稠油热采过程储层中粘土矿物转化研究进展

综述了稠油热采过程高温高压条件下水-岩反应的3种研究方法,即岩心分析法、实验室模拟法以及流体化学成分研究法;不同温度条件下储层粘土矿物的转化过程及途径不同,即在注汽井井眼附近储层中粘土矿物向膨胀性蒙皂石转化,在远离井眼地区储层中粘土矿物向其它类型矿物发生转化;以及粘土矿物发生转化的2种结构模式-溶解、沉淀型模式和继承型模式。最后探讨了高温高压条件下粘土矿物发生转化的影响因素。改变这些影响因素可使粘土矿物向着将储层伤害降低至最小的方向发生转化,有利于稠油储层保护和提高热采效率。     

王庄油田强水敏性稠油油藏热采开发研究

王庄油田位于山东东营凹陷北部陡坡带,其主力含油层系沙一段黏土含量高达13%,水敏指数超过70%,属强水敏性稠油油藏。强水敏性成为制约其能否采用注蒸汽开发的关键。为此,在分析形成储层强水敏地质原因的基础上,采用水敏流动试验、高温物理模拟实验和数值模拟等方法,利用激光拉曼、X-衍射、核磁和CT等技术手段,开展了储层水敏机理、热采过程中骨架矿物、黏土矿物和储层物性变化规律研究。结果表明:随温度的升高骨架矿物逐步溶蚀、膨胀性黏土矿物发生转化;在温度高于250℃时渗透率可恢复到原始值的80%左右,证明了该类油藏热采开发的可行性;结合热采过程中温度场的变化,建立了强水敏稠油油藏热采储层物性变化模式。该成果在矿场应用中取得理想效果,可为同类油藏的开发提供借鉴。     

华南加里东期金矿床的基本特征

文章分析了安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成过程中水岩作用的类型和特征。估算和讨论了水岩作用过程中的质量－体积变化和动力学问题。结论认为：水岩作用对流体成矿系统中夕卡岩和蚀变矿化作用的发生、发展，成矿流体的形成，成矿物质的富集，矿床定位等具有重要意义；水岩作用的水岩比值（W／R）小于0．1；夕卡岩和矿化蚀变分带是开放体系一系列溶解沉淀波反应前锋发生水岩反应后矿物和元素组合的时空分离的结果。     

大气淡水在碎屑岩次生孔隙中的作用

碎屑岩储层次生孔隙发育带的预测是油气勘探中寻找优质储层的一项重要内容,特别是对深层致密碎屑岩储层。碎屑岩储层次生孔隙的形成机理众多,大气淡水淋滤不稳定矿物形成的次生孔隙,由于后期成岩作用强烈改造而缺乏明显识别标志,在储层预测中并没有引起足够重视。本文通过国内外的一些实例,结合实验模拟水岩反应,研究大气淡水在同生—早成岩阶段和表生成岩阶段对碎屑岩储层的淋滤作用。研究结果表明碎屑岩储层中的次生孔隙与大气淡水有着密切的关系,大气淡水与不稳定矿物的反应主要发生在开放或半开放的成岩体系中,反应产物能够被及时带出,促使了水岩反应的持续进行和储集空间的增加。利用层序地层学,结合储层岩石学特征可以很好地预测由大气淡水淋滤形成的次生孔隙发育带。     

大气淡水在碎屑岩次生孔隙中的作用

碎屑岩储层次生孔隙发育带的预测是油气勘探中寻找优质储层的一项重要内容,特别是对深层致密碎屑岩储层。碎屑岩储层次生孔隙的形成机理众多,大气淡水淋滤不稳定矿物形成的次生孔隙,由于后期成岩作用强烈改造而缺乏明显识别标志,在储层预测中并没有引起足够重视。本文通过国内外的一些实例,结合实验模拟水岩反应,研究大气淡水在同生—早成岩阶段和表生成岩阶段对碎屑岩储层的淋滤作用。研究结果表明碎屑岩储层中的次生孔隙与大气淡水有着密切的关系,大气淡水与不稳定矿物的反应主要发生在开放或半开放的成岩体系中,反应产物能够被及时带出,促使了水岩反应的持续进行和储集空间的增加。利用层序地层学,结合储层岩石学特征可以很好地预测由大气淡水淋滤形成的次生孔隙发育带。     

地下水与玄武岩反应趋势分析

通过建立水化学平衡反应模型,计算地下水组分的各种可能存在形式的浓度和活度,并求得各种矿物饱和指数,再用饱和指数分析水－岩相互作用过程中矿物的溶解与沉淀反应趋势。本文采用该方法对盱眙玄武岩地区水－岩间反应趋势进行了分析。     

稠油油藏水平井过热蒸汽吞吐储层适应性评价

过热蒸汽吞吐是目前开采稠油油藏的一种有效技术。由于过热蒸汽与普通湿蒸汽存在明显差异,基于普通湿蒸汽而建立的稠油蒸汽吞吐储层筛选标准并不完全适用于过热蒸汽吞吐。针对这一问题,以哈萨克斯坦K油藏水平井过热蒸汽吞吐先导试验区为研究对象,根据经济收支平衡原理,建立了水平井过热蒸汽吞吐的经济极限指标,并在此基础上以单井极限收益为依据,利用数值模拟方法确定了水平井过热蒸汽吞吐的地质及流体参数经济界限值,最终得到了水平井过热蒸汽吞吐的储层筛选标准。该储层筛选标准的建立为稠油油藏实施水平井过热蒸汽吞吐经济高效开发提供了理论指导。     

安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成的水岩作用

文章分析了安徽月山矿田夕卡岩型矿床形成过程中水岩作用的类型和特征.估算和讨论了水岩作用过程中的质量-体积变化和动力学问题.结论认为:水岩作用对流体成矿系统中夕卡岩和蚀变矿化作用的发生、发展,成矿流体的形成,成矿物质的富集,矿床定位等具有重要意义;水岩作用的水岩比值(W/R)小于0.1;夕卡岩和矿化蚀变分带是开放体系一系列溶解沉淀波反应前锋发生水岩反应后矿物和元素组合的时空分离的结果.     

天津市塘沽低温热储回灌的水-岩相互作用地球化学模拟

地球化学模拟是了解早期阶段回灌影响的有效方法,对塘沽热田的地热回灌试验进行了地球化学模拟,以地热供暖尾水作为初始反应流体,通过模拟其与储层岩石的水－岩相互作用,确定回灌对储层性质的影响,模拟是根据回灌水在不同温度下分别与岩石反应及在不断升温过程中连续与岩石相互作用而进行的,结果表明,回灌的影响在开始阶段是相当重要的,在仅考虑溶解和沉淀矿物间体积平衡的情况下,回灌对储层的孔隙度产生正的效应,水－岩相     

鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组白云岩储层水—岩反应特征分析

在岩溶型储层中,深埋白云岩储层储集空间的形成与水-岩反应密切相关,分析水-岩反应机理是揭示白云岩储集空间形成条件的基础。以鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组白云岩储层的多口钻井岩芯为研究对象,综合利用扫描电镜、电子探针等手段,研究矿物、岩石的物质成分和结构,观察溶蚀孔隙和充填的次生矿物。再根据流体包裹体测温确定水-岩反应的温度。研究认为:鄂尔多斯盆地下古生界马家沟组白云岩储层水—岩反应相关的主要成岩作用有准同生白云石化作用、溶蚀作用、矿物充填作用和压实-压溶作用。     

川西南喜德热田地下水水文地球化学特征

地下热水的形成和化学组分特征常受断裂构造和热储地层岩性的影响。川西南喜德地热田内出露的冷泉水和地热水严格受断裂控制,前者为主断裂控制的浅循环型碎屑岩或岩溶裂隙孔隙水;后者则为次级断裂所控制的深循环型裂隙水,其热储层为碳酸盐岩。基于喜德热田形成的地质构造背景,通过开展热田内地热水和冷泉水水化学指标的测试和分析及水岩相互作用模拟,对该热田水文地球化学特征进行了研究。结果表明：喜德热田地热水和冷泉水水源均为大气降水,补给高程分别为2 874~3 092 m和2 584~2 818 m。受温度、含水层矿物类型、水岩相互作用的影响,地热水和冷泉水水化学类型和各组分差别较大,前者为HCO3·SO4-Ca·Mg型水,后者为HCO3-Ca·Mg型水。水岩相互作用模拟表明碳酸盐岩矿物、石膏矿物的溶解和沉淀及阳离子交换过程是导致地热水和冷泉水水化学组分差别较大的主要原因。此外,采用二氧化硅类温标计算喜德热田热储温度为56~90 ℃,循环深度为1 422~2 558 m。研究结果对阐明喜德热田的成因模式,地热水的进一步开发和热水资源的可持续利用具有重要意义。     

地下水与玄武财反应趋势分析

通过建立水化学平衡反应模型,计算地下水组分的各种可能存在形式的浓度和活度,并求得各种矿的饱和指数,再用饱和指数分析水－岩相互作用过程中矿物的溶解与沉淀反应趋势。本文采用该方法对盱眙玄武岩土区水－岩间反应趋势进行了分析。     

地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法

摘 要　 提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水 岩反应的新方 法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率‚而不是依赖于水 岩之间的平衡。考察了一 个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化‚结果表明在水 岩体系中对于次 生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液 之间总保持过饱和态‚矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时‚当主要溶解矿物达到平 衡而溶解作用停止时‚次生矿物沉淀尚未停止‚直到体系饱和指数全部趋于0时‚才达到总 体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水 岩反应比准稳平衡的简单假设更合理‚因为 动力学方法更符合自然情况‚同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。     

花岗岩型干热岩体与不同注入水体相互作用研究

增强型地热系统(EGS)开发过程中,需要注入循环水体完成提热,但水体注入后与干热岩体反应会产生矿物溶解（或沉淀）,破坏人工储层,影响地热能开发。本文以河北马头营区花岗岩型干热岩为研究对象,与该地区地下水、海水、纯水反应,并结合Phreeqc水文地球化学模拟,分析水岩相互作用后干热岩体的矿物变化与注入水体的化学成分变化规律。研究结果表明,不同注入水体与干热岩进行水岩作用,会产生不同类型的矿物溶解与沉淀,海水最终沉淀量较地下水低,主要原因是海水与干热岩体反应生成了具有吸附能力的沸石;适当减少海水中Cl-含量,将处理过的海水作为循环水体将具有强大的潜力和效益。     

水—岩化学平衡模拟中误差传递及灵敏度分析

以水－岩化学平衡模型ＷＡＴＥＱ４Ｆ为基础程序,选取平顶山矿区一典型岩溶水点,对固定温度和变化温度两种情况下,水－岩化学平衡模拟输入的水化学分析数据误差传递进行了研究,结果表明,水化学分析数据误差能够强烈地影响水－岩化学平衡模拟结果;不同的水化学变量（误差）对不同的矿物的饱和指数的影响程度不同,在许多情况下,矿物饱和指数误差是随温度变化而变化的。     

煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验研究

矿井水在煤矿地下水库的停留时间会影响出水中离子浓度水平,而煤矿地下水库运行期间的水岩作用时间规律尚不明晰。为揭示煤矿地下水库不同运行阶段水岩作用的发生类型及强度,结合现场采样测试分析,设计细砂岩–矿井水(S-K)和泥岩–矿井水(N-K)2组水岩相互作用静态模拟试验,从试验前后岩石成分变化及水中主要离子变化2个方面解析水岩作用类型,并结合Q型聚类分析探讨水岩相互作用的时间规律。岩石矿物成分变化表明,水岩作用过程中发生了钠长石、正长石等矿物的溶解以及高岭石、石英等矿物的沉淀;离子比值分析与统计学分析表明,水岩作用过程中还发生了阳离子交换反应以及硅酸盐、蒸发岩等矿物的溶解和碳酸钙矿物的沉淀;Q型聚类分析表明,静态模拟试验水样样本按时间序列可划分为3类,分别代表水岩作用前期(0～0.5 d),中期(1～10 d或1～8 d)以及后期(12～47 d或10～47 d)。结合离子来源解析综合判定：在本试验中,水岩作用前期以阳离子交换反应为主,离子变化主要表现为Na+浓度激增,而Ca2+浓度锐减;中期以阳离子交换反应与矿物溶解-沉淀为主,离子变化主要表现为Na+、K+、Cl-浓度增高,Ca2+、HC...     

水岩耦合下的红层软岩微观结构特征与软化机制研究

水岩长期作用下红层软岩体现出成岩作用差、易风化、易软化崩解等特点,给软岩工程设计与施工带来挑战。以滇中红层软岩地区所取泥岩试样为研究对象,首先对自然和饱水状态下岩样进行单轴和三轴压缩试验,分析水岩作用下软岩的力学特性;然后采用X射线衍射技术对不同含水状态下软岩微观结构进行对比研究;最后基于试验结果对滇中地区红层软岩遇水软化机制进行了探讨。研究结果表明:水岩作用下软岩力学性质劣化明显,岩石峰值抗压强度显著降低,岩体破坏程度提高;软岩黏土矿物颗粒吸水膨胀,微观结构由致密的团粒状转变为疏松多孔的不规则片状和鳞片状结构;伊利石等黏土矿物与水反应,产生的不均匀应力和大量微孔隙导致软岩内部结构破坏;红层软岩的遇水软化机制包括软岩矿物的溶蚀和次生作用、黏土矿物的吸水膨胀与崩解、软岩与水作用导致颗粒间胶结连结破坏等。     

增强地热系统热储层-盐水-CO2相互作用

增强型地热系统(EGS)是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统。以CO₂为载热流体的增强地热能系统(CO₂-EGS)是实现CO₂减排和深部地热资源开发的有效手段,系统运行时的水-岩-气相互作用对热储层孔渗特征有着重要影响,最终会影响储层的产热能力。笔者利用高温高压反应釜模拟CO₂-EGS高温下的热储层-盐水-CO₂的相互作用,通过对实验中反应液离子成分变化和岩样扫描电镜进行分析,结果表明:实验后的钾长石和方解石出现溶解现象,且方解石溶蚀剧烈;岩样表面出现极少量次生方解石和钠长石,并有新矿物析出,其主要组成元素为C、O、Si、Fe,为菱铁矿的中间产物。通过TOUGHREACT建立反应性溶质运移模型,模拟上述实验的化学反应过程,模拟结果和实验数据拟合较好。该研究可为CO₂-EGS的水-岩-气作用机制提供地球化学数据。     

原地浸出采铀的水岩作用研究

原地浸出采铀时，含矿层会发生各种复杂的水岩作用。运用聚类分析方法研究溶浸化学全分析数据发现，除了CO3^2-和HCO3^-之外，其他组分呈正相关，而且有些组分密切正相关，说明它们的浓度变化规律很相似。根据含矿层矿物成分，分析了矿物和溶浸液之间的水岩反应，推出了反应方程式，并探讨了溶浸液中各种组分可能的来源。然后，用矿石静态浸出试验的数据对各种组分的反应速度进行了定量对比。     

水岩相互作用下结晶岩的矿物演化

水岩相互作用下，结晶岩中的长石、角闪石、黑云母、石英等矿物发展演化为粘土矿物，往往造成结晶岩体中的构造破碎带“泥化”，形成泥化带，力学强度降低。发育于三峡坝址船闸区结晶岩中的F215泥化带就是长期水岩相互作用的产物，由于其力学性状较差，变形模量仅0.2GPa～1．0GPa，对升船机和永久船闸的基础应力传递不利，且直接影响到升船机的运行安全。以F215泥化带为例，通过对该泥化带的矿物成分、微结构特征，以及周围水文地质环境等方面的调查和分析研究，对水岩相互作用下，结晶岩中构造破碎带“泥化”的演化过程，以及泥化带的分布规律进行研究，结果表明：1)F215泥化带目前的发展尚处在结晶岩风化的饱和硅铝阶段；2)水岩相互作用形成的泥化带必然沿那些胶结较差、导水性较好的断裂破碎带分布。