一種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 粘土礦物粒徑小、比表面積大、敏感性強(qiáng)、易堵塞儲(chǔ)層孔隙和喉道，減小儲(chǔ)層的原 生孔隙度和滲透率，是影響儲(chǔ)層性質(zhì)的關(guān)鍵因素。蒙脫石是儲(chǔ)層中常見的粘土礦物之一，具 有較大比表面積、遇水膨脹、易分散運(yùn)移的特性，因此在油田生產(chǎn)中，蒙脫石對(duì)儲(chǔ)層的影響 是不可忽略的。因此，針對(duì)蒙脫石的特點(diǎn)，探索蒙脫石的敏感性特點(diǎn)，減少蒙脫石對(duì)儲(chǔ)層的 損害至關(guān)重要。
[0003] 據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，前人對(duì)儲(chǔ)層傷害方面的研究大多集中在小于100Γ堿性條件下蒙脫 石的溶蝕情況，且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，很少有在模擬地層溫度條件下的蒙脫石儲(chǔ)層敏感性研究， 就經(jīng)濟(jì)效益而言，研究長(zhǎng)時(shí)間蒙脫石與酸堿的反應(yīng)特征，并不適用于油田開發(fā)且在研究蒙 脫石與酸堿反應(yīng)后的溶蝕狀況時(shí)，一般采用反應(yīng)后溶液中的離子濃度變化及X衍射來(lái)研究 蒙脫石的敏感性。實(shí)驗(yàn)根據(jù)濟(jì)陽(yáng)坳陷砂四段平均地層溫度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)溫度150°C，利用測(cè)定比 表面積的方法研究蒙脫石的溶蝕特征，比表面積是單位質(zhì)量顆粒所具有的總面積，單位m 2/ g，根據(jù)實(shí)際需要，比表面積分為內(nèi)比表面、外比表面和總比表面，理想的非孔性物料只具有 外表面積，有孔和多孔物料具有外表面和內(nèi)表面，蒙脫石的比表面積與粒徑成反比，粒徑越 小，比表面積越大，蒙脫石的分散程度越高，越易堵塞吼道，所以可以用比表面積來(lái)說(shuō)明蒙 脫石的分散程度。測(cè)定比表面積的方法較多，常用的方法有壓汞法、物理吸附法、色譜法等。 氮吸附法測(cè)定的比表面積應(yīng)用較多，因?yàn)樵摲椒ㄝ^成熟，使用面廣，具有一定的通用性， E.M.Nelsn通過各種方法比較認(rèn)為氮?dú)馕椒ㄊ亲羁煽?、最有效、最?jīng)典的方法，是目前公 認(rèn)的最好的方法之一。利用氮?dú)馕摳椒y(cè)定反應(yīng)后蒙脫石BET比表面積和BJH孔徑分布特 征，計(jì)算蒙脫石晶體的孔參數(shù)，研究蒙脫石的溶蝕特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，利用氮?dú)馕?脫附法測(cè)定反應(yīng)后蒙脫石BET比表面積和BJH孔徑分布特征，并通過氮?dú)馕降葴鼐€計(jì)算蒙 脫石晶體的孔參數(shù)，研究蒙脫石的敏感性特征，該方法具有精確度高、重復(fù)性好的特點(diǎn)。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1:分別制備濃度為0.1、1、5mol/L的300mlNa0H溶液，固液比為1:37.5g/ml;
[0008] 步驟2:將定量的蒙脫石固體樣品和NaOH溶液放入哈氏合金反應(yīng)釜中密閉，放入馬 弗爐內(nèi)，在恒溫條件下，加熱lh、2h、3h、6h、12h、24h、36h;
[0009] 步驟3:待釜內(nèi)溫度降至室溫，取出反應(yīng)溶液，并將蒙脫石樣品過濾烘并干稱重；
[0010] 步驟4:對(duì)已經(jīng)烘干的殘余蒙脫石樣品用于比表面積測(cè)定。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟2中的蒙脫石固體樣品為8.00g。
[0012] 優(yōu)選地，所述步驟2中，采用恒溫150°C條件加熱。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟4中的比表面積測(cè)定采用Tristar Π 3020孔隙度及比表面積測(cè)試 儀，通過對(duì)BET方程和試驗(yàn)、理論的綜合，測(cè)定出孔隙的容積和樣品中所有孔徑分屬的不同 結(jié)構(gòu)分類。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用氮?dú)馕摳椒y(cè)定反應(yīng)后蒙 脫石BET比表面積和BJH孔徑分布特征，并通過氮?dú)馕?脫附等溫線計(jì)算蒙脫石晶體的孔 參數(shù)，研究蒙脫石的敏感性特征，該方法具有精確度高、重復(fù)性好的特點(diǎn)，能從蒙脫石晶體 結(jié)構(gòu)上表征其溶蝕特征。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] -種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，包括以下步驟：
[0017] 步驟1:分別制備濃度為0 · 1、1、5mol/L的300mlNa0H溶液，固液比為1:37 · 5g/ml;
[0018] 步驟2:將8.00g蒙脫石固體樣品和NaOH溶液放入哈氏合金反應(yīng)釜中密閉，放入馬 弗爐內(nèi)，在恒溫150°C條件下，加熱lh、2h、3h、6h、12h、24h、36h;
[0019] 步驟3:待釜內(nèi)溫度降至室溫，取出反應(yīng)溶液，并將蒙脫石樣品過濾烘并干稱重；
[0020] 步驟4:對(duì)已經(jīng)烘干的殘余蒙脫石樣品用于比表面積測(cè)定，比表面積測(cè)定采用 Tristarll 3020孔隙度及比表面積測(cè)試儀，通過對(duì)BET方程和試驗(yàn)、理論的綜合，測(cè)定出孔隙 的容積和樣品中所有孔徑分屬的不同結(jié)構(gòu)分類。
[0021] 實(shí)驗(yàn)采用的是Tristar Π 3020孔隙度及比表面積測(cè)試儀，利用低溫(77K)氮(液氮） 的吸附一凝聚原理，在一定相對(duì)壓力(〇. 05〈p/p0〈0.35)作用下，利用分子間的范德華作用 力使蒙脫石表面發(fā)生吸附現(xiàn)象，在蒙脫石分子層表面形成單分子氮?dú)馕綄樱?dāng)相對(duì)壓力 達(dá)到或者超過了 0.4的時(shí)候，會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)液氮吸附過多從而出現(xiàn)毛細(xì)能聚的現(xiàn)象，直至樣品 中孔隙被填滿，通過對(duì)BET方程、凱爾文方程，測(cè)定出孔隙的容積和樣品中所有孔徑分屬的 不同結(jié)構(gòu)分類。
[0022]蒙脫石與不同濃度NaOH溶液反應(yīng)后測(cè)得的比表面積、孔徑數(shù)據(jù)(表1)可以看出；蒙 脫石的孔徑結(jié)構(gòu)主要為中孔，為蒙脫石片層的堆積孔，其次為大孔，中孔的比表面積大小對(duì) 總的比表面積和孔容的大小起決定性作用。隨著NaOH溶液濃度的增加，（1)總比表面積和孔 容呈現(xiàn)減小現(xiàn)象，證明蒙脫石的溶蝕程度逐漸增強(qiáng)；（2)中孔比表面積的所占比例在不斷減 小，大孔所占比例略有增加；（3)相同反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，蒙脫石的比表面積及孔容越小。
[0023] 蒙脫石與0. l%mol/L的NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，中孔的比表面積在lh到2h快速減小，并 在2h時(shí)達(dá)到最小值29.75m2/g，2h至3h快速上升后，逐漸減小至38.74m2/g，與總的比表面積 變化趨勢(shì)一致。蒙脫石與濃度為1 %、5 % mo VL的NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，中孔比表面積的變化也 與總的比表面積變化趨勢(shì)相同，但比表面積及孔容的最小值均出現(xiàn)在lh左右，中孔為蒙脫 石的層間堆積孔，據(jù)此推斷，NaOH溶液濃度0.1 %mol/L，比表面積在反應(yīng)2h時(shí)最小之后快速 升高后逐漸減小的現(xiàn)象，主要是蒙脫石膨脹導(dǎo)致層間堆積孔變小所致。另外，隨著NaOH溶液 濃度的增加，蒙脫石中孔最小比表面積出現(xiàn)時(shí)間變短，推測(cè)NaOH溶液濃度越高，蒙脫石溶蝕 的速度越快，膨脹的速率越快(表1)。 3
[0024]表1比表面積分析數(shù)據(jù)表
[0025]
)
[0026]
[0027] 注:Μ--蒙脫石;0·1%、1%、5%-----堿濃度分別為 0.1%、l%、5%;lh、2h、3h、 6h、12h、24h、36h時(shí)間長(zhǎng)短。
[0028] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，其特征在于:包括以下步驟： 步驟1:分別制備濃度為0.1、1、5mol/L的300mlNa0H溶液，固液比為1:37.5g/ml; 步驟2:將定量的蒙脫石固體樣品和NaOH溶液放入哈氏合金反應(yīng)釜中密閉，放入馬弗爐 內(nèi)，在恒溫條件下，加熱lh、2h、3h、6h、12h、24h、36h; 步驟3:待釜內(nèi)溫度降至室溫，取出反應(yīng)溶液，并將蒙脫石樣品過濾烘干稱重； 步驟4:對(duì)已經(jīng)烘干的殘余蒙脫石樣品用于比表面積測(cè)定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，其特征在于:所述 步驟2中的蒙脫石固體樣品為8.00g。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，其特征在于:所述 步驟2中，采用恒溫150°C條件加熱。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，其特征在于:所述 步驟4中的比表面積測(cè)定采用Tristar Π 3020孔隙度及比表面積測(cè)試儀，通過對(duì)BET方程和 試驗(yàn)、理論的綜合，測(cè)定出孔隙的容積和樣品中所有孔徑分屬的不同結(jié)構(gòu)分類。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用比表面積法表征蒙脫石溶蝕效果的方法，包括以下步驟：步驟1：分別制備濃度為0.1、1、5mol/L的300mlNaOH溶液，固液比為1:37.5g/ml；步驟2：將定量的蒙脫石固體樣品和NaOH溶液放入哈氏合金反應(yīng)釜中密閉，放入馬弗爐內(nèi)，在恒溫條件下，加熱1h、2h、3h、6h、12h、24h、36h；步驟3：待釜內(nèi)溫度降至室溫，取出反應(yīng)溶液，并將蒙脫石樣品過濾烘干稱重；步驟4：對(duì)已經(jīng)烘干的殘余蒙脫石樣品用于比表面積測(cè)定。本發(fā)明利用氮?dú)馕摳椒y(cè)定反應(yīng)后蒙脫石比表面積(BET)和孔徑(BJH)分布特征，并通過BET方程、凱爾文方程計(jì)算蒙脫石晶體的孔參數(shù)，研究蒙脫石的敏感性特征。物理吸附法-BET方法是目前公認(rèn)的最好方法之一，具有精確度高、重復(fù)性好的特點(diǎn)。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號(hào)】CN105675467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610024831
【發(fā)明人】曲希玉, 劉珍, 張守鵬, 王偉慶, 謝忠懷, 李博, 滕建彬, 高媛, 林永昌
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東), 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日