二氧化碳作用后致密砂岩力学性质变化特征研究
发布时间：2021-06-17 00:27
我国低渗透砂岩油藏资源量非常庞大,但具有渗透率较低、天然能量供应不足等问题,学者研究将二氧化碳作为驱油剂提高油藏采收率。然而CO2作为驱油剂注入井筒后,会与砂岩产生反应改变岩石的微观成分和孔隙结构,影响砂岩力学性质,进而影响二氧化碳的驱油效果和地层的长期稳定性。因此,开展二氧化碳作用后致密砂岩力学性质变化特征研究具有重要意义。本文以华北西柳同口地区低渗透油藏致密砂岩为研究对象,通过X-射线衍射实验,研究不同条件下CO2作用后砂岩的微观矿物成分变化特征,使用核磁共振分析仪,获得CO2处理前后砂岩的孔隙度、孔隙结构及孔径分布变化规律,结合三轴应力试验,研究砂岩力学参数随CO2浸泡时间和温度的演化规律,进而分析砂岩微观矿物成分和孔隙结构特征与宏观力学性质的关系。本文取得的主要研究成果如下:（1）根据X-射线衍射实验,揭示了二氧化碳作用对砂岩微观成分的影响规律。砂岩经过二氧化碳浸泡后,矿物组分随着浸泡时间发生不同程度的变化,在CO2浸泡072 h时期,砂岩内石英含...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文7图2-1日本理学UltimaⅣ型X-射线衍射仪2.1.3试验步骤本次X-射线衍射试验步骤如下所示：1、制备样品。从109井样品中选取一块分布均匀的致密砂岩样品，从中获取标准规格的柱塞岩石样品，使用打磨仪器把岩样两端磨平，分割成若干小块如图2-2。2、配置地层水。地层水矿化度为10000mg/l，矿物成分比例按照NaCl:CaCl2:MgCl26H2O=7:0.6:0.4进行混合。3、CO2浸泡。将测试岩心放入高温高压反应釜中，向反应釜中倒入地层水直至把岩心完全浸泡，然后通入CO2压力控制为1MPa，把反应釜放入恒温箱中，保持温度为50℃，岩心分别浸泡0h、24h、72h、120h、168h。再把142井样品进行以上相同的步骤，然后进行二氧化碳浸泡，浸泡时间为3天，分别控制温度在25℃、50℃、75℃、100℃。4、样品干燥。将干燥箱中的温度设为50℃，将浸泡完毕的岩石样品从反应釜中取出，放置于干燥箱中进行干燥处理，直到样品的质量不再改变为止，然后用碎样机将其制成300目的粉末，把粉末进行均匀混合后写上编号，每一组样品约取2~3克。5、X-射线衍射分析测试。把处理后的样品放置于实验薄片上进行压平，使用日本理学UltimaⅣ型X-射线衍射分析仪进行测试。6、结果分析。X-射线衍射仪测试后直接得到矿物扫描曲线，使用UltimaⅣ型X-射线衍射仪矿物测试软件进行微观成分分析，得出矿物含量占总质量的百分比。
致密砂岩微观成分研究8a）岩石标准样品b）切割后片状样品图2-2西柳地区109井致密砂岩样品2.2CO2浸泡时间对砂岩组分的影响X射线衍射测试分析结果如表2-1和图2-3所示，未浸泡的初始砂岩样品中，石英含量为32.4%，钾长石含量为12.4%，斜长石含量为43%，方解石含量为6.9%，白云石含量为1.5%，黏土矿物含量为3.8%。由此可知，华北西柳地区109井致密砂岩的矿物组成大部分都是由脆性矿物石英、钾长石、斜长石、白云石等组成，含量为96.2%，其中铝硅酸盐矿物钾长石、斜长石含量为55.4%，碳酸盐矿物方解石、白云石含量为8.4%。表2-1致密砂岩矿物含量随CO2浸泡时间变化数据浸泡时间矿物含量/%石英钾长石斜长石方解石白云石黏土矿物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与未浸泡的砂岩样品进行对比，随浸泡时间的增长，致密砂岩的矿物成分表现出不同程度的改变。其中石英的含量变化最明显，随着浸泡时间的增加，石英含量先增加后减小，最大增加26.23%；其他矿物组分如：钾长石、斜长石、方解石矿物含量变化与石英正好相反，随二氧化碳浸泡时间增加，矿物含量先减少后增加，长石类矿物比例含量变化较大，减少14.52%，方解石矿物含量变化最大为19.05%；白云石与黏土矿物含量变化不稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物特征及其对储层物性的影响[J]. 刘玲,汤达祯,王烽. 油气地质与采收率. 2019(06)
[2]超临界二氧化碳压裂过程中注入压力对致密砂岩力学特征的影响[J]. 张艳,楼一珊,牟春国,白建文,贾建鹏. 石油钻采工艺. 2019(02)
[3]超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究[J]. 侯冰,宋振云,贾建鹏,苏伟东,王迪. 中国海上油气. 2018(05)
[4]CO2-水-岩石相互作用对岩石孔渗参数及孔隙结构的影响——以延长油田35-3井储层为例[J]. 肖娜,李实,林梅钦. 油田化学. 2018(01)
[5]基于声发射与NMR的超临界CO2对砂岩力学特性影响研究[J]. 蒋翔,钱昆,王小书,高思娴,谢凯楠,姜德义. 岩土力学. 2018(04)
[6]多期次应力变化对砂岩渗透率和孔隙结构影响的试验研究[J]. 秘昭旭,王福刚,石娜,于景宗,孙兆军. 岩土工程学报. 2018(05)
[7]利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例[J]. 李军,金武军,王亮,武清钊,路菁,郝士博. 石油与天然气地质. 2016(01)
[8]页岩吸附二氧化碳变形特性试验研究[J]. 敖翔,卢义玉,汤积仁,黄飞,廖引,贾云中. 煤炭学报. 2015(12)
[9]超临界CO2对疏松砂岩储层物性影响的实验研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周华. 油田化学. 2015(02)
[10]特低渗透油藏注气开发技术研究[J]. 杜高强. 化工管理. 2014(11)
博士论文
[1]超临界CO2与页岩相互作用机理的实验研究[D]. 殷宏.重庆大学 2018
硕士论文
[1]DZ低渗透油藏CO2吞吐数值模拟研究[D]. 李超.西南石油大学 2017
[2]CO2-EGS水—岩—气作用对地层孔渗特征的影响[D]. 那金.吉林大学 2013
本文编号：3234084
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
中国地质大学（北京）工程硕士学位论文7图2-1日本理学UltimaⅣ型X-射线衍射仪2.1.3试验步骤本次X-射线衍射试验步骤如下所示：1、制备样品。从109井样品中选取一块分布均匀的致密砂岩样品，从中获取标准规格的柱塞岩石样品，使用打磨仪器把岩样两端磨平，分割成若干小块如图2-2。2、配置地层水。地层水矿化度为10000mg/l，矿物成分比例按照NaCl:CaCl2:MgCl26H2O=7:0.6:0.4进行混合。3、CO2浸泡。将测试岩心放入高温高压反应釜中，向反应釜中倒入地层水直至把岩心完全浸泡，然后通入CO2压力控制为1MPa，把反应釜放入恒温箱中，保持温度为50℃，岩心分别浸泡0h、24h、72h、120h、168h。再把142井样品进行以上相同的步骤，然后进行二氧化碳浸泡，浸泡时间为3天，分别控制温度在25℃、50℃、75℃、100℃。4、样品干燥。将干燥箱中的温度设为50℃，将浸泡完毕的岩石样品从反应釜中取出，放置于干燥箱中进行干燥处理，直到样品的质量不再改变为止，然后用碎样机将其制成300目的粉末，把粉末进行均匀混合后写上编号，每一组样品约取2~3克。5、X-射线衍射分析测试。把处理后的样品放置于实验薄片上进行压平，使用日本理学UltimaⅣ型X-射线衍射分析仪进行测试。6、结果分析。X-射线衍射仪测试后直接得到矿物扫描曲线，使用UltimaⅣ型X-射线衍射仪矿物测试软件进行微观成分分析，得出矿物含量占总质量的百分比。
致密砂岩微观成分研究8a）岩石标准样品b）切割后片状样品图2-2西柳地区109井致密砂岩样品2.2CO2浸泡时间对砂岩组分的影响X射线衍射测试分析结果如表2-1和图2-3所示，未浸泡的初始砂岩样品中，石英含量为32.4%，钾长石含量为12.4%，斜长石含量为43%，方解石含量为6.9%，白云石含量为1.5%，黏土矿物含量为3.8%。由此可知，华北西柳地区109井致密砂岩的矿物组成大部分都是由脆性矿物石英、钾长石、斜长石、白云石等组成，含量为96.2%，其中铝硅酸盐矿物钾长石、斜长石含量为55.4%，碳酸盐矿物方解石、白云石含量为8.4%。表2-1致密砂岩矿物含量随CO2浸泡时间变化数据浸泡时间矿物含量/%石英钾长石斜长石方解石白云石黏土矿物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与未浸泡的砂岩样品进行对比，随浸泡时间的增长，致密砂岩的矿物成分表现出不同程度的改变。其中石英的含量变化最明显，随着浸泡时间的增加，石英含量先增加后减小，最大增加26.23%；其他矿物组分如：钾长石、斜长石、方解石矿物含量变化与石英正好相反，随二氧化碳浸泡时间增加，矿物含量先减少后增加，长石类矿物比例含量变化较大，减少14.52%，方解石矿物含量变化最大为19.05%；白云石与黏土矿物含量变化不稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]鄂尔多斯盆地临兴区块太原组致密砂岩黏土矿物特征及其对储层物性的影响[J]. 刘玲,汤达祯,王烽. 油气地质与采收率. 2019(06)
[2]超临界二氧化碳压裂过程中注入压力对致密砂岩力学特征的影响[J]. 张艳,楼一珊,牟春国,白建文,贾建鹏. 石油钻采工艺. 2019(02)
[3]超临界二氧化碳对致密砂岩力学特性影响的实验研究[J]. 侯冰,宋振云,贾建鹏,苏伟东,王迪. 中国海上油气. 2018(05)
[4]CO2-水-岩石相互作用对岩石孔渗参数及孔隙结构的影响——以延长油田35-3井储层为例[J]. 肖娜,李实,林梅钦. 油田化学. 2018(01)
[5]基于声发射与NMR的超临界CO2对砂岩力学特性影响研究[J]. 蒋翔,钱昆,王小书,高思娴,谢凯楠,姜德义. 岩土力学. 2018(04)
[6]多期次应力变化对砂岩渗透率和孔隙结构影响的试验研究[J]. 秘昭旭,王福刚,石娜,于景宗,孙兆军. 岩土工程学报. 2018(05)
[7]利用核磁共振技术确定有机孔与无机孔孔径分布——以四川盆地涪陵地区志留系龙马溪组页岩气储层为例[J]. 李军,金武军,王亮,武清钊,路菁,郝士博. 石油与天然气地质. 2016(01)
[8]页岩吸附二氧化碳变形特性试验研究[J]. 敖翔,卢义玉,汤积仁,黄飞,廖引,贾云中. 煤炭学报. 2015(12)
[9]超临界CO2对疏松砂岩储层物性影响的实验研究[J]. 周琳淞,杜建芬,郭平,汪周华. 油田化学. 2015(02)
[10]特低渗透油藏注气开发技术研究[J]. 杜高强. 化工管理. 2014(11)
博士论文
[1]超临界CO2与页岩相互作用机理的实验研究[D]. 殷宏.重庆大学 2018
硕士论文
[1]DZ低渗透油藏CO2吞吐数值模拟研究[D]. 李超.西南石油大学 2017
[2]CO2-EGS水—岩—气作用对地层孔渗特征的影响[D]. 那金.吉林大学 2013
本文编号：3234084
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