不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法技术

本发明专利技术公开了一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法。该水岩模拟反应方法包括以下步骤：1)对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，并进行C‑O同位素分析；2)模拟配制反应溶液；3)将岩石光片清洗、烘干及称重；4)将反应溶液置入封闭体系中，并将岩石光片浸入反应溶液中，设置不同温压条件进行水岩反应；5)将反应后的岩石光片清洗，并再次测试物理参数、矿物组成及微形貌，并进行C‑O同位素分析；6)对实验所获得的数据进行数值模拟及处理，确定岩石在步骤2)反应溶液中的最佳溶蚀温压区间，及相应温压条件下同位素组成特征；进而对判断某一区域深部是否存在潜在优质储层发育提供实验依据。

【技术实现步骤摘要】
不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法
本专利技术属于石油勘探领域，具体涉及一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法。
技术介绍
碳酸盐岩一直是国内外油气勘探的重点领域，近年来我国碳酸盐岩油气勘探取得了重要进展，相继发现川东北大气田、塔里木塔河—轮南油田、塔中油气田等。碳酸盐岩作为储层的找藏评价及预测靶区方面有重要的意义，及对于全球气候变暖二氧化碳隔离存储策略方面具有重要的指导意义。对于碳酸盐岩埋藏溶蚀机制、控制因素和有利条件的研究，有助于全面而深刻认识深层海相碳酸盐岩规模储层发育机制这一科学问题。前人的研究已经指出了温度及压力对于方解石的溶蚀速率有重要的影响，但之前的实验对于实质性的机理及成因矿物学方面研究还是比较薄弱。
技术实现思路
基于以上
技术介绍
，本专利技术提供一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法，以确定压力对于碳酸盐矿物溶蚀的影响；并且研究了同位素分馏与温压之间的函数关系，更主要的是通过矿物微形貌及内部结构的变化揭示溶蚀机理及其显微表征。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法，该水岩模拟反应包括以下步骤：1)对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，并进行C-O同位素分析；2)模拟研究区的地层水配置反应溶液；3)将岩石光片清洗、烘干及称重；4)将反应溶液置入封闭体系中，并将岩石光片浸入反应溶液中，对应于每个平行样品设置不同的温压条件，进行水岩反应；反应过程中，以一定时间间隔观测碳酸盐溶蚀台阶的消退速率及微观形貌；并对反应溶液进行成分分析；5)反应结束后，将岩石光片清洗、烘干并称重；之后再次对岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，以对比反应前后的变化；并再次进行C-O同位素分析，以建立在该反应体系中同位素的分馏与温压之间的函数关系；6)实验结果分析，确定在步骤2)所述反应溶液条件下，碳酸盐岩的最佳溶蚀温压区间，及相应温压条件下同位素组成特征；进而对判断某一区域深部是否存在潜在优质储层发育提供实验依据。本专利技术的碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法确定了碳酸盐矿物的溶蚀最佳温压区间，及同位素分馏与温压之间的函数关系，更主要的是通过矿物微形貌及内部结构的变化揭示溶蚀机理及其显微表征。在本专利技术的一个优选方案中，所述不同的温压条件中的温度和压力独立地选自：温度40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃和180℃；压力1MPa、10MPa、30MPa、40MPa、50MPa和60MPa。例如在本专利技术实施例中，设置温度为40℃时，分别设置压力1MPa、10MPa、30MPa、40MPa、50MPa和60MPa，进行6组平行试验；当预设温度为其他温度时，以此类推；总共设置有6x8＝48个平行试验。在本专利技术的一个优选方案中，所述对岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌的过程包括：对多个平行样品岩石光片的表观微形貌进行观察并对特定区域进行标记；确定岩石光片中的矿物组成及半定量的化学成分；对岩石光片进行物相鉴定及各矿物组分含量的定量计算，并计算矿物的结晶度、有序度及晶胞参数信息；对岩石光片表面电位进行测定；测定岩石光片的孔隙度及渗透率的物理参数。优选地，利用扫描电子显微镜对岩石光片表观微形貌进行观察并对特定区域进行标记；利用扫描电子显微镜(SEM)对岩石光片表观微形貌进行观察并对特定区域进行标记；利用能谱分析(EDS)确定岩石光片中的矿物组成及半定量的化学成分；利用X射线衍射(XRD)进行物相鉴定及各矿物组分含量的定量计算，并根据XRD的衍射峰数据计算矿物的结晶度、有序度及晶胞参数等信息；利用固体表面Zeta电位分析仪对岩石光片表面电位进行测定；对岩石光片进行电子计算机断层扫描(CT扫描)以获取其反应前后包括孔隙度及渗透率的物理参数。由于XRD在对个矿物组分含量上还有一定的偏差，在本专利技术的一个优选方案中，对于各矿物组分含量，同时还可以通过主量元素分析计算，并与X射线衍射(XRD)定量计算出的各矿物组分含量进行互相校正，以精确定量；进行主量元素分析时对CaO、MgO和SiO2分析，当岩石光片在偏光显微镜下只见方解石和白云石时，进行主量元素分析时不分析SiO2。XRD与主要元素分析计算出的矿物含量可以互相校正，以求精确定量。优选地，所述对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌的过程还包括：对岩石光片的内部原子排列结构进行观察；更优选地，利用透射电子显微镜对岩石光片的内部原子排列结构进行观察。以对比反应前后岩石光片的物理参数、矿物组成及微形貌的变化，通过矿物微形貌及内部结构的变化了解了溶蚀机理及显微表征。在本专利技术的一个优选方案中，步骤4)中，以一定时间间隔观测碳酸盐溶蚀台阶的消退速率及微观形貌；并对反应溶液进行成分分析的过程包括：以一定的时间间隔抽取一定量的反应溶液，并立即向体系内补充相应量的原始反应溶液，把抽取的反应溶液及原始反应溶液进行ICP-MS分析，分析Ca2+、Mg2+离子含量及pH值测试；并同时取出岩石光片利用原子力显微镜采用接触模式直接观察碳酸盐溶蚀台阶的消退速率及微观形貌，之后重新将岩石光片放回封闭体系中继续进行水岩反应。例如本专利技术实施例中，将反应时间预设为24小时，以每隔4小时取一次10mL反应溶液，然后向体系内注入10mL原反应溶液(即原始反应溶液)，是为了保证固定的水岩比率，即使向体系内注入同等10mL原反应溶液，暂时使得体系内各组分的浓度得到稀释，但这是属于系统误差，不影响实验结果。在本专利技术的一个优选方案中，所述岩石光片的尺寸为2.5cmx1.5cmx(0.3mm-0.5mm)，并双面抛光。所使用的样品尽量在矿物组成及分布上均匀的区域选取，一块样品尽可能多地切割出平行样品——岩石光片(例如本专利技术实施例中的48块)，避免由于矿物组成不同及矿物分布不均对溶蚀速率测定方面造成不必要的干扰。步骤1)中实验前，使用XRD对实验所用的样品进行物相鉴定，如果岩石光片的中矿物的组成及分布比较均一，可以只做一个岩石光片用于代替不同温压条件下所使用的岩石光片的初始矿物组成及各组分含量。本专利技术对于样品的厚度有严格要求，尽量维持在小于1mm厚，最好就0.3mm-0.5mm。因为太薄易碎，太厚不符合高精端仪器对于样品的要求，如进行表面Zeta电位测量，就要求样品厚度要小于1mm。在本专利技术的一个优选方案中，所述将岩石光片浸入反应溶液中的过程中，将岩石光片悬挂浸入反应流体中，以增加反应面积。在本专利技术的一个优选方案中，当有研究区地层中碳酸盐岩矿物的包裹体数据时，模拟包裹体的成份作为反应溶液。在本专利技术的一个优选方案中，所述反应溶液中包括0.5MNaCl、0.1MCaCl2、0.01MMgCl2、0.02MNa2SO4及0.15MCH3COOH。在本专利技术的一个优选方案中，所述对岩石光片进行清洗时采用去离子水在超声清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法，其特征在于，该水岩模拟反应方法包括以下步骤：/n1)对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，并进行C-O同位素分析；/n2)模拟研究区的地层水配置反应溶液；/n3)将岩石光片清洗、烘干及称重；/n4)将反应溶液置入封闭体系中，并将岩石光片浸入反应溶液中，对应于每个平行样品设置不同的温压条件，进行水岩反应；/n反应过程中，以一定时间间隔观测碳酸盐溶蚀台阶的消退速率及微观形貌；并对反应溶液进行成分分析；/n5)反应结束后，将岩石光片清洗、烘干并称重；之后再次对岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，以对比反应前后的变化；并再次进行C-O同位素分析，以建立在该反应体系中同位素的分馏与温压之间的函数关系；/n6)实验结果分析，确定在步骤2)所述反应溶液条件下，碳酸盐岩的最佳溶蚀温压区间，及相应温压条件下同位素组成特征。/n

【技术特征摘要】
1.一种不同温压条件下碳酸盐岩溶蚀的水岩模拟反应方法，其特征在于，该水岩模拟反应方法包括以下步骤：
1)对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，并进行C-O同位素分析；
2)模拟研究区的地层水配置反应溶液；
3)将岩石光片清洗、烘干及称重；
4)将反应溶液置入封闭体系中，并将岩石光片浸入反应溶液中，对应于每个平行样品设置不同的温压条件，进行水岩反应；
反应过程中，以一定时间间隔观测碳酸盐溶蚀台阶的消退速率及微观形貌；并对反应溶液进行成分分析；
5)反应结束后，将岩石光片清洗、烘干并称重；之后再次对岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌，以对比反应前后的变化；并再次进行C-O同位素分析，以建立在该反应体系中同位素的分馏与温压之间的函数关系；
6)实验结果分析，确定在步骤2)所述反应溶液条件下，碳酸盐岩的最佳溶蚀温压区间，及相应温压条件下同位素组成特征。


2.根据权利要求1所述的水岩模拟反应方法，其特征在于，所述不同的温压条件中的温度和压力独立地选自：温度40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃和180℃；压力1MPa、10MPa、30MPa、40MPa、50MPa和60MPa。


3.根据权利要求1所述的水岩模拟反应方法，其特征在于，所述对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌的过程包括：
对岩石光片的表观微形貌进行观察并对特定区域进行标记；
确定岩石光片中的矿物组成及半定量的化学成分；
对岩石光片进行物相鉴定及各矿物组分含量的定量计算，并计算矿物的结晶度、有序度及晶胞参数信息；
对岩石光片表面电位进行测定；
测定岩石光片的孔隙度及渗透率的物理参数；
优选地，利用扫描电子显微镜对岩石光片表观微形貌进行观察并对特定区域进行标记；
利用能谱分析确定岩石光片中的矿物组成及半定量的化学成分；
利用X射线粉晶衍射进行物相鉴定及各矿物组分含量的定量计算，并根据X射线衍射的衍射峰数据计算矿物的结晶度、有序度及晶胞参数信息；
利用固体表面Zeta电位分析仪对岩石光片表面电位进行测定；
对岩石光片进行电子计算机断层扫描以获取其反应前后包括孔隙度及渗透率的物理参数。


4.根据权利要求3所述的水岩模拟反应方法，其特征在于，所述对多个平行样品岩石光片测试物理参数、矿物组成及微形貌的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱光有，杜佰松，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11