖盆儲(chǔ)層中咸水流體與巖石礦物相互作用實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究，礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，ν34，η2，ρ.345-350,2015)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:KNaCa2Mg4Fe4Al14Si3S01Q。(0H) 2。.10H20 (蒙皂石)+4.5K++8A13+— K5.5Mg2FeL5Al22Si350100 (0H) 2。(伊利石)+Na++2Ca2++2.5Fe3++2Mg2++3Si4++10H20o該反應(yīng)開(kāi)始大量發(fā)生時(shí)的臨界溫度即為酸敏的門限溫度。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，在對(duì)進(jìn)行碎肩巖儲(chǔ)層酸化改造前，無(wú)法預(yù)知該儲(chǔ)層段是否會(huì)發(fā)生酸敏效應(yīng)，僅通過(guò)注酸后的一定時(shí)間內(nèi)油氣產(chǎn)量的變化特征來(lái)判斷儲(chǔ)層是否發(fā)生了酸敏效應(yīng)(李永太等，安塞油田三疊系延長(zhǎng)組特低滲透油藏增產(chǎn)技術(shù)，石油勘探與開(kāi)發(fā)，v33，n5，p.638-642，2006)，更無(wú)法預(yù)測(cè)酸敏發(fā)生的門限溫度。眾所周知，不同地區(qū)的碎肩巖儲(chǔ)層中蒙皂石和伊蒙混層的相對(duì)含量和總含量均有所不同，因此每個(gè)研究區(qū)塊發(fā)生酸敏的門限溫度也不同。針對(duì)儲(chǔ)層發(fā)生酸敏的門限溫度的分析，截至目前，尚未見(jiàn)到文獻(xiàn)公開(kāi)報(bào)道解決這一難題的方法和途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]近年來(lái)，隨著高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置的發(fā)明，使得模擬地層條件下的巖石礦物與酸液之間的化學(xué)反應(yīng)成為現(xiàn)實(shí)，借助該實(shí)驗(yàn)裝置可以通過(guò)高溫高壓實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬儲(chǔ)層改造時(shí)的酸化反應(yīng)，從而獲取實(shí)驗(yàn)后的生成物溶液中的離子濃度(電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析，ICP-0ES)，進(jìn)一步研究其變化規(guī)律，因酸敏反應(yīng)方程式中的K+、Na\ Fe2\ Mg' Ca2+容易受到長(zhǎng)石、鐵方解石和鐵白云石溶解作用的影響，因此Si4+成為首選的最準(zhǔn)確的指示標(biāo)志，由此可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)生成物溶液中Si4+離子濃度的變化規(guī)律來(lái)分析酸敏發(fā)生的門限溫度。
[0005]本發(fā)明提供了一種發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法，所述發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法包括:
[0006]在預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)選取η個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)，其中i為1，2...，η ;
[0007]根據(jù)各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)、待測(cè)巖樣所在地區(qū)的平均地表溫度Τ。及地溫梯度△ t，計(jì)算各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地層埋深H1:
[0008]H,= (Tx- T0)/AtX100 ；
[0009]獲取各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)^對(duì)應(yīng)的地層埋深H i下的實(shí)測(cè)地層壓力P 1；
[0010]將所述待測(cè)巖樣放入高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置的反應(yīng)釜中，向高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置通入有機(jī)酸溶液，使所述有機(jī)酸溶液在各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)!\及實(shí)測(cè)地層壓力P i條件下與所述待測(cè)巖樣反應(yīng)一預(yù)設(shè)時(shí)間，并獲取各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)!\及其對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)地層壓力P i條件下的實(shí)驗(yàn)生成物溶液；
[0011]分別對(duì)各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)！\及其對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)地層壓力P i條件下的實(shí)驗(yàn)生成物溶液進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析，獲取各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)！\及其對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)地層壓力P ,條件下實(shí)驗(yàn)生成物溶液中的Si4+濃度；
[0012]根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)的Si4+濃度繪制出離子濃度隨溫度變化的曲線，按照實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)從小到大的順序，在所述曲線上判斷相鄰實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)T1+1與Τ都Si 4+濃度的比值，并以所述比值第一次超過(guò)預(yù)設(shè)值的實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)?\作為發(fā)生酸敏的門限溫度。
[0013]在一實(shí)施例中，使所述有機(jī)酸溶液在各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)!\及實(shí)測(cè)地層壓力P i條件下與所述待測(cè)巖樣反應(yīng)一預(yù)設(shè)時(shí)間，包括:調(diào)節(jié)所述待測(cè)巖樣的圍壓與所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)?\對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)地層壓力Pi—致，按照溫度從低到高的順序，控制所述有機(jī)酸溶液在各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)！\及實(shí)測(cè)地層壓力P 1條件下與所述待測(cè)巖樣反應(yīng)所述預(yù)設(shè)時(shí)間。
[0014]在一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)溫度范圍為60°C?180°C。
[0015]在一實(shí)施例中，所述有機(jī)酸溶液為乙酸溶液。
[0016]在一實(shí)施例中，所述乙酸溶液的濃度在2000mg/L?5000mg/L范圍內(nèi)。
[0017]在一實(shí)施例中，在將所述待測(cè)巖樣放入高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置的反應(yīng)釜中之前，將所述待測(cè)巖樣清洗干凈并烘干至恒重。
[0018]在一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間不小于兩小時(shí)。
[0019]在一實(shí)施例中，在所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，所述反應(yīng)釜的入口壓力與出口壓力的差值恒定且大于2.5MPa。
[0020]在一實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)值為2。
[0021]在一實(shí)施例中，在預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)選取的η個(gè)所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)是均勻選取的。
[0022]本發(fā)明通過(guò)高溫高壓實(shí)驗(yàn)?zāi)M地層條件下的儲(chǔ)層酸化改造過(guò)程，綜合分析模擬實(shí)驗(yàn)后獲取的生成物溶液中離子濃度的變化規(guī)律，以此預(yù)測(cè)儲(chǔ)層改造時(shí)發(fā)生酸敏的門限溫度，從而指導(dǎo)油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的儲(chǔ)層改造方案，有效避免儲(chǔ)層傷害。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法的流程示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例采用高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例柴達(dá)木盆地砂西油田SX35井實(shí)驗(yàn)生成物溶液中離子濃度隨溫度變化的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法的流程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供的發(fā)生酸敏的門限溫度的獲取方法包括以下步驟:
[0029]步驟1、在預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)選取η個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)?\，其中i為1，2...，η。
[0030]步驟2、根據(jù)各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)?\、待測(cè)巖樣所在地區(qū)的平均地表溫度Τ。及地溫梯度At，利用式(1)計(jì)算各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地層埋深H1:
[0031]H,= (Tx- T0)/AtX100(1)
[0032]步驟3、獲取各所述實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)^對(duì)應(yīng)的地層埋深H i下的實(shí)測(cè)地層壓力P 10
[0033]步驟4、將待測(cè)巖樣放入高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置的反應(yīng)釜中，向高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置通入有機(jī)酸溶液，使有機(jī)酸溶液在上述各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)!\及實(shí)測(cè)地層壓力P i條件下與待測(cè)巖樣反應(yīng)一預(yù)設(shè)時(shí)間，并獲取上各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)!\及其對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)地層壓力P 1條件下的實(shí)驗(yàn)生成物溶液。
[0034]如圖2所示，高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置主要由反應(yīng)介質(zhì)容器11、高壓液體栗12、溫控儀13、增壓機(jī)14、氮?dú)夤?5、入口壓力調(diào)節(jié)器16、出口壓力調(diào)節(jié)器17、反應(yīng)釜圍壓跟蹤栗18及反應(yīng)釜19組成。高壓液體栗12驅(qū)動(dòng)待反應(yīng)的酸性溶液流動(dòng)，通過(guò)在流出方向上安裝調(diào)節(jié)器來(lái)穩(wěn)定流體壓力，保證酸性流體恒壓、恒速流動(dòng)，同時(shí)確保酸性流體的入口壓力比出口壓力恒定大于2.5MPa。反應(yīng)釜巖心夾持器的圍壓由反應(yīng)釜圍壓跟蹤栗18驅(qū)動(dòng)水溶液控制，自動(dòng)調(diào)解使之恒定為設(shè)置的實(shí)測(cè)地層壓力值，通常設(shè)定酸性液體的流速為lmL/min。
[0035]步驟4具體實(shí)施時(shí)，從待實(shí)驗(yàn)的油氣井的巖芯中鉆取直徑為2.50cm，長(zhǎng)度通常為
3.00?10.00cm的圓柱狀巖樣作為待測(cè)巖樣，將待測(cè)巖樣放入如圖2所示高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置的反應(yīng)釜19中，并向高溫高壓實(shí)驗(yàn)裝置通入有機(jī)酸溶液，使有機(jī)酸溶液在上述各實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)1\及對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)底層壓力P i條件下通過(guò)待測(cè)巖樣的巖石孔喉并與巖石礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以獲取實(shí)驗(yàn)生成物溶液。
[0036]步驟5、根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)的Si4+濃度繪制出離子濃度隨溫度變化的曲線，按照實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)從小到大的順序，在該曲線上判斷相鄰實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)T1+1與Τ都Si 4+濃度的比值，并以上述比值第一次超過(guò)預(yù)設(shè)值的實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)?\作為發(fā)生酸敏的門限溫度。
[0037]具體實(shí)施時(shí)，取每個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)地層壓力條件下的反應(yīng)生成物溶液各20mL，以進(jìn)行電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)分析，獲取實(shí)驗(yàn)生成物溶液中的離子濃度。以實(shí)驗(yàn)溫度為橫坐標(biāo)，以實(shí)驗(yàn)生成物溶液中的Si4+離子濃度為縱坐標(biāo)，繪制出Si4