【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于溶蚀实验，特别涉及一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统及方法。
技术介绍
1、白云岩是深层油气勘探的重点领域。古老白云岩地层多经历深埋高温高压作用和长期成岩叠加改造，经历多种溶蚀作用形成次生孔隙和洞穴而成为重要的油气储集空间。油气生产也揭示，溶蚀孔洞的发育程度是控制油气产量的重要因素之一。因此，揭示溶蚀孔洞的形成机制和演化过程对于预测优质白云岩储层分布至关重要。溶蚀孔洞的形成存在两种机制：一种是早成岩期或表生期的大气水溶蚀作用；另一种是埋藏溶蚀作用。埋藏溶蚀作用具有特殊性，溶蚀孔隙或孔洞为末端产物，并无对应的成岩产物可以用来直接分析其发生的条件，因此对其形成机制的认识长期以来存在争议。
2、溶蚀模拟实验为溶蚀作用的发生条件及溶蚀过程提供了有效的研究手段。自20世纪60年代以来，国内外学者利用实验方法开展了探索碳酸盐岩溶蚀机理的研究。随着大量深埋碳酸盐岩油气储层的发现，高温高压下碳酸盐岩溶蚀机制的研究成为模拟实验的重点内容，模拟实验条件自然由低温低压发展到高温高压环境，实验样品逐渐由岩石样品取代方解石、白云石等单矿物样品。这些研究促进了深埋条件下白云岩溶蚀响应的地质认识不断深入，但是对于白云石晶体特征对溶蚀作用的控制作用以及溶蚀孔洞的形成过程尚不清楚，需要进一步深入研究和分析。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统及方法，选取深层大量发育的晶粒白云岩，开展柱塞尺度和晶体尺度的高温高压溶蚀模拟实验，以探讨
2、为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案如下：
3、本专利技术实施例提供了一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其包括人工柱塞样反应釜、天然柱塞样反应釜、围压泵、预热器、气体流量控制系统、co2气瓶、注入泵，加压液瓶、中间容器、取液器、回压泵和生成液瓶；
4、所述加压液瓶通过管道和所述注入泵与所述中间容器连接，所述co2气瓶通过管道和阀门与所述中间容器连接，所述中间容器通过管道和所述预热器与所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜连接，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜上连接有所述围压泵，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜通过所述取液器和所述回压泵与所述生成液瓶连接；
5、所述气体流量控制系统用于设定所述co2气瓶的压力、co2流速和所述预热器的温度，当高压流体注入装有碳酸盐岩样品的所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜中，流体与碳酸盐岩样品进行岩石与流体反应，然后测定所述生成液瓶的生成溶液中的离子浓度、溶蚀后岩样的孔隙连通情况和质量，计算溶蚀前后质量和孔隙结构的变化，以此用于实现定量评价碳酸盐岩在经历不同成岩环境下的溶蚀能力、效应和效果。
6、根据本专利技术一可选实施例，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜的装样腔体均为圆柱状，其直径为3厘米，其长度为25厘米；装样腔体材料为哈氏合金，并具备电加热功能，用于实现模拟高温环境。
7、根据本专利技术一可选实施例，所述围压泵和所述注入泵用于恒速驱动溶蚀系统内溶液流动，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜出口端利用所述回压泵来稳定流体压力，保证反应釜中岩石与流体反应在恒定压力下进行。
8、根据本专利技术一可选实施例，所述取液器包括三组并列设置的取液组件，每个取液组件包括定量筒，所述定量筒两侧分别设置2个进液管和2个出液管，2个进液管和2个出液管上均设置有1个阀门，其中1个进液管与所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜连接，1个出液管与所述回压泵连接。
9、本专利技术实施例提供一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，采用如上述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统实现的，其中，所述岩石内部溶蚀方法包括以下步骤：
10、步骤s1，设计开展两组对比实验，每组实验均设置白云岩-纯酸体系为对照组，白云岩-纯酸体系的白云岩柱塞样放置在天然柱塞样反应釜，每组实验均设置白云岩-复合酸体系为实验组，白云岩-复合酸体系的白云岩柱塞样放置在人工柱塞样反应釜中；
11、步骤s2，第一组实验目的在于研究共生体系中的白云岩离子含量、孔隙结构在反应前后的变化，所用柱塞样来自鄂尔多斯盆地马家沟组，岩性为颗粒白云岩；第一组实验模拟流体采用去离子水加盐试剂配制而成，酸性流体介质为油田水中最主要的有机酸类型乙酸，实验乙酸浓度均为2g/l；
12、第二组实验目的在于研究共生体系中的白云岩溶蚀增孔效应问题，所用柱塞样来自四川盆地飞仙关组，岩性为颗粒白云岩；第二组实验模拟流体采用去离子水加盐试剂配制而成，酸性流体介质为油田水中最主要的有机酸类型乙酸，实验乙酸浓度均为3.83g/l；
13、步骤s3，两组对比实验的白云岩在不同温度和含不同盐试剂有机酸溶液下进行溶蚀实验，其流程均包括：首先将白云岩岩样粉碎筛取粒径10～18目范围内的颗粒，用去离子水在超声波中清洗10分钟后再烘干；将烘干后的白云岩颗粒放入高温高压反应釜内，装满并记录重量为130g，密封两端金属压帽，据此制备成直径3厘米和长度25厘米的白云岩柱塞样；有机酸溶液流速统一为0.1ml/min；当白云岩水岩反应达到设定温度、压力和流速时，开始计时，每个温度条件下反应24小时后，连续两次采集反应生成液，每次约10ml；实验后反应生成溶液采用icp-oes分析ca2+、mg2+、na离子的浓度，同一编号实验中采用同一块白云岩柱塞样，更换实验流体后，对白云岩柱塞样也进行更换。
14、根据本专利技术一可选实施例，步骤s2中的第一组实验为了模拟共生体系中膏盐岩的组成，采用向酸性流体中加入na2so4和cacl2的方式合成石膏caso4，同时，为了模拟近地表、浅埋藏、中埋藏、深埋藏四个阶段的水岩溶蚀反应规律，实验根据马家沟组埋藏史，选定20℃/0.1mpa、40℃/10mpa、90℃/25mpa和140℃/40mpa共四个温压点开展实验。
15、根据本专利技术一可选实施例，步骤s2中的第二组实验考虑在溶液ph<4.5区域内，溶液中实际上不存在hco3-，故实验乙酸溶液中添加盐试剂分别是na2so4、mgcl2、cacl2和nacl；鉴于不同时期和不同地区地层水属性差异大，而现今地层水为埋藏成岩改造的产物，实验溶液中mg2+、ca2+、so42-离子含量参考当前标准海水；模拟实验温度选定50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃和160℃，压力统一为10mpa。
16、根据本专利技术一可选实施例，所述岩石内部溶蚀方法还包括：分别对两组对比实验的纯酸和复合酸体系反应前后的白岩石柱塞样进行氮气吸附测试，从而对白岩石孔隙结构变化进行定量表征。
17、与现有技术相比，本专利技术实施例提供一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统及方法，至少具备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，包括人工柱塞样反应釜、天然柱塞样反应釜、围压泵、预热器、气体流量控制系统、CO2气瓶、注入泵，加压液瓶、中间容器、取液器、回压泵和生成液瓶；
2.根据权利要求1所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜的装样腔体均为圆柱状，其直径为3厘米，其长度为25厘米；装样腔体材料为哈氏合金，并具备电加热功能，用于实现模拟高温环境。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述围压泵和所述注入泵用于恒速驱动溶蚀系统内溶液流动，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜出口端利用所述回压泵来稳定流体压力，保证反应釜中岩石与流体反应在恒定压力下进行。
4.根据权利要求3所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述取液器包括三组并列设置的取液组件，每个取液组件包括定量筒，所述定量筒两侧分别设置2个进液管和2个出液管，2个进液管和2个出液管上均设置有1个阀门，
5.一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，采用如权利要求1～4任一所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统实现的，其特征在于，所述岩石内部溶蚀方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，其特征在于，步骤S2中的第一组实验为了模拟共生体系中膏盐岩的组成，采用向酸性流体中加入Na2SO4和CaCl2的方式合成石膏CaSO4，同时，为了模拟近地表、浅埋藏、中埋藏、深埋藏四个阶段的水岩溶蚀反应规律，实验根据马家沟组埋藏史，选定20℃/0.1MPa、40℃/10MPa、90℃/25MPa和140℃/40MPa共四个温压点开展实验。
7.根据权利要求6所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，其特征在于，步骤S2中的第二组实验考虑在溶液pH<4.5区域内，溶液中实际上不存在HCO3-，故实验乙酸溶液中添加盐试剂分别是Na2SO4、MgCl2、CaCl2和NaCl；鉴于不同时期和不同地区地层水属性差异大，而现今地层水为埋藏成岩改造的产物，实验溶液中Mg2+、Ca2+、SO42-离子含量参考当前标准海水；模拟实验温度选定50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃和160℃，压力统一为10MPa。
8.根据权利要求7所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，其特征在于，所述岩石内部溶蚀方法还包括：步骤S4，分别对两组对比实验的纯酸和复合酸体系反应前后的白岩石柱塞样进行氮气吸附测试，从而对白岩石孔隙结构变化进行定量表征。
...【技术特征摘要】
1.一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，包括人工柱塞样反应釜、天然柱塞样反应釜、围压泵、预热器、气体流量控制系统、co2气瓶、注入泵，加压液瓶、中间容器、取液器、回压泵和生成液瓶；
2.根据权利要求1所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜的装样腔体均为圆柱状，其直径为3厘米，其长度为25厘米；装样腔体材料为哈氏合金，并具备电加热功能，用于实现模拟高温环境。
3.根据权利要求2所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述围压泵和所述注入泵用于恒速驱动溶蚀系统内溶液流动，所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜出口端利用所述回压泵来稳定流体压力，保证反应釜中岩石与流体反应在恒定压力下进行。
4.根据权利要求3所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统，其特征在于，所述取液器包括三组并列设置的取液组件，每个取液组件包括定量筒，所述定量筒两侧分别设置2个进液管和2个出液管，2个进液管和2个出液管上均设置有1个阀门，其中1个进液管与所述天然柱塞样反应釜和所述人工柱塞样反应釜连接，1个出液管与所述回压泵连接。
5.一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀方法，采用如权利要求1～4任一所述的一种高温高压溶解动力学模拟装置中岩石内部溶蚀系统实现的...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍飞，文华国，黄宇涵，席志店，胡毅，陈壮，徐文礼，梁金同，廖芸涛，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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