CN113447421A - 一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油与天然气行业致密煤岩储层增产改造领域，提供了一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法。氧化溶蚀增渗潜力是预测氧化改造提高致密煤岩气藏产能效果的重要依据，因此，需评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力。通过测定粉状煤样氧化前后的质量损失，以及柱状岩心应力条件下氧化液注入前后的渗透率变化，制定以溶蚀率ML及增渗倍数IOT为指标的评价方法，划分了氧化溶蚀增渗潜力等级，建立了应力条件下致密煤岩的氧化溶蚀效果增渗潜力评价方法。本发明弥补了当前致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法存在的不足，对预测致密煤岩气藏氧化溶蚀增渗效果、评价储层增产作业、预防储层损害等具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及石油与天然气工业致密煤岩储层的增产改造领域，涉及一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法。
背景技术
致密煤岩储层中有机质含量超过50％，且普遍存在黄铁矿，含量主要介于1％～5％。有机质、黄铁矿属于还原环境产物，在氧化条件下易被氧化溶蚀。在土壤研究中，广泛利用氧化剂来去除土壤中有机质，去除效果显著；而露头煤岩在风化作用下，其内部黄铁矿易被氧化，形成可溶性硫酸盐，并被雨水淋滤带出，表明黄铁矿易被氧化。
室内实验与现场测试均表明，利用氧化性溶液氧化溶蚀裂缝壁面煤岩基质组分，可产生大量溶蚀孔，促进天然裂缝扩展延伸和微裂缝的萌生，还可溶蚀一部分裂缝中堵塞的煤粉，提高裂缝导流能力。同时，有机质氧化产生的H+、小分子脂肪酸等还可进一步溶蚀无机矿物组分。因此，在水力压裂产生复杂裂缝网络的基础上，注入氧化液，可进一步改造致密煤岩储层气体产出通道，进而提高致密煤岩储层渗流能力及气体采收率。氧化溶蚀增渗的潜力是评价氧化改造提高致密煤岩气藏产能效果的重要依据，因此急需一种客观的评价方法来定量描述致密煤岩储层氧化溶蚀增渗的潜力。
致密煤岩储层具有煤体软、机械强度低、稳定性差等特征，氧化改造过程中过大的溶蚀率可能会造成致密煤岩储层坍塌。通过室内实验评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力，可有效防止致密煤岩储层坍塌，预防储层损害。
目前，关于致密煤岩氧化增渗的实验研究较多，但很少有学者深入探究致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力的评价方法和指标。因此，建立应力条件下致密煤岩的氧化溶蚀增渗潜力评价方法，对预测致密煤岩气藏产能、评价储层增产作业、预防储层损害等具有重要意义。
发明内容
本发明目的在于提供一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力的评价方法，该方法通过测定致密煤岩储层粉状煤样氧化前后的质量损失，以及致密煤岩储层柱状岩心应力条件下氧化液注入前后的渗透率变化，制定以溶蚀率ML及增渗倍数IOT为指标的评价方法，并通过不同氧化液作用于不同煤阶的煤岩储层后的质量损失、渗透率，结合煤岩储层孔隙/裂隙结构与导流能力，划分了氧化溶蚀增渗潜力等级。建立了应力条件下致密煤岩的氧化溶蚀效果增渗潜力评价方法，对预测致密煤岩气藏氧化溶蚀增渗效果、评价储层增产作业、预防储层损害等具有重要意义。为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法，依次包括如下步骤：
(1)选取待评价煤岩储层代表性岩心柱塞，测试其初始渗透率Kg，真空饱和浓度为3％的KCl溶液(模拟地层水)24h；
(2)取柱状岩心钻取位置周围煤样，粉碎筛分制取粉状煤样，60℃烘干24h；
(3)根据煤阶选用氧化剂及体积配比浓度，根据配比浓度加入清水配制氧化液；
(4)称取m1克粉状煤样，加入氧化液浸泡，测试反应过程浸泡液Eh、pH值变化，充分氧化反应后过滤，将粉状煤样烘干后称取氧化溶蚀后质量m2；
(5)将岩心柱置于岩心夹持器中，施加恒定围压，静置24h以消除应力敏感干扰；
(6)在设定的入口压力下，氧化液进入岩心至端面出液，保持一段时间后驱出，测试氧化后的煤样气测渗透率KOT
(7)缓慢卸载围压，待围压降为0后取出岩样；
(8)根据测得氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重m1和氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重m2；通过式(1)计算致密煤岩储层氧化溶蚀率ML；
式中：ML——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；m1——氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重，g；m2——氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重，g。
(9)根据测得氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率Kg和氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率KOT；通过式(2)计算致密煤岩储层氧化增渗倍数IOT；
式中：IOT——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；KOT——氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD；Kg——氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD。
(10)参考表1、表2评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力。
表1致密煤岩储层氧化溶蚀潜力评价表
表2致密煤岩储层氧化增渗潜力评价表
步骤(4)中所述的氧化反应时间据粉状煤样氧化过程中浸泡液Eh、pH值稳定时间而定，至少反应30min。
步骤(4)中所述的粉状煤样与氧化液进行反应的固液比为1:1～20。
步骤(6)中所述的氧化液进入后的保持时间据粉状煤样浸泡过程浸泡液Eh、pH值变化情况选定，至少保持30min。
本发明目的在于提供一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力的评价方法，该方法通过测定致密煤岩储层粉状煤样氧化前后的质量损失，以及致密煤岩储层柱状岩心应力条件下氧化液注入前后的渗透率变化，制定以溶蚀率ML及增渗倍数IOT为指标的评价方法，并通过不同氧化液作用于不同煤阶的煤岩储层后的质量损失、渗透率结合孔隙结构与导流能力的关系，划分了氧化溶蚀增渗潜力等级，具有以下有益效果：
(1)提供了一种新的致密煤岩储层分析思路，可为致密煤岩储层氧化改造选定有效层位；
(2)弥补了实验评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价领域的不足，对预测致密煤岩气藏氧化溶蚀增渗效果、评价储层增产作业等具有重要意义；
(3)通过评价目标煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力，为致密煤岩气藏在氧化改造过程中优选适宜的氧化剂类型及其浓度提供依据；
(4)致密煤岩储层具有煤体软、机械强度低、稳定性差等特征，氧化改造过程中过大的溶蚀效应可能会造成致密煤岩储层坍塌。通过室内实验评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力，可有效防止致密煤岩储层坍塌，预防储层损害。
附图说明
图1为致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法流程图
图2为表征致密煤岩储层氧化处理前孔隙/裂隙结构的扫描电镜图
图3为表征致密煤岩储层氧化处理后孔隙/裂隙结构的扫描电镜图
具体实施方式
为验证本发明的可靠性，选取贵州织金区块高阶煤岩样品，开展了致密煤岩储层氧化溶蚀实验，测定致密煤岩储层氧化后质量损失及渗透率变化，评价致密煤岩储层的氧化溶蚀增渗潜力，具体操作步骤如下：
(1)选取岩心柱塞ZJ-1，采用巴西劈裂法进行人工造缝，测量其长度、直径、质量、初始渗透率Kg、孔隙度后真空饱和浓度为3％的KCl溶液(模拟地层水)24h；
(2)取柱状岩心钻取位置周围煤样，粉碎筛分制取40～60目(25～38μm)粉状煤样作为样品ZJ-1P，60℃烘干24h；
(3)配制浓度为5％的NaClO溶液；
(4)称取10g左右粉状煤样置于烧杯中，加入50ml浓度为5％的NaClO进行浸泡，测试反应过程中浸泡液Eh、pH值变化；
(5)氧化液浸泡120h后，浸泡液Eh、pH值达稳定状态，证明氧化反应达充分，将煤粉过滤，烘干后称取氧化溶蚀后质量；
(6)将岩心柱置于岩心夹持器中，设定围压3MPa，静置24h以消除应力敏感干扰，中间容器加入5％NaClO溶液；
(7)以0.005MPa压力向岩心中驱入5％NaClO溶液至端面出液，保持120h；
(8)设置驱替压力梯度为0.1MPa/cm将氧化液驱出，测量氧化后煤样的气测渗透率KOT；
(9)根据测得氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重m1和氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重m2；通过式(1)计算致密煤岩储层氧化溶蚀率ML；
式中：ML——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；m1——氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重，g；m2——氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重，g。
(10)根据测得氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率Kg和氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率KOT；通过式(2)计算致密煤岩储层氧化增渗倍数IOT；
式中：IOT——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；KOT——氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD；Kg——氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD。
(11)根据表1、表2评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力，评价结果见表3。
表3致密煤岩储层氧化溶蚀潜力评价结果
基于扫描电镜观察，氧化溶蚀后煤样产生大量溶蚀孔、微裂隙如图2所示。
综上，本实验可以在实验室内顺利开展，操作简单，经济成本低。本发明弥补了实验评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价领域的不足，可为致密煤岩储层氧化改造选定有效层位，为致密煤岩气藏优选适宜的氧化剂类型及其浓度提供依据，对预测致密煤岩气藏氧化溶蚀增渗效果、评价储层增产作业等具有重要意义。
以上的具体实施方式已经结合附图和实例对本发明的方法进行了详细描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域普通技术人员在本发明的启示下，只要不超出本发明的主旨范围内，可对实验条件与分析方法及对象进行灵活的变更，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、选取待评价煤岩储层代表性岩心柱塞，测试其初始渗透率Kg，真空饱和浓度为3％的KCl溶液(模拟地层水)24h；
S2、取柱状岩心钻取位置周围煤样，粉碎筛分制取粉状煤样，60℃烘干24h；
S3、根据煤阶选用氧化剂及体积配比浓度，根据配比浓度加入清水配制氧化液；
S4、称取m1克粉状煤样，加入氧化液浸泡，测试反应过程浸泡液Eh、pH值变化，充分氧化反应后过滤，将粉状煤样烘干后称取氧化溶蚀后质量m2；
S5、将岩心柱置于岩心夹持器中，施加恒定围压，静置24h以消除应力敏感干扰；
S6、在设定的入口压力下，氧化液进入岩心至端面出液，保持一段时间后驱出，测试氧化后的煤样气测渗透率KOT
S7、缓慢卸载围压，待围压降为0后取出岩样；
S8、根据测得氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重m1和氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重m2；通过式(1)计算致密煤岩储层氧化溶蚀率ML；
式中：ML——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；m1——氧化溶蚀前粉状煤岩样品干重，g；m2——氧化溶蚀后粉状煤岩样品干重，g；
S9、根据测得氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率Kg和氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率KOT；通过式(2)计算致密煤岩储层氧化增渗倍数IOT；
式中：IOT——致密煤岩储层氧化溶蚀率，无量纲；KOT——氧化处理前恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD；Kg——氧化处理后恒定围压下煤岩样品气测渗透率，mD；
S10、参考表1、表2评价致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力。
表1致密煤岩储层氧化溶蚀潜力评价表
2.根据权利要求1所述的一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法，其特征在于：S4中所述的氧化反应时间据粉状煤样氧化过程中浸泡液Eh、pH值稳定时间而定，至少反应30min。
3.根据权利要求1所述的一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法，其特征在于：S4中所述的粉状煤样与氧化液进行反应的固液比为1:1～20。
4.根据权利要求1所述的一种致密煤岩储层氧化溶蚀增渗潜力评价方法，其特征在于：S6中所述的氧化液进入后的保持时间据粉状煤样浸泡过程浸泡液Eh、pH值变化情况选定，至少保持30min。
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