CN113984620B - 一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，所述评价方法包括成分分析、列出酸敏性物质、计算评价指标、评价酸化增渗可改造性等四个步骤。本发明首次提出了针对铀储层酸化增渗可改造性的定量化评价方法，通过计算XRD峰面积比值可直观体现遇酸溶解矿物和遇酸溶解膨胀矿物对样品渗透率的作用权重；各矿物的峰面积可通过XRD谱图测量得到，不需要再计算各矿物在样品中的含量，消除了定量XRD分析可能导入的误差。本发明提供的评价方法，可操作性强、可量化，与实际酸化增渗情况吻合，铀储层酸化增渗改造性评价准确性高；使用本发明提供的评价方法，可极大地提高铀资源开采效率，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及铀储层酸化增渗技术领域，具体涉及一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法。
背景技术
核能是国民经济及国防建设中的一种重要战略资源，铀作为核能的主要原料发挥着不可替代的作用。砂岩型铀矿是我国最主要的天然铀资源类型，我国砂岩型铀资源占查明铀资源总量43％，超过了其他三种类型的铀资源(碳硅泥岩型、火山岩型和花岗岩型)，位居第一位。在提升天然铀产能、保障核电发展的需求背景下，针对砂岩铀矿采冶工艺的不断升级，是保障核能可持续发展的关键前提。我国砂岩型铀资源赋矿岩层渗透性普遍偏低，渗透性较差的资源占砂岩铀资源的70％以上(渗透系数<0.5m/d)。这导致我国地浸开采的“难注、难采、低回收率及高成本”等诸多突出问题，造成大量铀资源无法正常开采，且随着开采深度的增加，这一问题将更加突出，亟待解决。结合我国铀资源的特点，进行低渗透砂岩铀矿渗透性提高的理论与方法研究，对盘活我国众多低渗透、非均质砂岩型铀资源具有重要的现实意义和深远的应用前景。
酸化增渗法是低渗储层改造的关键技术之一。酸化是利用酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来清除抽、注井井筒附近的污染，恢复地层渗透率或通过溶蚀地层岩石胶结物以提高渗透率的一项抽水井增产、注水井增注措施。评价酸化增渗法效果的常用方法是通过实验测得反应前后的岩心的渗透率和矿物组分含量并进行比较，分析增渗效果，评价方法复杂且需要进行渗流实验。其中，渗透率计算公式如下所示：
式中K为岩心样品渗透率，Q为流量，μ为流体粘滞系数，l为岩心长度，A为岩心截面积，ΔP为岩心两端的压力差。
与美国、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦等国家相比，我国砂岩型铀资源赋矿岩层渗透系数低，开采成本高、难度大。低渗透砂岩铀储层的特性决定了其不适宜直接进行地浸开采，必须对储层进行化学增渗改造。针对石油、天然气开采领域的低渗油气藏酸化增渗适宜性评价研究较广泛，但针对铀储层酸化增渗的研究相对较少且不成体系，主要通过岩样反应前后渗透率的变化和岩心矿物组分含量的改变评价酸化增渗改造储层的适宜性。尚未提出可量化和可操作性强的酸化增渗改造低渗铀储层适宜性评价方法，无法有效指导工程实践。因此，提出基于酸敏性量化指标的铀储层酸化增渗可改造性评价方法，可使得储层酸化增渗改造评价大大简化，通过计算酸敏性评价量化指标数值，可定量评价铀储层酸化增渗的可改造性，具有良好的工程应用前景。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于酸敏性量化指标的铀储层酸化增渗可改造性评价方法，通过计算酸敏性评价量化指标数值，定量评价铀储层酸化增渗的可改造性，对提升我国砂岩型铀资源地浸开采技术水平和资源回收效率具有重要意义。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，包括以下步骤：
S1、成分分析：对待测样品进行XRD分析，分析矿物组成；
S2、列出酸敏性物质：根据待使用的酸增渗剂，列出正酸敏性矿物成分和负酸敏性矿物成分；酸敏性是指含铀岩心样品与酸化增渗剂反应后岩心样品渗透率变化的敏感程度；
S3、计算评价指标：计算正酸敏性评价指标和负酸敏性评价指标；
S4、评价酸化增渗可改造性：根据步骤S3中的计算结果评价样品酸化增渗的可改造性；
其中，正酸敏性评价指标、负酸敏性评价指标的计算公式如下：
其中，Si为样品中第i种对所用酸增渗剂呈正酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，Ti为样品中第i种对所用酸增渗剂呈负酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，SSiO2为样品中石英的XRD峰面积；需要特别说明的是，此处石英为样品成分中的代表惰性矿物。
作为本发明技术方案的进一步优选，正酸敏性矿物成分为遇酸增渗剂溶解后渗透率增加的成分，负酸敏性矿物成分为遇酸增渗剂膨胀或生成沉淀后渗透率降低的成分。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S2中所述酸增渗剂选自硫酸、盐酸、甲酸中的一种或多种。具体酸增渗剂的使用可以根据实际情况进行选择。
作为本发明技术方案的进一步优选，步骤S4中酸化增渗可改造性的评价标准为：正酸敏性评价指标越高，酸化增渗改造的适宜程度越高；负酸敏性评价指标越高，酸化增渗改造的适宜程度越低。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
针对铀储层酸增渗改造的实际需要，本发明首次提出了针对铀储层酸化增渗改造性的定量化评价方法，评价指标清晰明了，通过计算XRD峰面积比值可直观体现遇酸溶解矿物(正酸敏性)和遇酸膨胀矿物(负酸敏性)对样品渗透率的作用权重。各矿物的峰面积可通过XRD谱图直接测量得到，不需要再计算各矿物在样品中的含量，消除了定量XRD分析可能导入的误差，同时避免了定量XRD操作的繁琐性(如需外加标定矿物等)。
综上所述，本发明提供的评价方法，可操作性强、可量化，与实际酸化增渗情况吻合，铀储层酸化增渗改造性评价准确性高；使用本发明提供的评价方法，可极大地简化铀储层酸化增渗改造性评价流程，提高铀资源开采效率，应用前景广阔。
附图说明
图1为本申请技术路线示意图；
图2为本发明中样品1的XRD谱图；
图3为本发明中样品2的XRD谱图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和发明优势更加清楚阐述，以下将结合说明书附图对本发明做进一步详细讲解。
需要说明的是，本发明中使用的XRD型号为赛默飞ARL X TRA。
实施例1
参见图1所示，一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，包括以下步骤：
S1、成分分析：对待测样品进行XRD分析，分析矿物组成；
S2、列出酸敏性物质：根据待使用的酸增渗剂，列出正酸敏性矿物成分和负酸敏性矿物成分；其中，酸敏性是指低渗含铀岩心样品与酸化增渗剂反应后岩心样品渗透率变化的敏感程度；正酸敏性矿物成分即为遇酸增渗剂溶解后渗透率增加的成分，负酸敏性矿物成分即为遇酸增渗剂膨胀或生成沉淀后渗透率降低的成分；不同矿物成分在不同酸溶液中的溶解数据及渗透率变化特性可以通过现有技术或手册查阅知晓，本发明中并不对此做具体描述；
S3、计算评价指标：计算正酸敏性评价指标和负酸敏性评价指标；
S4、评价酸化增渗可改造性：根据步骤S3中的计算结果评价样品酸化增渗的可改造性；
其中，正酸敏性评价指标、负酸敏性评价指标的计算公式如下：
其中，Si为样品中第i种对所用酸增渗剂呈正酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，Ti为样品中第i种对所用酸增渗剂呈负酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，SSiO2为样品中石英的XRD峰面积。
作为本实施例的进一步优选，步骤S2中所述酸增渗剂选自硫酸。
作为本实施例的进一步优选，步骤S4中酸化增渗可改造性的评价标准为：正酸敏性评价指标越高，样品酸化增渗改造的适宜程度越高；负酸敏性评价指标越高，样品酸化增渗改造的适宜程度越低。
应用例1
将实施例1的评价方法用于具体的两种含铀岩心样品的酸增渗改造性评价；其中，酸增渗剂选用硫酸；样品1、样品2取自内蒙古中部大营地区。具体实施情况如下：
(1)成分分析：对样品1、样品2进行XRD分析；随后对两个样品的XRD原始数据进行平滑、物相检测，找出主要矿物成分；通过XRD分析发现，样品1主要含有石英、方解石、钠长石和钾长石，基本不含黏土矿物；样品2的主要成分为石英、方解石、钠长石和钾长石，并含有少量的黏土矿物(高岭石和绿泥石)；
(2)列出酸敏性物质；对于硫酸而言，钠长石和钾长石不属于酸敏性矿物；方解石与硫酸反应会生成溶解度较低的硫酸钙沉淀，可能堵塞样品中的孔隙，降低样品渗透率；因此，样品1中方解石对于硫酸呈负酸敏性；黏土矿物遇硫酸可能发生体积膨胀，降低样品渗透率；因此，样品2中方解石和黏土矿物对于硫酸呈负酸敏性；
(3)计算酸敏性指标：基于上述信息，通过X射线衍射数据分析软件获得的两种样品的石英峰面积和方解石峰面积(黏土矿物峰面积太小，予以忽略)，并通过实施例1中的公式进行计算，得到样品1和样品2的负酸敏性指标分别为0.73、0.38，结果见表1；
(4)实际测试：对样品1、样品2进行岩心流动试验，采用ISCO计量泵、中继容器、环压泵、耐酸腐蚀的高压夹持器、背压阀组成一个实验系统(均为现有技术，本发明不对上述岩心流动试验的系统组成和结构做具体的阐述)，配制pH＝2的稀硫酸溶液2L，加入到中继容器中。将样品放入耐酸夹持器中，反应条件为：环压为2.77-2.83MPa，出口压力恒定为0.02MPa，流速恒定为0.08mL/min；进行7天的硫酸酸化增渗反应实验，主要测试参数为进水口处压力；记录进水口处压力变化的实验数据，基于达西定律计算渗透率变化。实验结果见表1。可以看到，样品1的渗透率由与硫酸反应前的2.50mD降至0.90mD，降低幅度为64％；样品2的渗透率由与硫酸反应前的0.49mD降至0.37mD，降低幅度为24％；
(5)吻合性评价：根据本发明提供的评价方法，样品1的负酸敏性指标显著高于样品2，即样品1对于硫酸的负酸敏性更加明显，样品1相较于样品2对于硫酸增渗改造更加不适宜；而从步骤(4)的实际测试结果来看，样品1的渗透率减小程度高于样品2，也表明样品1相较于样品2更不适于硫酸增渗改造。
可以看到，采用本发明的评价方法与实际的渗透率测试结果吻合，说明了本发明酸化增渗可改造评价方法的可靠性。
表1样品1与样品2硫酸酸敏性指标计算与实际测试结果汇总表
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、成分分析：对待测样品进行XRD分析，分析矿物组成；
S2、列出酸敏性物质：根据待使用的酸增渗剂，列出正酸敏性矿物成分和负酸敏性矿物成分；
S3、计算评价指标：计算正酸敏性评价指标和负酸敏性评价指标；
S4、评价酸化增渗可改造性：根据步骤S3中的计算结果评价样品酸化增渗的可改造性；
其中，正酸敏性评价指标、负酸敏性评价指标的计算公式为：
其中，Si为样品中第i种对所用酸增渗剂呈正酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，Ti为样品中第i种对所用酸增渗剂呈负酸敏性的矿物成分的XRD峰面积，SSiO2为样品中石英的XRD峰面积；
其中，正酸敏性矿物成分为遇酸增渗剂溶解后渗透率增加的成分，负酸敏性矿物成分为遇酸增渗剂膨胀后渗透率降低的成分。
2.根据权利要求1所述的一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，其特征在于，步骤S2中所述酸增渗剂选自硫酸、盐酸、甲酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种铀储层酸化增渗可改造性评价方法，其特征在于，步骤S4中酸化增渗可改造性的评价标准为：正酸敏性评价指标越高，酸化增渗改造的适宜程度越高；负酸敏性评价指标越高，酸化增渗改造的适宜程度越低。
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