CN114113174B - 基于x射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置及方法,所述测试装置包括恒速恒压泵、中间容器一、中间容器二、压力变送器一、岩心夹持器、压力变送器二、电动泵一、中间容器三、回压阀、气体流量计、H2S中和池、电动泵二、回压变送器、围压变送器、X射线发生器、X射线探测器、恒温箱;所述中间容器一内设有含硫气样,所述中间容器二内设有氮气,所述中间容器三内设有溶硫剂;所述岩心夹持器上设有围压入口。本发明能够用于评价硫沉积岩样挤注溶硫剂的解堵效果,具有操作简便、安全性好、自动化程度高、测量精度高、耐高温高压、抗腐蚀强等优势,对研究和评价高含硫气井硫沉积储层挤注溶硫剂的解堵效果具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域,特别涉及一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置及方法。
背景技术
高含硫气藏在全球分布广泛,我国四川盆地川东北地区高含硫气藏储量丰富,是我国天然气产能的重要组成部分。高含硫气藏在开采过程中,随着地层压力不断降低,高含硫气体中溶解的元素硫将不断析出,同时多硫化物也会分解析出单质硫,导致单质硫沉积,堵塞储层孔隙,造成储层伤害,降低高含硫气井产能。
国内外已经有数百口井报道硫沉积对气井生产的严重危害。矿场生产中,通常通过挤注溶硫剂至地层中恢复硫沉积对储层渗透率的伤害,从而改善储层渗流能力,提高气井产能。目前,国内外研究多聚焦于硫沉积对岩心伤害的实验评价,但对于岩心中硫沉积的分布,以及不同溶硫剂有效波及面积下解堵效果的测试及评价鲜有报道。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置及方法,通过对岩心进行X射线衍射,获得岩心密度分布的变化情况,从而得到岩心中硫沉积的分布及溶硫剂挤注后的有效波及面积,以综合评价溶硫剂挤注的解堵效果。
本发明的技术方案如下:
一方面,提供一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,包括恒速恒压泵、中间容器一、中间容器二、压力变送器一、岩心夹持器、压力变送器二、电动泵一、中间容器三、回压阀、气体流量计、H2S中和池、电动泵二、回压变送器、围压变送器、X射线发生器、X射线探测器、恒温箱;所述中间容器一内设有含硫气样,所述中间容器二内设有氮气,所述中间容器三内设有溶硫剂;所述岩心夹持器上设有围压入口;
所述中间容器一和所述中间容器二并联设置,且两端分别与所述恒速恒压泵的输出端以及所述岩心夹持器的输入端相连,所述岩心夹持器的输出端通过输出管线与所述回压阀相连,所述回压阀的输出口与所述H2S中和池相连且相连的管线上设有所述气体流量计;所述压力变送器一和所述压力变送器二分别设置在所述岩心夹持器的两端;
所述电动泵一的输出端与所述中间容器三的进口端相连,所述中间容器三的出口端与所述输出管线相连;所述电动泵二的输出端分别与所述回压阀和所述岩心夹持器的围压入口相连,且相连的管线上分别设有所述回压变送器和所述围压变送器;
所述X射线发生器与所述X射线探测器关于所述岩心夹持器的中轴线对称设置,所述X射线发生器用于发射X射线垂直照射所述岩心夹持器,所述X射线探测器用于完整接收X射线;
所述中间容器一、中间容器二、岩心夹持器、中间容器三均设置在所述恒温箱内。
作为优选,还包括并联设置的放空阀和安全阀,所述放空阀和所述安全阀的输入端通过管线与所述压力变送器一和所述岩心夹持器之间的管线相连。
作为优选,所述X射线发生器和所述X射线探测器设置在安装座上,所述安装座包括两个底座支架,两个所述底座支架的顶部分别与圆形电动滑轨相连,所述圆形电动滑轨内设有通过固定直杆和固定连杆形成矩形的可滑动支架,所述X射线发生器和所述X射线探测器相对设置在平行的两根固定直杆上。
作为优选,所述安装座设置在防辐射罩内。
另一方面,本发明还一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,采用上述任意一项所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置进行测试,包括以下步骤:
S1:选取目标岩心,清洗、烘干后放入岩心夹持器内,打开恒温箱和电动泵二,模拟地层温度和压力;
S2:利用中间容器二进行氮气驱替,获取目标岩心的初始渗透率;
S3:打开X射线发生器和X射线探测器,对目标岩心进行X射线衍射,获得岩心密度的分布情况;
S4:利用中间容器一进行含硫气样驱替,模拟硫沉积过程,驱替过程中连续降低恒温箱的温度和回压阀的压力,实时计算目标岩心渗透率以及渗透率伤害率;
S5:对硫沉积模拟结束后的目标岩心进行X射线衍射,获取此时的岩心密度分布情况,并计算得到岩心中硫沉积量的分布情况和岩心的含硫饱和度,根据岩心中硫沉积量的分布情况绘制硫沉积量随岩心不同位置的分布图;
S6:利用中间容器三进行溶硫剂驱替,模拟溶硫剂挤注过程,待溶硫剂挤注量达到目标设定值后停止驱替,静置模拟溶硫剂挤注后的焖井过程;挤注过程和静置过程中不断地对目标岩心进行X射线衍射;
S7:根据步骤S6的X射线衍射结果,获得沿岩心出口端到进口端方向上的质量吸收系数变化情况,根据质量吸收系数判断溶硫剂的波及位置,计算各时刻的岩心密度分布情况,并绘制溶硫剂有效波及面积随时间的变化曲线,以此定量分析溶硫剂注入量、注入速度及焖井时间对溶硫剂有效波及面积的影响情况;同时计算溶硫剂含量的分布情况,绘制溶硫剂含量随岩心不同位置的分布图;
S8:利用中间容器二进行氮气驱替,待岩心出口端不再有溶硫剂流出后停止驱替;计算此时岩心渗透率及溶硫剂溶硫指数,结合溶硫剂有效波及面积及分布测试结果,评价溶硫剂挤注的解堵效果。
作为优选,步骤S2中,目标岩心的初始渗透率通过下式进行计算:
式中:Kg为岩心的气测渗透率,um2;Z为测试压力温度下的测试气体偏差系数,小数;P0为标况下的大气压,atm;Q0为标况下测试气体流量,cm3/s;μ为测试温度压力下的测试气体粘度,mPa·s;L为岩心长度,cm;Z0为标况下的测试气体偏差系数,小数;r为岩心半径,cm;P1为岩心进口端压力,atm;P2为岩心出口端压力,atm。
作为优选,步骤S3中,岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρr为测量点岩心密度,g/cm3;λr为岩心的质量吸收系数,无因次;r为岩心半径,cm;I为射线岩心后的射线强度,R;I0为初始射线强度,R。
作为优选,步骤S5中,硫沉积后的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρm为测量点含沉积硫岩心的密度,g/cm3;λs为沉积硫的质量吸收系数,无因次;岩心中硫沉积量通过下式进行计算:
ms=πr2(ρm-ρr)dL (4)
式中:ms为沉积硫的质量,g;dL为射线测量点衍射宽度,cm。
作为优选,步骤S7中,含溶硫剂的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρa为测量点含溶硫剂岩心的密度,g/cm3;λc为溶硫剂的质量吸收系数,无因次;λm为含沉积硫岩心的质量吸收系数,无因次;
岩心中溶硫剂含量通过下式进行计算:
mc=πr2(ρa-ρm)dL (6)
式中:mc为溶硫剂的质量,g。
作为优选,步骤S8中,所述溶硫剂溶硫指数通过下式进行计算:
式中:Is为溶硫剂的溶硫指数,无因次;K1为硫沉积伤害测试评价后的岩心渗透率,um2;K2为溶硫剂挤注后的岩心渗透率,um2;
若Is<1,则溶硫剂有效解除了岩心硫沉积造成的渗透率伤害;若Is=1,则溶硫剂对解除岩心硫沉积没有明显效果;若Is>1,则溶硫剂对岩心产生了附加污染;Is越小,则溶硫剂的解堵效果越好。
本发明的有益效果是:
本发明能够定量分析评价硫沉积的分布情况,以及溶硫剂的有效波及面积及其对解除沉积硫堵塞、恢复渗透率的综合效果,对研究和评价高含硫气井硫沉积储层挤注溶硫剂的解堵效果具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置的结构示意图;
图2为本发明基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置安装座的结构示意图。
图中标号:1-恒速恒压泵、2-恒温箱、3-中间容器一、4-中间容器二、5-安全阀、6-压力变送器一、7-岩心夹持器、8-放空阀、9-X射线发生器、10-X射线探测器、11-防辐射罩、12-压力变送器二、13-电动泵一、14-中间容器三、15-围压变送器、16-回压变送器、17-H2S中和池、18-气体流量计、19-回压阀、20-电动泵二、21-固定直杆、22-固定连杆、23-圆形电动滑轨、24-底座支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是,除非另有指明,本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本发明公开使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。
一方面,如图1所示,本发明提供一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,包括恒速恒压泵1、中间容器一3、中间容器二4、压力变送器一6、岩心夹持器7、压力变送器二12、电动泵一13、中间容器三14、回压阀19、气体流量计18、H2S中和池17、电动泵二20、回压变送器16、围压变送器15、X射线发生器9、X射线探测器10、恒温箱2;所述中间容器一3内设有含硫气样,所述中间容器二4内设有氮气,所述中间容器三14内设有溶硫剂;所述岩心夹持器7上设有围压入口;
所述中间容器一3和所述中间容器二4并联设置,且两端分别与所述恒速恒压泵1的输出端以及所述岩心夹持器7的输入端相连,所述岩心夹持器7的输出端通过输出管线与所述回压阀19相连,所述回压阀19的输出口与所述H2S中和池17相连且相连的管线上设有所述气体流量计18;所述压力变送器一6和所述压力变送器二12分别设置在所述岩心夹持器7的两端;
所述电动泵一13的输出端与所述中间容器三14的进口端相连,所述中间容器三14的出口端与所述输出管线相连;所述电动泵二20的输出端分别与所述回压阀19和所述岩心夹持器7的围压入口相连,且相连的管线上分别设有所述回压变送器16和所述围压变送器15;
所述X射线发生器9与所述X射线探测器10关于所述岩心夹持器7的中轴线对称设置,所述X射线发生器9用于发射X射线垂直照射所述岩心夹持器7,所述X射线探测器10用于完整接收X射线;
所述中间容器一3、中间容器二4、岩心夹持器7、中间容器三14均设置在所述恒温箱2内。
本发明所述测试装置,能够通过所述恒温箱2、岩心夹持器7、回压阀19、电动泵二20等模拟地层条件;能够通过所述恒速恒压泵1、中间容器一3、中间容器二4、电动泵一13、中间容器三14、H2S中和池17等进行驱替实验,测试目标岩样的初始渗透率、模拟硫沉积、模拟挤注溶硫剂;通过所述X射线发生器9和所述X射线探测器10能够对目标岩心进行X射线衍射,根据X射线衍射结果,获取岩心密度分布的变化情况,从而得到岩心中硫沉积的分布及溶硫剂挤注后的有效波及面积,以综合评价溶硫剂挤注的解堵效果;通过所述压力变送器一6、压力变送器二12、气体流量计18、回压变送器16、围压变送器15等监测测试过程中的压力、流量等数据变化情况,为计算岩心渗透率等参数提供依据。
为了提高本发明的安全性能,所述测试装置还包括并联设置的放空阀8和安全阀5,所述放空阀8和所述安全阀5的输入端通过管线与所述压力变送器一6和所述岩心夹持器7之间的管线相连。
在一个具体的实施例中,为了进一步提高本发明的安全性能,所述恒温箱2外部装有防爆钢化玻璃罩(图中未示出),内置硫化氢检测器和喷洒装置(图中未示出),喷洒装置中装有氢氧化钠溶液,恒温箱2的温度设置、风扇开关均可通过设备控制系统进行远程操控,喷洒装置可通过设备控制系统进行远程开启,或当硫化氢检测器报警时,喷洒装置自动开启。
在一个具体的实施例中,为了提高本发明的使用寿命,所述测试装置中的所有与含硫气样有接触的部件均采用抗硫的哈氏合金材料制成,提高其耐高温、耐高压、以及抗腐蚀的性能,使得本发明整体所能承受的最高压力能够达到70MPa,最高温度能够达到150℃。
可选地,在上述各实施例中,所述压力变送器一6、压力变送器二12、电动泵一13、电动泵二20、回压阀19、气体流量计18、电动泵二20、回压变送器16、围压变送器15等均与计算机相连,各连接管线上的发明也采用电动阀门,且所述电动阀门也与所述计算机相连,通过计算机内置的数据采集板和设备控制板,以及数据处理和设备控制软件对所述测试装置进行自动化控制,提高本发明的自动化程度。
在一个具体的实施例中,所述岩心夹持器7采用长岩心夹持器,进行长岩心的测试实验,如此能够提高实验的准确性能。所述长岩心夹持器为现有技术,具体结构在此不再赘述。
在一个具体的实施例中,如图2所示,所述X射线发生器9和所述X射线探测器10设置在安装座上,所述安装座设置在防辐射罩11内,所述安装座包括两个底座支架24,两个所述底座支架24的顶部分别与圆形电动滑轨23相连,所述圆形电动滑轨23内设有通过固定直杆21和固定连杆22形成矩形的可滑动支架,所述X射线发生器9和所述X射线探测器10相对设置在平行的两根固定直杆21上。可选地,所述防辐射罩11为铅罩。在本实施例中,所述X射线发生器9和所述X射线探测器10能够保持关于岩心夹持器7的中轴线对称设置,且能够通过所述圆形电动滑轨23的旋转,使得所述X射线发生器9和所述X射线探测器10围绕岩心夹持器7进行环绕,从而对岩心夹持器7进行全方位的X射线衍射,提高测试精度。
需要说明的是,所述圆形电动滑轨23为现有技术,具体结构在此不再赘述。另外,除了上述实施例采用的X射线发生器9和X射线探测器10的安装方式外,现有技术中的其他能够360°旋转的安装方式也可适用与本发明。
另一方面,本发明还一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,采用上述任意一项所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置进行测试,包括以下步骤:
S1:选取目标岩心,清洗、烘干后放入岩心夹持器7内,打开恒温箱2和电动泵二20,模拟地层温度和压力。
S2:利用中间容器二4进行氮气驱替,获取目标岩心的初始渗透率;目标岩心的初始渗透率通过下式进行计算:
式中:Kg为岩心的气测渗透率,um2;Z为测试压力温度下的测试气体偏差系数,小数;P0为标况下的大气压,atm;Q0为标况下测试气体流量,cm3/s;μ为测试温度压力下的测试气体粘度,mPa·s;L为岩心长度,cm;Z0为标况下的测试气体偏差系数,小数;r为岩心半径,cm;P1为岩心进口端压力,atm;P2为岩心出口端压力,atm。
S3:打开X射线发生器9和X射线探测器10,对目标岩心进行X射线衍射,获得岩心密度的分布情况;岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρr为测量点岩心密度,g/cm3;λr为岩心的质量吸收系数,无因次;r为岩心半径,cm;I为射线岩心后的射线强度,R;I0为初始射线强度,R。
需要说明的是,若X射线发生器发生的X射线不能直接衍射整个岩心的长度,则在进行X射线衍射时,对岩心从入口端至出口端依次进行衍射。
S4:利用中间容器一3进行含硫气样驱替,模拟硫沉积过程,驱替过程中连续降低恒温箱的温度和回压阀的压力,实时计算目标岩心渗透率以及渗透率伤害率。
在一个具体的实施例中,此时的岩心渗透率采用步骤S2中的渗透率计算方法进行计算,所述渗透率伤害率通过下式进行计算:
式中:PDRn为岩心渗透率伤害率,%;Ki为岩心初始渗透率,um2;Kn为测试后岩心渗透率,um2。
S5:对硫沉积模拟结束后的目标岩心进行X射线衍射,获取此时的岩心密度分布情况,并计算得到岩心中硫沉积量的分布情况和岩心的含硫饱和度,根据岩心中硫沉积量的分布情况绘制硫沉积量随岩心不同位置的分布图;硫沉积后的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρm为测量点含沉积硫岩心的密度,g/cm3;λs为沉积硫的质量吸收系数,无因次;岩心中硫沉积量通过下式进行计算:
ms=πr2(ρm-ρr)dL (4)
式中:ms为沉积硫的质量,g;dL为射线测量点衍射宽度,cm。
S6:利用中间容器三14进行溶硫剂驱替,模拟溶硫剂挤注过程,待溶硫剂挤注量达到目标设定值后停止驱替,静置模拟溶硫剂挤注后的焖井过程;挤注过程和静置过程中不断地对目标岩心进行X射线衍射;
S7:根据步骤S6的X射线衍射结果,获得沿岩心出口端到进口端方向上的质量吸收系数变化情况,根据质量吸收系数判断溶硫剂的波及位置(当岩心某处的质量吸收系数不等于含沉积硫岩心的质量吸收系数时,即表明溶硫剂已波及到该处),计算各时刻的岩心密度分布情况,并绘制溶硫剂有效波及面积随时间的变化曲线,以此定量分析溶硫剂注入量、注入速度及焖井时间对溶硫剂有效波及面积的影响情况;同时计算溶硫剂含量的分布情况,绘制溶硫剂含量随岩心不同位置的分布图;含溶硫剂的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρa为测量点含溶硫剂岩心的密度,g/cm3;λc为溶硫剂的质量吸收系数,无因次;λm为含沉积硫岩心的质量吸收系数,无因次;
岩心中溶硫剂含量通过下式进行计算:
mc=πr2(ρa-ρm)dL (6)
式中:mc为溶硫剂的质量,g。
S8:利用中间容器二4进行氮气驱替,待岩心出口端不再有溶硫剂流出后停止驱替;计算此时岩心渗透率及溶硫剂溶硫指数,结合溶硫剂有效波及面积及分布测试结果,评价溶硫剂挤注的解堵效果;所述溶硫剂溶硫指数通过下式进行计算:
式中:Is为溶硫剂的溶硫指数,无因次;K1为硫沉积伤害测试评价后的岩心渗透率,um2;K2为溶硫剂挤注后的岩心渗透率,um2;
若Is<1,则溶硫剂有效解除了岩心硫沉积造成的渗透率伤害;若Is=1,则溶硫剂对解除岩心硫沉积没有明显效果;若Is>1,则溶硫剂对岩心产生了附加污染;Is越小,则溶硫剂的解堵效果越好。
需要说明的是,除了看Is指标的解堵效果外,还需要根据溶硫剂的有效波及面积和分布测试结果,综合评价溶硫剂挤注的解堵效果。有效波及面积约大,则溶硫剂的解堵效果越好,分布越均匀,效果越好。
在一个具体的硫沉积岩样挤注溶硫剂的解堵效果测试实验中,测试用的溶硫剂为高效溶硫剂,所述高效溶硫剂的配方为DMDS(80%)-DMA(20%)。测试实验中的温度、压力、驱替速度、溶硫剂注入量、溶硫剂速度以及溶硫剂注入后静置时间等参数均可通过相似性原理进行设计,与现场实际使用参数来对照,从而将实验结果推广应用到现场实际生产中,提高实用性能。
需要说明的是,步骤S8结束后,还包括步骤S9:打开放空阀放空管路中气体至H2S中和池中,处理气样,并用氮气反复冲刷整个测试装置,防止含硫气样腐蚀测试装置中的各个部件。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,其特征在于,包括恒速恒压泵、中间容器一、中间容器二、压力变送器一、岩心夹持器、压力变送器二、电动泵一、中间容器三、回压阀、气体流量计、H2S中和池、电动泵二、回压变送器、围压变送器、X射线发生器、X射线探测器、恒温箱;所述中间容器一内设有含硫气样,所述中间容器二内设有氮气,所述中间容器三内设有溶硫剂;所述岩心夹持器上设有围压入口;
所述中间容器一和所述中间容器二并联设置,且两端分别与所述恒速恒压泵的输出端以及所述岩心夹持器的输入端相连,所述岩心夹持器的输出端通过输出管线与所述回压阀相连,所述回压阀的输出口与所述H2S中和池相连且相连的管线上设有所述气体流量计;所述压力变送器一和所述压力变送器二分别设置在所述岩心夹持器的两端;
所述电动泵一的输出端与所述中间容器三的进口端相连,所述中间容器三的出口端与所述输出管线相连;所述电动泵二的输出端分别与所述回压阀和所述岩心夹持器的围压入口相连,且相连的管线上分别设有所述回压变送器和所述围压变送器;
所述X射线发生器与所述X射线探测器关于所述岩心夹持器的中轴线对称设置,所述X射线发生器用于发射X射线垂直照射所述岩心夹持器,所述X射线探测器用于完整接收X射线;
所述中间容器一、中间容器二、岩心夹持器、中间容器三均设置在所述恒温箱内。
2.根据权利要求1所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,其特征在于,还包括并联设置的放空阀和安全阀,所述放空阀和所述安全阀的输入端通过管线与所述压力变送器一和所述岩心夹持器之间的管线相连。
3.根据权利要求1所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,其特征在于,所述X射线发生器和所述X射线探测器设置在安装座上,所述安装座包括两个底座支架,两个所述底座支架的顶部分别与圆形电动滑轨相连,所述圆形电动滑轨内设有通过固定直杆和固定连杆形成矩形的可滑动支架,所述X射线发生器和所述X射线探测器相对设置在平行的两根固定直杆上。
4.根据权利要求3所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置,其特征在于,所述安装座设置在防辐射罩内。
5.一种基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,采用权利要求1-4中任意一项所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试装置进行测试,包括以下步骤:
S1:选取目标岩心,清洗、烘干后放入岩心夹持器内,打开恒温箱和电动泵二,模拟地层温度和压力;
S2:利用中间容器二进行氮气驱替,获取目标岩心的初始渗透率;
S3:打开X射线发生器和X射线探测器,对目标岩心进行X射线衍射,获得岩心密度的分布情况;
S4:利用中间容器一进行含硫气样驱替,模拟硫沉积过程,驱替过程中连续降低恒温箱的温度和回压阀的压力,实时计算目标岩心渗透率以及渗透率伤害率;
S5:对硫沉积模拟结束后的目标岩心进行X射线衍射,获取此时的岩心密度分布情况,并计算得到岩心中硫沉积量的分布情况和岩心的含硫饱和度,根据岩心中硫沉积量的分布情况绘制硫沉积量随岩心不同位置的分布图;
S6:利用中间容器三进行溶硫剂驱替,模拟溶硫剂挤注过程,待溶硫剂挤注量达到目标设定值后停止驱替,静置模拟溶硫剂挤注后的焖井过程;挤注过程和静置过程中不断地对目标岩心进行X射线衍射;
S7:根据步骤S6的X射线衍射结果,获得沿岩心出口端到进口端方向上的质量吸收系数变化情况,根据质量吸收系数判断溶硫剂的波及位置,计算各时刻的岩心密度分布情况,并绘制溶硫剂有效波及面积随时间的变化曲线,以此定量分析溶硫剂注入量、注入速度及焖井时间对溶硫剂有效波及面积的影响情况;同时计算溶硫剂含量的分布情况,绘制溶硫剂含量随岩心不同位置的分布图;
S8:利用中间容器二进行氮气驱替,待岩心出口端不再有溶硫剂流出后停止驱替;计算此时岩心渗透率及溶硫剂溶硫指数,结合溶硫剂有效波及面积及分布测试结果,评价溶硫剂挤注的解堵效果。
6.根据权利要求5所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,步骤S2中,目标岩心的初始渗透率通过下式进行计算:
式中:Kg为岩心的气测渗透率,um2;Z为测试压力温度下的测试气体偏差系数,小数;P0为标况下的大气压,atm;Q0为标况下测试气体流量,cm3/s;μ为测试温度压力下的测试气体粘度,mPa·s;L为岩心长度,cm;Z0为标况下的测试气体偏差系数,小数;r为岩心半径,cm;P1为岩心进口端压力,atm;P2为岩心出口端压力,atm。
7.根据权利要求5所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,步骤S3中,岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρr为测量点岩心密度,g/cm3;λr为岩心的质量吸收系数,无因次;r为岩心半径,cm;I为射线岩心后的射线强度,R;I0为初始射线强度,R。
8.根据权利要求7所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,步骤S5中,硫沉积后的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρm为测量点含沉积硫岩心的密度,g/cm3;λs为沉积硫的质量吸收系数,无因次;
岩心中硫沉积量通过下式进行计算:
ms=πr2(ρm-ρr)dL (4)
式中:ms为沉积硫的质量,g;dL为射线测量点衍射宽度,cm。
9.根据权利要求8所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,步骤S7中,含溶硫剂的目标岩心密度通过下式进行计算:
式中:ρa为测量点含溶硫剂岩心的密度,g/cm3;λc为溶硫剂的质量吸收系数,无因次;λm为含沉积硫岩心的质量吸收系数,无因次;
岩心中溶硫剂含量通过下式进行计算:
mc=πr2(ρa-ρm)dL (6)
式中:mc为溶硫剂的质量,g。
10.根据权利要求5所述的基于X射线的硫沉积岩样溶硫剂解堵效果测试方法,其特征在于,步骤S8中,所述溶硫剂溶硫指数通过下式进行计算:
式中:Is为溶硫剂的溶硫指数,无因次;K1为硫沉积伤害测试评价后的岩心渗透率,um2;K2为溶硫剂挤注后的岩心渗透率,um2;
若Is<1,则溶硫剂有效解除了岩心硫沉积造成的渗透率伤害;若Is=1,则溶硫剂对解除岩心硫沉积没有明显效果;若Is>1,则溶硫剂对岩心产生了附加污染;Is越小,则溶硫剂的解堵效果越好。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102053055A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-05-11 | 西南石油大学 | 高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法 |
CN106483157A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种脱硫液中总氯的测定法 |
CN107165612A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-15 | 成都百联油田技术服务有限公司 | 一种用于油气井的解堵方法 |
CN108240953A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种重晶石解堵剂性能评价装置及其评价方法 |
CN110007065A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 西南石油大学 | 一种井筒堵塞物系统检测分析方法 |
WO2020053587A1 (en) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | The University Of Liverpool | Sulfur-based polymers |
CN113027418A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-25 | 西南石油大学 | 油田注水井污染解堵实验测试装置及测试效果评价方法 |
CN113310867A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 西南石油大学 | 模拟气藏高温高压地层反渗吸水锁伤害的实验测试方法 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102053055A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-05-11 | 西南石油大学 | 高温高压多功能岩心硫沉积测试装置及方法 |
CN106483157A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种脱硫液中总氯的测定法 |
CN108240953A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种重晶石解堵剂性能评价装置及其评价方法 |
CN107165612A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-09-15 | 成都百联油田技术服务有限公司 | 一种用于油气井的解堵方法 |
WO2020053587A1 (en) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | The University Of Liverpool | Sulfur-based polymers |
CN110007065A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 西南石油大学 | 一种井筒堵塞物系统检测分析方法 |
CN113027418A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-25 | 西南石油大学 | 油田注水井污染解堵实验测试装置及测试效果评价方法 |
CN113310867A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-27 | 西南石油大学 | 模拟气藏高温高压地层反渗吸水锁伤害的实验测试方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
高含硫气井新型胺类溶硫剂的性能研究:溶硫规律和再生性能(上);徐国玲;王慧;王振华;汪沈阳;王树涛;张瑛;;石油与天然气化工(05);全文 * |
高含硫气藏元素硫形成机理及硫沉积预测研究;徐锋;金蓉蓉;李朋辉;崔彦;谢昕;;新疆石油天然气(04);全文 * |
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