CN109655574B - 一种测定页岩储层可氧化能力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测定页岩储层可氧化能力的方法。利用氧化性溶液氧化溶蚀页岩组分，以改造纳米级孔隙，是一种提高页岩基块渗透率的有效方法，因此，氧化致裂增渗方法适应的页岩储层需要评价可氧化能力进行选择。油气层的油气都是在还原环境条件下的烃源岩中形成，滞留或短距离运移、初次运移和二次运移到油气层中，不仅多数油气仍然保留着还原性，而且也将储层岩石还原，因此，需要评价油气层岩石可氧化能力。页岩中富含有机质与黄铁矿等还原性矿物，而化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量，因此将页岩粉末加入蒸馏水中，混合均匀后测量溶液的化学需氧量，以此评价页岩储层可氧化能力。

Description

一种测定页岩储层可氧化能力的方法
技术领域
本发明属于石油天然气开采技术领域，涉及一种测定页岩储层可氧化能力的方法，主要用于页岩储层可氧化能力评价与入井流体筛选。
背景技术
页岩中的有机质、黄铁矿均属于强还原环境产物，在氧化条件下易被氧化分解。有机质是优质页岩重要组成部分。页岩有机孔发育于有机质内，对于高过成熟度有机质，其内部有机孔发育且连通性好。黄铁矿(FeS2)作为黑色页岩最主要的硫化矿物，是富有机质沉积的特征矿物。页岩气层普遍存在黄铁矿，含量主要介于1％～5％，形态以草莓状或霉球状、局部富集块状为主，自形晶体黄铁矿较少，粒径介于数微米至数十微米。页岩内部黄铁矿易被氧化，形成可溶性硫酸盐。页岩有机质与黄铁矿氧化形成溶蚀纳微尺度孔缝的潜力巨大。
室内实验与现场测试均表明，利用氧化性溶液氧化溶蚀页岩组分，以改造纳米级孔隙，是一种提高页岩基块渗透率的有效方法，因此，氧化致裂增渗方法适应的页岩储层需要评价可氧化能力进行选择。
油气层的油气都是在还原环境条件下的烃源岩中形成，滞留或短距离运移、初次运移和二次运移到油气层中，不仅多数油气仍然保留着还原性，而且也将储层岩石还原，因此，需要评价油气层岩石可氧化能力，为筛选与储层配伍的入井流体提供依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定页岩储层可氧化能力的方法，该方法将页岩储层井下岩心取出后，将页岩用酸洗后加入重蒸馏水中，混合均匀后测量溶液的化学需氧量，从而评价页岩储层可氧化能力。
为达到以上目的，本发明提供以下技术方案。
一种测定页岩储层可氧化能力的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用密闭取心等方法获得典型页岩储层段未被氧化的岩心或岩屑，密封保存。
(2)配制专用氧化液：将浓硫酸缓慢倒入重蒸馏水中，选择强氧化剂，包括但不限于重铬酸钾、高锰酸钾，加入上述溶液，溶解后转移至容量瓶中，用重蒸馏水稀释至标线。与溶有1％硫酸银的浓硫酸按一定体积比稀释成专用氧化液；
(3)制备样品：将一定粒径的页岩碎样加入一定量稀盐酸中，充分反应后取出烘干，页岩粉碎并研磨后得到一定粒径的页岩粉末，然后加入重蒸馏水中；
(4)待步骤(3)中溶液混合均匀后，取一定量于试管中，加入一定量硫酸汞，再加入一定量的专用氧化液；
(5)将步骤(4)中试管加热(>150℃)，至少持续30min；
(6)测定步骤(5)中溶液的化学需氧量；
(7)根据步骤(6)中的化学需氧量评价页岩储层可氧化能力。
现有技术暂无测定页岩储层可氧化能力的相关方法。本发明在研磨页岩岩心后得到页岩粉末，通过测量页岩粉末混合溶液的化学需氧量来评价页岩储层可氧化能力，具有以下有益效果：
(1)提供了一种新的页岩储层分析思路，为富有机质页岩氧化改造选定有效层位。
(2)为与储层配伍的入井工作液筛选提供重要依据。目前入井工作液基本不考虑储层可氧化性，也不评价油气层可氧化能力，而油气层的油气都是在还原环境条件下的烃源岩中形成，滞留或短距离运移、初次运移和二次运移到油气层中，不仅多数油气仍然保留着还原性，而且也将储层岩石还原，因此，需要评价油气层岩石可氧化能力，为筛选与储层配伍的入井流体提供依据。
(3)该方法不需测还原性矿物组分及含量就可以评价储层可氧化能力。页岩还原性矿物主要有有机质与黄铁矿，本方法相比于有机质测试与X射线衍射测试，操作简单，耗时短，经济成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细阐述。
实施例中所使用的试剂均为分析纯。
依据本发明方法对渝东南龙马溪组页岩储层可氧化能力进行测定给出如下一个具体实施例验证本发明方法技术方案：
(1)将30ml浓硫酸(ρ＝1.84g/ml)缓慢倒入50ml重蒸馏水中，称取0.2648g重铬酸钾溶于上述含浓硫酸的重蒸馏水，溶解后转移至100ml容量瓶中，用重蒸馏水稀释至标线。将2.0g硫酸银加入到200ml浓硫酸中，配置成硫酸银-硫酸溶液，再加入容量瓶中100ml含浓硫酸的重蒸馏水即为专用氧化剂。
(2)将密封的渝东南龙马溪组页岩岩心砸碎，取40-60目页岩碎样2g，加入50ml重蒸馏水中，再加入10ml浓度为13％的稀盐酸(HCl)，反应1小时后取出烘干。将所得页岩碎样研磨后得到大于300目的页岩粉末，称取0.5g；
(3)将上述0.5g页岩粉末加入200ml重蒸馏水中，混合均匀。取2ml于化学需氧量消解管中，加入0.05g硫酸汞(HgSO4)，再加入3ml配置好的专用氧化剂。
(4)预先将消解器加热165℃，将化学需氧量消解管放入加热30min。加热完成后取出消解管，冷却至室温。
(5)测定中溶液化学需氧量为78.5mg/L。
实验页岩为渝东南龙马溪组页岩，有机碳测量结果为4.0％，X射线衍射测试结果2.1％。根据页岩样品有机碳含量，结合黄铁矿氧化反应式，利用本方法计算得出黄铁矿含量为2.4％，与X射线衍射测试结果接近。
根据有机碳与黄铁矿含量，评价渝东南龙马溪组页岩储层可氧化能力为强。
综上，本发明能够准确地测出页岩中黄铁矿的含量，测定页岩储层可氧化能力。实验可以在实验室内顺利开展，操作简单，耗时短，经济成本低。本发明弥补了测定页岩储层可氧化能力的空白，能为富有机质页岩氧化改造确定有效层位，为筛选与储层配伍的入井工作液提供依据。

Claims (1)

1.一种测定页岩储层可氧化能力的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用密闭取心方法获得典型页岩储层段未被氧化的岩心或岩屑，密封保存；
(2)配制专用氧化液：将浓硫酸缓慢倒入重蒸馏水中，选择强氧化剂，包括但不限于重铬酸钾、高锰酸钾，加入上述溶液，溶解后转移至容量瓶中，用重蒸馏水稀释至标线后与溶有1％硫酸银的浓硫酸按一定体积比稀释成专用氧化液；
(3)制备样品：将一定粒径的页岩碎样加入一定量稀盐酸中，充分反应后取出烘干，页岩粉碎并研磨后得到一定粒径的页岩粉末，然后加入重蒸馏水中；
(4)待步骤(3)中溶液混合均匀后，取一定量于试管中，加入一定量硫酸汞，再加入一定量的专用氧化液；
(5)将步骤(4)中试管加热，加热温度大于150℃，至少持续30min；
(6)测定步骤(5)中溶液的化学需氧量；
(7)根据步骤(6)中的化学需氧量评价页岩储层可氧化能力。
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