二氧化碳作用后致密砂巖力學性質變化特征研究
發(fā)布時間：2021-06-17 00:27
我國低滲透砂巖油藏資源量非常龐大,但具有滲透率較低、天然能量供應不足等問題,學者研究將二氧化碳作為驅油劑提高油藏采收率。然而CO2作為驅油劑注入井筒后,會與砂巖產生反應改變巖石的微觀成分和孔隙結構,影響砂巖力學性質,進而影響二氧化碳的驅油效果和地層的長期穩(wěn)定性。因此,開展二氧化碳作用后致密砂巖力學性質變化特征研究具有重要意義。本文以華北西柳同口地區(qū)低滲透油藏致密砂巖為研究對象,通過X-射線衍射實驗,研究不同條件下CO2作用后砂巖的微觀礦物成分變化特征,使用核磁共振分析儀,獲得CO2處理前后砂巖的孔隙度、孔隙結構及孔徑分布變化規(guī)律,結合三軸應力試驗,研究砂巖力學參數隨CO2浸泡時間和溫度的演化規(guī)律,進而分析砂巖微觀礦物成分和孔隙結構特征與宏觀力學性質的關系。本文取得的主要研究成果如下:（1）根據X-射線衍射實驗,揭示了二氧化碳作用對砂巖微觀成分的影響規(guī)律。砂巖經過二氧化碳浸泡后,礦物組分隨著浸泡時間發(fā)生不同程度的變化,在CO2浸泡072 h時期,砂巖內石英含...
【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線
中國地質大學（北京）工程碩士學位論文7圖2-1日本理學UltimaⅣ型X-射線衍射儀2.1.3試驗步驟本次X-射線衍射試驗步驟如下所示：1、制備樣品。從109井樣品中選取一塊分布均勻的致密砂巖樣品，從中獲取標準規(guī)格的柱塞巖石樣品，使用打磨儀器把巖樣兩端磨平，分割成若干小塊如圖2-2。2、配置地層水。地層水礦化度為10000mg/l，礦物成分比例按照NaCl:CaCl2:MgCl26H2O=7:0.6:0.4進行混合。3、CO2浸泡。將測試巖心放入高溫高壓反應釜中，向反應釜中倒入地層水直至把巖心完全浸泡，然后通入CO2壓力控制為1MPa，把反應釜放入恒溫箱中，保持溫度為50℃，巖心分別浸泡0h、24h、72h、120h、168h。再把142井樣品進行以上相同的步驟，然后進行二氧化碳浸泡，浸泡時間為3天，分別控制溫度在25℃、50℃、75℃、100℃。4、樣品干燥。將干燥箱中的溫度設為50℃，將浸泡完畢的巖石樣品從反應釜中取出，放置于干燥箱中進行干燥處理，直到樣品的質量不再改變?yōu)橹梗缓笥盟闃訖C將其制成300目的粉末，把粉末進行均勻混合后寫上編號，每一組樣品約取2~3克。5、X-射線衍射分析測試。把處理后的樣品放置于實驗薄片上進行壓平，使用日本理學UltimaⅣ型X-射線衍射分析儀進行測試。6、結果分析。X-射線衍射儀測試后直接得到礦物掃描曲線，使用UltimaⅣ型X-射線衍射儀礦物測試軟件進行微觀成分分析，得出礦物含量占總質量的百分比。
致密砂巖微觀成分研究8a）巖石標準樣品b）切割后片狀樣品圖2-2西柳地區(qū)109井致密砂巖樣品2.2CO2浸泡時間對砂巖組分的影響X射線衍射測試分析結果如表2-1和圖2-3所示，未浸泡的初始砂巖樣品中，石英含量為32.4%，鉀長石含量為12.4%，斜長石含量為43%，方解石含量為6.9%，白云石含量為1.5%，黏土礦物含量為3.8%。由此可知，華北西柳地區(qū)109井致密砂巖的礦物組成大部分都是由脆性礦物石英、鉀長石、斜長石、白云石等組成，含量為96.2%，其中鋁硅酸鹽礦物鉀長石、斜長石含量為55.4%，碳酸鹽礦物方解石、白云石含量為8.4%。表2-1致密砂巖礦物含量隨CO2浸泡時間變化數據浸泡時間礦物含量/%石英鉀長石斜長石方解石白云石黏土礦物0h32.412.443.06.91.53.824h36.211.540.56.72.22.972h40.910.637.56.31.73.0120h37.710.938.16.92.34.1168h33.811.741.37.52.13.6與未浸泡的砂巖樣品進行對比，隨浸泡時間的增長，致密砂巖的礦物成分表現出不同程度的改變。其中石英的含量變化最明顯，隨著浸泡時間的增加，石英含量先增加后減小，最大增加26.23%；其他礦物組分如：鉀長石、斜長石、方解石礦物含量變化與石英正好相反，隨二氧化碳浸泡時間增加，礦物含量先減少后增加，長石類礦物比例含量變化較大，減少14.52%，方解石礦物含量變化最大為19.05%；白云石與黏土礦物含量變化不穩(wěn)定。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鄂爾多斯盆地臨興區(qū)塊太原組致密砂巖黏土礦物特征及其對儲層物性的影響[J]. 劉玲,湯達禎,王烽. 油氣地質與采收率. 2019(06)
[2]超臨界二氧化碳壓裂過程中注入壓力對致密砂巖力學特征的影響[J]. 張艷,樓一珊,牟春國,白建文,賈建鵬. 石油鉆采工藝. 2019(02)
[3]超臨界二氧化碳對致密砂巖力學特性影響的實驗研究[J]. 侯冰,宋振云,賈建鵬,蘇偉東,王迪. 中國海上油氣. 2018(05)
[4]CO2-水-巖石相互作用對巖石孔滲參數及孔隙結構的影響——以延長油田35-3井儲層為例[J]. 肖娜,李實,林梅欽. 油田化學. 2018(01)
[5]基于聲發(fā)射與NMR的超臨界CO2對砂巖力學特性影響研究[J]. 蔣翔,錢昆,王小書,高思嫻,謝凱楠,姜德義. 巖土力學. 2018(04)
[6]多期次應力變化對砂巖滲透率和孔隙結構影響的試驗研究[J]. 秘昭旭,王福剛,石娜,于景宗,孫兆軍. 巖土工程學報. 2018(05)
[7]利用核磁共振技術確定有機孔與無機孔孔徑分布——以四川盆地涪陵地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖氣儲層為例[J]. 李軍,金武軍,王亮,武清釗,路菁,郝士博. 石油與天然氣地質. 2016(01)
[8]頁巖吸附二氧化碳變形特性試驗研究[J]. 敖翔,盧義玉,湯積仁,黃飛,廖引,賈云中. 煤炭學報. 2015(12)
[9]超臨界CO2對疏松砂巖儲層物性影響的實驗研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周華. 油田化學. 2015(02)
[10]特低滲透油藏注氣開發(fā)技術研究[J]. 杜高強. 化工管理. 2014(11)
博士論文
[1]超臨界CO2與頁巖相互作用機理的實驗研究[D]. 殷宏.重慶大學 2018
碩士論文
[1]DZ低滲透油藏CO2吞吐數值模擬研究[D]. 李超.西南石油大學 2017
[2]CO2-EGS水—巖—氣作用對地層孔滲特征的影響[D]. 那金.吉林大學 2013
本文編號：3234084
【文章來源】：中國地質大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：68 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術路線
中國地質大學（北京）工程碩士學位論文7圖2-1日本理學UltimaⅣ型X-射線衍射儀2.1.3試驗步驟本次X-射線衍射試驗步驟如下所示：1、制備樣品。從109井樣品中選取一塊分布均勻的致密砂巖樣品，從中獲取標準規(guī)格的柱塞巖石樣品，使用打磨儀器把巖樣兩端磨平，分割成若干小塊如圖2-2。2、配置地層水。地層水礦化度為10000mg/l，礦物成分比例按照NaCl:CaCl2:MgCl26H2O=7:0.6:0.4進行混合。3、CO2浸泡。將測試巖心放入高溫高壓反應釜中，向反應釜中倒入地層水直至把巖心完全浸泡，然后通入CO2壓力控制為1MPa，把反應釜放入恒溫箱中，保持溫度為50℃，巖心分別浸泡0h、24h、72h、120h、168h。再把142井樣品進行以上相同的步驟，然后進行二氧化碳浸泡，浸泡時間為3天，分別控制溫度在25℃、50℃、75℃、100℃。4、樣品干燥。將干燥箱中的溫度設為50℃，將浸泡完畢的巖石樣品從反應釜中取出，放置于干燥箱中進行干燥處理，直到樣品的質量不再改變?yōu)橹梗缓笥盟闃訖C將其制成300目的粉末，把粉末進行均勻混合后寫上編號，每一組樣品約取2~3克。5、X-射線衍射分析測試。把處理后的樣品放置于實驗薄片上進行壓平，使用日本理學UltimaⅣ型X-射線衍射分析儀進行測試。6、結果分析。X-射線衍射儀測試后直接得到礦物掃描曲線，使用UltimaⅣ型X-射線衍射儀礦物測試軟件進行微觀成分分析，得出礦物含量占總質量的百分比。
致密砂巖微觀成分研究8a）巖石標準樣品b）切割后片狀樣品圖2-2西柳地區(qū)109井致密砂巖樣品2.2CO2浸泡時間對砂巖組分的影響X射線衍射測試分析結果如表2-1和圖2-3所示，未浸泡的初始砂巖樣品中，石英含量為32.4%，鉀長石含量為12.4%，斜長石含量為43%，方解石含量為6.9%，白云石含量為1.5%，黏土礦物含量為3.8%。由此可知，華北西柳地區(qū)109井致密砂巖的礦物組成大部分都是由脆性礦物石英、鉀長石、斜長石、白云石等組成，含量為96.2%，其中鋁硅酸鹽礦物鉀長石、斜長石含量為55.4%，碳酸鹽礦物方解石、白云石含量為8.4%。表2-1致密砂巖礦物含量隨CO2浸泡時間變化數據浸泡時間礦物含量/%石英鉀長石斜長石方解石白云石黏土礦物0h32.412.443.06.91.53.824h36.211.540.56.72.22.972h40.910.637.56.31.73.0120h37.710.938.16.92.34.1168h33.811.741.37.52.13.6與未浸泡的砂巖樣品進行對比，隨浸泡時間的增長，致密砂巖的礦物成分表現出不同程度的改變。其中石英的含量變化最明顯，隨著浸泡時間的增加，石英含量先增加后減小，最大增加26.23%；其他礦物組分如：鉀長石、斜長石、方解石礦物含量變化與石英正好相反，隨二氧化碳浸泡時間增加，礦物含量先減少后增加，長石類礦物比例含量變化較大，減少14.52%，方解石礦物含量變化最大為19.05%；白云石與黏土礦物含量變化不穩(wěn)定。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鄂爾多斯盆地臨興區(qū)塊太原組致密砂巖黏土礦物特征及其對儲層物性的影響[J]. 劉玲,湯達禎,王烽. 油氣地質與采收率. 2019(06)
[2]超臨界二氧化碳壓裂過程中注入壓力對致密砂巖力學特征的影響[J]. 張艷,樓一珊,牟春國,白建文,賈建鵬. 石油鉆采工藝. 2019(02)
[3]超臨界二氧化碳對致密砂巖力學特性影響的實驗研究[J]. 侯冰,宋振云,賈建鵬,蘇偉東,王迪. 中國海上油氣. 2018(05)
[4]CO2-水-巖石相互作用對巖石孔滲參數及孔隙結構的影響——以延長油田35-3井儲層為例[J]. 肖娜,李實,林梅欽. 油田化學. 2018(01)
[5]基于聲發(fā)射與NMR的超臨界CO2對砂巖力學特性影響研究[J]. 蔣翔,錢昆,王小書,高思嫻,謝凱楠,姜德義. 巖土力學. 2018(04)
[6]多期次應力變化對砂巖滲透率和孔隙結構影響的試驗研究[J]. 秘昭旭,王福剛,石娜,于景宗,孫兆軍. 巖土工程學報. 2018(05)
[7]利用核磁共振技術確定有機孔與無機孔孔徑分布——以四川盆地涪陵地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖氣儲層為例[J]. 李軍,金武軍,王亮,武清釗,路菁,郝士博. 石油與天然氣地質. 2016(01)
[8]頁巖吸附二氧化碳變形特性試驗研究[J]. 敖翔,盧義玉,湯積仁,黃飛,廖引,賈云中. 煤炭學報. 2015(12)
[9]超臨界CO2對疏松砂巖儲層物性影響的實驗研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周華. 油田化學. 2015(02)
[10]特低滲透油藏注氣開發(fā)技術研究[J]. 杜高強. 化工管理. 2014(11)
博士論文
[1]超臨界CO2與頁巖相互作用機理的實驗研究[D]. 殷宏.重慶大學 2018
碩士論文
[1]DZ低滲透油藏CO2吞吐數值模擬研究[D]. 李超.西南石油大學 2017
[2]CO2-EGS水—巖—氣作用對地層孔滲特征的影響[D]. 那金.吉林大學 2013
本文編號：3234084
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