一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统，包括分析研究区地层水，运用苏林法进行地层水分类，配制实验用流体，制备白云岩岩心样品，进行白云岩水岩反应测试，判别白云岩水岩反应达到化学平衡，确定白云岩水岩反应的流体流速，利用配制的实验用流体及白云岩岩心样品进行盐下白云岩水岩反应，分析并计算矿物组分变化、溶蚀和沉淀变化，定量评价盐下白云岩地层水对白云岩溶蚀和沉淀的影响。本发明专利技术能实现盐下白云岩储层地质背景下白云岩与对应地层水之间反应的定量评价，能够分析地层水属性在白云岩水岩反应过程中的具体影响，明确有利于盐下白云岩孔隙形成和保存的控制因素，为规模、高效盐下白云岩储层分布和预测提供分析依据。

【技术实现步骤摘要】
一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统
本专利技术涉及石油地质勘探
，尤指一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统。
技术介绍
盐下油气资源作为当前世界油气工业极为重要的储量增长点和战略接替区，已经显示出巨大的勘探潜力和良好的勘探前景。在国外，巴西深水盐下领域是近年来海外油气勘探的热点，而桑托斯盆地是巴西海域油气资源最为丰富的含油气盆地之一。在中国，四川盆地盐下白云岩储层主要分布于震旦系-寒武系，并已发现了规模不等的气藏。鄂尔多斯盆地盐下白云岩储层主要分布于奥陶系马家沟组和寒武系。塔里木盆地盐下白云岩储层主要分布于中下寒武统，为重要勘探层系。塔里木盆地的亚洲陆上第一深井-轮探1井勘探获重大发现，标志着塔里木盆地寒武系盐下超深层勘探取得重大突破。根据岩心观察、薄片和扫描电镜分析，盐下白云岩储层主要发育溶蚀孔洞、粒内溶孔、膏模孔、晶间孔、晶间溶孔以及裂缝等，表明盐下白云岩储集空间的形成与各种溶蚀作用有关。我国盐下白云岩具有时代老、埋藏深和经历多期次成岩改造的特征，溶蚀作用可能发生在准同生期、表生期以及埋藏期，对应油气勘探预测方向就有很大差异，具体工作分别要求围绕相控性、抬升暴露或者埋藏阶段流体活动三个不同方面开展。此外，盐下白云岩勘探已拓展到8000米以下，在如此埋深环境下孔隙保存的化学机制是什么，是否具有规模性，这些都是中国油气工业能否在深层白云岩实现高效勘探的关键问题。众多学者针对不同盆地盐下白云岩储层特征，开展了大量储层岩石学特征、成因机制、储集性能评价等多方面研究工作。例如，倪新锋等(塔中地区深层寒武系盐下白云岩储层特征及主控因素[J]，石油与天然气地质，2017，38(3)：489-498)利用岩心、薄片和扫描电镜观察方法，对塔中寒武系盐下白云岩的储层类型、特征、主控因素开展探索性研究，认为塔中寒武系盐下潮坪相膏云岩储层主要发育在中寒武统阿瓦塔格组及沙依里克组下段，岩性以含膏云岩、泥粉晶云岩、膏云质角砾岩为主，明显受岩相及裂缝控制，形成于准同生期，并受后期有机酸溶蚀作用形成微孔型储层。于洲等(鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组五段膏盐下白云岩储层形成的主控因素[J]，石油与天然气地质，2018，39(6)：1213-1224)综合岩心观察、薄片鉴定、物性分析及地球化学特征等资料，对其岩石学、储集空间和孔渗特征等开展了系统研究，认为鄂尔多斯盆地奥陶系盐下白云岩储集层为孔隙型白云岩储层，储集空间均以溶蚀孔洞为主，次为残余粒间孔、晶间溶孔、晶间孔和微裂缝，沉积古地貌、海平面变化和准同生期大气淡水溶蚀作用等因素共同控制膏盐下白云岩储集层的发育与分布。通过岩心薄片显微镜分析，只能定性推断矿物的溶解作用，很难知道哪种矿物发生溶蚀，更难以定量分析地层水中离子对矿物溶解特性的影响。所以，需要开展盐下白云岩水岩反应的模拟实验工作。目前，中国专利(公开号：CN102435716A)公开了一种成岩作用模拟实验装置，中国专利(公开号：CN104407118A)公开了一种碳酸盐岩溶蚀作用与溶蚀效益的分析方法，其实现了应用实际岩石柱塞样品开展岩石内部溶蚀实验模拟，优势是实验过程中水岩比和水动力方式比较接近地下条件，并能分析溶蚀前后岩石内部孔隙演化。但是，白云岩样品孔隙类型复杂多样，包括了晶间孔、鲕模孔、溶洞、裂缝等，溶蚀过程中孔隙结构往往发生变化并形成流体运移优势通道，这会引起流体与岩石接触面积发生改变，导致岩石溶蚀量下降，必然会影响温度、压力和流体因素对溶蚀作用的准确认识，且白云岩水岩反应数据不具有重复性和再现性。中国专利(公开号：CN105137033A)公开了一种膏盐-碳酸盐岩储层表生岩溶效果定量评价方法及装置，其只关注表生环境下膏盐-碳酸盐岩溶蚀效果与定量评价，不适用于埋藏阶段白云岩水岩反应的高温高压条件；虽然其考虑了岩石样品中膏盐成分对溶蚀的影响，但忽略了地层水属性因素，然而地层中白云石广泛存在，流体性质才是影响白云岩溶蚀和沉淀的关键因素；采用岩石样品浸泡于溶液的形式，水岩比和水动力方式不符合地下实际，且岩石溶蚀量所代表的化学内涵不明确。地下碳酸盐岩广泛分布，碳酸盐岩与酸性流体之间的反应很快达到化学平衡。杨云坤等(基于模拟实验的原位观察对碳酸盐岩深部溶蚀的再认识[J]，北京大学学报(自然科学版)，2014，50(2)：316-322)据此利用金刚石压腔(DAC)技术，针对碳酸盐岩设计了一套随埋深增加的水-岩作用模拟实验，尽管可以原位观察明显的胶结(沉淀)，但不能定量分析碳酸盐岩水岩反应的溶蚀量，更不能分析地层水属性在白云岩水岩反应过程中的具体作用。范明等(酸性流体对碳酸盐岩储层的改造作用[J]，地球化学，2009，38(1)：20-26)自主设计了碳酸盐岩溶蚀速率测定仪，但该实验装置和实验方法致力于评价碳酸盐岩的溶蚀速度，要求碳酸盐岩水岩反应结果远离化学平衡，由于岩石样品量少的缘故，反应生成的流体仍然具备和岩石反应的能力，故不符合地下白云岩水岩反应程度应近似达到化学平衡的条件要求。另外，碳酸盐岩溶蚀量采用岩石称重法，无法明确水岩反应中何种矿物溶蚀及沉淀出哪种新矿物。综上所述，针对盐下白云岩水岩反应模拟实验来说，当前实验方法和实验装置并不适用，需要解决以下问题：1、如何实现白云岩水岩反应低水岩比和反应生成溶液达到化学平衡并且能科学与高效地判定；2、如何确定盐下白云岩中地层水特征及其对白云岩反应的具体控制作用并进行定量分析；3、如何定量分析盐下白云岩水岩反应中发生溶蚀和沉淀的矿物；4、如何确保盐下白云岩水岩反应过程和实验数据具备重复性和再现性。因此，基于上述待解决的技术问题，亟需研发出一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价的技术方案。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法及系统，该方法及系统能够实现针对盐下白云岩储层地质背景下白云岩与对应地层水之间反应的定量评价，尤其适用于分析地层水属性在白云岩水岩反应过程中的具体影响，能够分析盐下白云岩储层中地层水对白云岩溶蚀与沉淀的影响，明确了有利于盐下白云岩孔隙形成和保存的控制因素，为规模、高效盐下白云岩储层分布和预测提供分析依据。在本专利技术实施例的第一方面，提出了一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，该方法包括：采集研究区地层水，进行分析评价得到研究区地层水类型；根据所述研究区地层水类型，配制实验用流体，并记录初始离子浓度；采集研究区盐下白云岩样品，进行XRD分析，确定所述白云岩的矿物组分及含量；将所述研究区盐下白云岩样品制备成孔隙均匀分布的白云岩岩心样品；进行白云岩水岩反应测试，当白云岩水岩反应达到化学平衡时，确定白云岩水岩反应的流体流速；根据白云岩水岩反应的流体流速，对所述白云岩岩心样品及所述实验用流体进行盐下白云岩水岩反应，当盐下白云岩水岩反应达到设定温度、压力及流速时，开始统计反应生成液的体积，在反应生成液的体积达到白云岩岩心样品的体积时，采集多份反应生成液；将反应后的白云岩岩心样品进行XRD分析，根据分析数据及反应前的所述白云岩的矿物组分及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，该方法包括：/n采集研究区地层水，进行分析评价得到研究区地层水类型；/n根据所述研究区地层水类型，配制实验用流体，并记录初始离子浓度；/n采集研究区盐下白云岩样品，进行XRD分析，确定所述白云岩的矿物组分及含量；/n将所述研究区盐下白云岩样品制备成孔隙均匀分布的白云岩岩心样品；/n进行白云岩水岩反应测试，当白云岩水岩反应达到化学平衡时，确定白云岩水岩反应的流体流速；/n根据白云岩水岩反应的流体流速，对所述白云岩岩心样品及所述实验用流体进行盐下白云岩水岩反应，当盐下白云岩水岩反应达到设定温度、压力及流速时，开始统计反应生成液的体积，在反应生成液的体积达到白云岩岩心样品的体积时，采集多份反应生成液；/n将反应后的白云岩岩心样品进行XRD分析，根据分析数据及反应前的所述白云岩的矿物组分及含量得到组分变化数据；/n将所述多份反应生成液进行离子成分分析，与所述实验用流体的初始离子浓度进行比较，得到盐下白云岩水岩反应过程中溶蚀和沉淀的矿物类型及浓度；/n根据所述组分变化数据及所述溶蚀和沉淀的矿物类型及浓度，定量评价盐下白云岩与地层水反应过程中的矿物溶蚀和沉淀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，该方法包括：
采集研究区地层水，进行分析评价得到研究区地层水类型；
根据所述研究区地层水类型，配制实验用流体，并记录初始离子浓度；
采集研究区盐下白云岩样品，进行XRD分析，确定所述白云岩的矿物组分及含量；
将所述研究区盐下白云岩样品制备成孔隙均匀分布的白云岩岩心样品；
进行白云岩水岩反应测试，当白云岩水岩反应达到化学平衡时，确定白云岩水岩反应的流体流速；
根据白云岩水岩反应的流体流速，对所述白云岩岩心样品及所述实验用流体进行盐下白云岩水岩反应，当盐下白云岩水岩反应达到设定温度、压力及流速时，开始统计反应生成液的体积，在反应生成液的体积达到白云岩岩心样品的体积时，采集多份反应生成液；
将反应后的白云岩岩心样品进行XRD分析，根据分析数据及反应前的所述白云岩的矿物组分及含量得到组分变化数据；
将所述多份反应生成液进行离子成分分析，与所述实验用流体的初始离子浓度进行比较，得到盐下白云岩水岩反应过程中溶蚀和沉淀的矿物类型及浓度；
根据所述组分变化数据及所述溶蚀和沉淀的矿物类型及浓度，定量评价盐下白云岩与地层水反应过程中的矿物溶蚀和沉淀。


2.根据权利要求1所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，采集研究区地层水，进行分析评价得到研究区地层水类型，包括：
采集研究区至少10口井的地层水样本，分析得到地层水样本中的离子浓度；
根据所述地层水样本中的离子浓度，采用苏林分类法确定研究区地层水类型。


3.根据权利要求1所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，将所述研究区盐下白云岩样品制备成孔隙均匀分布的白云岩岩心样品，包括：
将所述研究区盐下白云岩样品粉碎成颗粒，利用超声波在去离子水中清洗所述颗粒，对清洗后的颗粒进行烘干，将烘干后的颗粒制备成孔隙均匀分布的白云岩岩心样品。


4.根据权利要求3所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，粉碎的所述颗粒的粒径为16-20目。


5.根据权利要求1所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，进行白云岩水岩反应测试，当白云岩水岩反应达到化学平衡时，确定白云岩水岩反应的流体流速，包括：
进行白云岩水岩反应测试，在维持温度和压力不变的情况下，调整流速并记录反应生成液中离子组分的变化；
当降低流速至一条件下时，如果再降低流速，反应生成液离子组分不发生变化，白云岩水岩反应达到化学平衡，在进行盐下白云岩水岩反应实验时采用的流速为所述条件下的流速的一半。


6.根据权利要求1所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，根据盐下白云岩水岩反应的流体流速，对所述白云岩岩心样品及所述实验用流体进行盐下白云岩水岩反应，包括：
在盐下白云岩水岩反应的过程中，水岩反应温度及水岩反应压力的调整方式为：
水岩反应压力保持不变，水岩反应温度等差递增；
水岩反应温度保持不变，水岩反应压力等差递增；或
水岩反应温度及水岩反应压力等差递增。


7.根据权利要求1、5或6所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，该方法包括：
利用盐下白云岩水岩反应单元进行白云岩水岩反应测试及盐下白云岩水岩反应；其中，所述盐下白云岩水岩反应单元包括：纯水储罐、连续流液体泵、高压容器、高温高压反应釜、压力显示表、温度控制器、取样器；其中，所述高压容器包括中空耐高压金属柱，中空耐高压金属柱的底端设置有密封套，顶端安装有可拆卸的压帽，中空耐高压金属柱的第一中空腔体内设置有可沿着所述第一中空腔体上下移动的金属活塞；金属活塞与压帽之间的第一中空腔体用于盛装实验用流体；所述高温高压反应釜包括加热电阻丝、高温耐火板、金属外套及中空的耐高温高压金属圆柱，耐高温高压金属圆柱的第二中空腔体用于盛装白云岩岩心样品，第二中空腔体的底端、顶端分别设置有中空金属压帽及金属烧结盘；加热电阻丝、高温耐火板、金属外套设置于耐高温高压金属圆柱外部；所述压力显示表用于显示第二中空腔体内的水岩反应压力，温度控制器用于控制第二中空腔体内的水岩反应温度；所述纯水储罐的出口通过管路经由入口三通阀与所述连续流液体泵的入口相连，所述连续流液体泵的出口通过管路经由出口三通阀、密封套与高压容器的中空耐高压金属柱相连，以将纯水通入金属活塞以下的第一中空腔体内；所述压帽的出口通过管路经由第一减压阀、第二中空腔体底端的中空金属压帽与第二中空腔体相连，以将实验用流体通入第二中空腔体；第二中空腔体顶端的中空金属压帽通过管路经由第二减压阀与所述取样器相连。


8.根据权利要求1所述的盐下白云岩水岩反应的模拟与评价方法，其特征在于，将所述多份反应生成液进行离子成分分析，与所述实验用流体的初始离子浓度进行比较，得到盐下白云岩水岩反应过程中溶蚀和沉淀的矿物类型及浓度，包括：
利用下式计算盐下白云岩水岩反应过程中溶蚀和沉淀矿物的类型及浓度：















其中，MG为硬石膏浓度，MD为白云石溶解浓度，MC为方解石溶解浓度，为未考虑硬石膏影响的白云岩中方解石和白云石溶解浓度，为白云岩中方解石和白云石实际溶解浓度，单位为10-3mol/L，当大于0时为溶解浓度，当小于0时为沉淀浓度；

为反应生成液中Mg2+浓度，为实验用流体中Mg2+浓度，为反应生成液中SO42-浓度，为实验用流体中SO42-浓度，为反应生成液中Ca2+浓度，为实验用流体中Ca2+浓度，浓度单位为mg·L-1。


9.一种盐下白云岩水岩反应的模拟与评价系统，其特征在于，该系统包括：
地层水分析单元，用于对采集的研究区地层水进行分析评价，得到研究区地层水类型；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘敏，胡安平，沈安江，乔占峰，张杰，王永生，陈薇，于洲，吕玉珍，李昌，
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