[發明專利]一種模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備及實驗方法

在審

• 申請號: 202110343534.4
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113049734A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 曲希玉;王清斌;苗長盛;曹婷婷;張洋晨;杜濤
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N31/02
• 分類號: G01N31/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳嵐崴

本發明涉及一種模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備，其包括蠕動泵、水浴器、填砂管和廢液箱，所述蠕動泵通過第一連接管連接并連通所述填砂管下端；所述填砂管設置在所述水浴器內，填砂管上端通過第二連接管連通所述廢液箱；所述蠕動泵的出水管通過第一連接管連接并連通所述填砂管下端，所述填砂管上端通過第二連接管連通所述廢液箱。本發明還涉及一種模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的實驗方法。本模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備及實驗方法，能夠模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程，基于沉淀反應法對碳酸鹽礦物的沉淀結晶條件和機制的研究，進而為砂巖優質儲層的預測提供理論依據。

技術領域

本發明涉及化合物結晶技術領域，具體涉及一種模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備及實驗方法。

背景技術

碳酸鹽礦物的類型多樣，目前已知的碳酸鹽礦物已逾100種，碳酸鹽礦物是重要的非金屬礦物原料，亦是提取Fe、Mg、Mn、Zn、Ca等金屬和非金屬元素及放射性元素Th、U和稀土元素的重要礦物原材料，具有重要的經濟意義。

碳酸鹽礦物的主要陰離子成分是碳酸根，根據陽離子成分不同，可將碳酸鹽礦物分為不同的礦物類型，如鈣-鎂-鐵-錳系列碳酸鹽礦物可形成4個連續類質同象系列：方解石-菱錳礦，白云石-鐵白云石，菱鐵礦-菱鎂礦，菱錳礦-菱鐵礦(陳國璽，1981)。碳酸鹽礦物的結晶包括化學沉淀成因和微生物成因2種，碳酸鹽類礦物晶體的形成必須具備兩個必要條件：(1)水體中碳酸鹽達到飽和，即碳酸鹽的飽和系數必須大于0；(2)有足夠的有效成核位點(Borowitzka，1982)。碳酸鈣作為生物成因礦物中分布最為廣泛的一種含鈣類礦物，最常采用的合成方法包括沉淀反應法和氣體擴散法(孫雨婷等，2019)。沉淀反應法是指水溶性的鈣鹽與水溶性碳酸(氫)鹽在適宜的條件下直接混合生成碳酸鈣沉淀的方法(Sedlak等，1998)。該方法可通過改變反應物的濃度和添加有機質等手段來調節碳酸鈣的晶體形貌和顆粒大小。

碳酸鹽膠結物的存在會對砂巖儲層具有雙重影響(郭芪恒等，2019)。一方面碳酸鹽膠結物占據儲層孔隙空間使巖石孔隙度降低，儲層質量變差，另一方面，碳酸鹽膠結物充當巖石骨架阻礙壓實作用的進行，有利于保存原生孔隙并為后期溶解提供物質基礎。因此，碳酸鹽膠結物的含量、分布及溶解程度將直接影響儲層的儲集性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備及試驗方法，利用本設備模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程，基于沉淀反應法，通過給予不同的金屬陽離子類型、填料比例及粒級、跑樣溫度等條件，實現在綜合多種地質、環境影響的基礎上，對碳酸鹽礦物的沉淀結晶條件和機制的研究，進而為砂巖優質儲層的預測提供理論依據。

本模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備包括用于泵入飽和離子溶液的蠕動泵、用于模擬環境溫度的水浴器、用于填充碎屑巖儲層成分碎砂的填砂管，以及廢液箱，其中，所述蠕動泵通過第一連接管連接并連通所述填砂管下端，蠕動泵用于將配制好的溶液以不同流速注入填砂管中；所述填砂管設置在所述水浴器內，填砂管上端通過第二連接管連通所述廢液箱，填砂管用于填充沙粒以模擬不同類型的碎屑巖儲層；所述蠕動泵的出水管通過第一連接管連接并連通所述填砂管下端，所述填砂管上端通過第二連接管連通所述廢液箱。

為便于填砂管在試驗過程中更換填料，所述水浴器底部設有支架，所述填砂管可拆卸式固定在所述支架上。

本模擬碎屑巖儲層中碳酸鹽礦物結晶過程的設備還包括用于驅動和控制設備中蠕動泵和水浴器運行的總控箱和用于放置蠕動泵、水浴器和填砂管的設備車，所述總控箱設置在設備車上。便于設備整體移動，同時便于集中控制設備運行時間。

為便于觀察溶液的流動路徑，所述水浴器為透明水浴鍋，所述填砂管為透明填砂管。

具體的，所述填砂管長度為278mm，內徑為30mm；所述第一連接管和第二連接管的內徑為6mm。