一种不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法

摘要

本发明涉及一种石油开采领域不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法。一种不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法，采用气相色谱分析法对处于析蜡状态的储层样品的析蜡量进行定量检测，用氮气吸附法测定储层岩石清蜡后的比表面积和孔径参数，建立储层析蜡量与比表面积和孔径的一一对应关系曲线，分析多孔介质中石蜡沉积特性和沉积规律。本发明提供的不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法实验过程简单、可操作性强，可以直观、快速确定储层析蜡量与比表面积和孔径之间的关系，实现析蜡量与储层孔隙参数由定性解释向定量和半定量解释转变，使下一步储层清防蜡措施的制定更加科学化、合理化。

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油开采领域不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法。

背景技术

在油气开采中，蜡质和沥青质等固相沉积现象，会一直伴随着石油生产的各个环节：油 气储层、开采、设备、集输管道等等。石蜡沉积以后，会损害井眼，堵塞输油管道，降低采 收效率。但是，石蜡是石油的基本组成之一，在油气开采过程中不可避免地会产生石蜡沉积 现象，而且有研究表明，石蜡的沉积是不可逆的，即石蜡一旦从溶液里析出以后就很难重新 溶解在同一流体内，即使恢复了原有的地层温度也是如此。

石蜡在地层中析出会造成流体流动孔道的部分堵塞或封闭，大大降低地层的孔隙度和渗 透率，从而大大限制了油气的渗流，从而降低油井的产能；而且沉积出的石蜡吸附于多孔介 质表面，使岩石的润湿性发生改变，降低采收率，严重影响了生产经济效益。

目前，研究石蜡沉积对储层孔隙度和渗透率的影响通常采用岩石-毛细管简化模型，将 真实储层岩石简化成为由一系列的毛管束组成，由此推导出岩石的孔隙度、渗透率、毛细管 半径和岩石比面之间的相互关系：随着储层内石蜡沉积厚度的增大，孔隙度和渗透率都急剧 减小；孔隙度的变化量与石蜡沉积厚度呈近似指数递减关系，渗透率的变化量与石蜡沉积厚 度呈近似线性递减关系。

上述试验模型，只能对析蜡量与储层孔隙参数做定性解释，不能真实反映多孔介质中石 蜡沉积特性和沉积规律，无法实现对不同岩石比表面积和孔隙结构储层的析蜡量进行定量分 析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验过程简单、可操作性强的测量储层不同孔隙结构析蜡量 的定量分析方法，该方法可以直观、快速确定储层析蜡量与比表面积和孔径之间的关系，实 现析蜡量与储层孔隙参数由定性解释向定量和半定量解释转变。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析 方法，采用气相色谱分析法对处于析蜡状态的储层样品的析蜡量进行定量检测，用氮气吸附 法测定储层岩石清蜡后的比表面积和孔径参数，建立储层析蜡量与比表面积和孔径的一一对 应关系曲线，分析多孔介质中石蜡沉积特性和沉积规律，具体包括下列步骤：

1、选取析蜡严重储层，提取不同孔隙结构的岩样样品，测试前对样品进行预处理：

(1)用乙醇对样品进行洗油处理；

(2)将样品制成粒径约3mm的颗粒状，重量约5g的样品2份，分别装入专用试管中；

2、用气相及气相色谱质谱法，对样品的析蜡量进行定性定量检测：

(1)样品提取

将上述经步骤1预处理的样品装入试验瓶中，加入正己烷50ml，装入振荡器振荡10min， 过滤，将滤液在60℃水浴上旋转蒸发并不断搅拌至干后，转移至10ml刻度玻璃试管中， 用正己烷定容至5ml。过滤后的固体颗粒留做测试比表面积和孔径用；

(2)样品净化

将1ml浓硫酸加入上述玻璃试管溶液中，在涡旋仪上混合2min后以5000r/min离心 10min，吸取上层清液于进样瓶中，待上机测试；

(3)样品测试

A：将步骤2(2)进样瓶中的标准溶液分别注入气相色谱仪及气相色谱质谱仪进行测 定；

B：析蜡定性、定量检测：选用54～58标号石蜡作为标准物质，以C26～C29正构烷烃 的加和峰面积作为定性及定量的依据；

3、比表面积和孔径的测试

用氮气吸附法全自动比表面积及孔径测定仪测试步骤2(1)处理过滤后固体颗粒样品 的比表面积和孔径，根据滞后环的形状定孔的形状，按不同的孔模型计算孔分布和比表面 积；

4、色谱分析回收率、精密度验证：

将经过步骤3测试比表面积和孔隙结构后的不含蜡岩心样品中加入高、中、低3个不 同浓度的石蜡，制得阳性样品，按照上述步骤2中(1)～(3)方法进行提取分析，平行 测定6次，回收率达95.8％，表明测量结果准确可靠；

5、对比分析步骤2和步骤3的测试数据，建立储层析蜡量与比表面积和孔径结构交汇图， 对比分析析蜡量与比表面积和孔径之间的关系。将储层按其孔隙大小分为3类：大孔：＞50nm、 中孔：2～50nm、微孔：＜2nm，对几种储层不同孔隙结构及比表面积的析蜡量进行定量分析。

所述步骤3包括下列步骤：(1)将步骤2(1)处理过滤后固体颗粒样品烘干后装入专 用试管中，分别在100℃和300℃脱附条件下置于仪器脱气室内进行脱气处理；

(2)脱气完成后将试管置于液氮中，移至分析室进行分析，在-194℃～-198℃温度范 围内测试氮吸附量和压力，生成等温吸附-脱附曲线；

(3)分析等温吸附-脱附曲线滞留环形态，使用相应原理进行计算，得到孔径分布曲 线。

本发明的不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法能够对析蜡量与储层孔隙参数做定性 解释，能真实反映多孔介质中石蜡沉积特性和沉积规律，实现对不同岩石比表面积和孔隙结 构储层的析蜡量进行定量分析。

附图说明

图1是本发明的不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法的流程图；

图2是气相色谱谱图；

图3气相色谱质谱图；

图4是不同标号石蜡正构烷烃分布情况图；

图5是等温吸附-脱附曲线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法作详细的阐 述。

一种不同孔隙结构储层析蜡量的定量分析方法，采用气相色谱分析法对处于析蜡状态的 储层样品的析蜡量进行定量检测，用氮气吸附法测定储层岩石清蜡后的比表面积和孔径参数， 建立储层析蜡量与比表面积和孔径的一一对应关系曲线，分析多孔介质中石蜡沉积特性和沉 积规律，该方法流程图如图1所示，具体实施步骤和技术要点如下：

1、选取析蜡严重储层，提取不同孔隙结构的岩样样品，测试前对样品进行如下预处理：

(1)用乙醇对岩样进行洗油处理；

(2)将样品制成粒径约3mm的颗粒状，重量约5g的样品2份，分别装入专用试管中；

2、用气相及气相色谱质谱法，对样品的析蜡量进行定性定量检测，具体步骤如下：

(1)样品提取

将上述经步骤1预处理的样品装入试验瓶中，加入正己烷50ml，装入振荡器振荡10min， 过滤，将滤液在60℃水浴上旋转蒸发并不断搅拌至干后，转移至10ml刻度玻璃试管中， 用正己烷定容至5ml。过滤后的固体颗粒留做测试比表面积和孔径用。

(2)样品净化

将1ml浓硫酸加入上述玻璃试管溶液中，在涡旋仪上混合2min后以5000r/min离心 10min，吸取上层清液于进样瓶中，待上机测试。

(3)样品测试

A：将步骤2(2)进样瓶中的标准溶液分别注入气相色谱仪及气相色谱质谱仪进行测 定，色谱与质谱条件参数如下：

a、气相色谱条件参数：

(1)色谱柱：HP-5(MS)30.00m×0.32mm×0.25μm；

(2)升温条件：初始温度150℃，以10℃/min升温至300℃，保持10min，在310℃ 后运行2min；

(3)进样口温度：250℃；

(4)检测器温度：270℃；流速：1.0ml/min；

(5)进样方式；分流进样，分流比10∶1；进样量：5.0μl。

b、质谱条件参数：

(1)接口温度280℃；

(2)离子源温度230℃；

(3)四极杆温度150℃；

(4)扫描模式SCAN；

(5)离子扫描范围：m/z 50～500。

气相色谱方法根据保留时间确定4个(C26、C27、C28、C29)正构烷烃，质谱根据各 组分碎片离子特征通过谱库检索确定，气相色谱谱图如图2所示，气相色谱质谱图如图3 所示。

B：析蜡定性、定量检测：对石蜡中正构烷烃的分布情况进行了分析，将不同标号的石 蜡及购买的蜡烛配制成约1.000mg/ml的溶液，分别使用气相色谱法进行分析，以碳个数 为横坐标，对应的正构烷烃的峰面积(均折算为1.000mg/m1)为纵坐标绘制相关曲线。

多次检测结果表明，相同浓度的不同标号石蜡C26～C29正构烷烃的峰面积之和非常接 近，相对偏差不超过10％，如图4所示。选用54～58标号石蜡作为标准物质，以C26～C29 正构烷烃的加和峰面积作为定性及定量的依据；

3、比表面积和孔径的测试

用氮气吸附法全自动比表面积及孔径测定仪测试步骤2(1)处理过滤后固体颗粒样品 的比表面积和孔径。氮气吸附法原理是将烘干脱气处理后的样品置于液氮中，调节不同试 验压力，分别测出对氮气的吸附量，绘出吸附和脱附等温线。根据滞后环的形状定孔的形 状，按不同的孔模型计算孔分布和比表面积，具体步骤如下：

(1)将步骤2(1)处理过滤后固体颗粒样品烘干后装入专用试管中，分别在100℃和 300℃脱附条件下置于仪器脱气室内进行脱气处理；

(2)脱气完成后将试管置于液氮中，移至分析室进行分析，在-194℃～-198℃温度范 围内测试氮吸附量和压力，生成等温吸附-脱附曲线，如图(5)所示；

(3)分析等温吸附-脱附曲线滞留环形态，使用相应原理进行计算，得到孔径分布曲 线。

微孔径测试是利用BJH(Barrett-Joyner-Halenda)原理，计算公式如公式(1)所示：

公式(1)：$V_{\mathrm{pn}}={\left\{\frac{r_{\mathrm{pn}}}{r_{\mathrm{kn}}+{\mathrm{\Delta l}}_n/2}\right\}}^2\{{\mathrm{\Delta V}}_n-{\mathrm{\Delta t}}_n\underset{j=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{A}_{\mathrm{cj}}\}$

式中：V_pn——孔隙体积；

r_pn——最大孔半径；

r_kn——毛细管半径；

V_n——毛细管体积；

t_n——吸附的氮气层厚度；

A_cj——先前排空后的面积。

比表面参数分析主要是基于BET测试理论进行，通过实测3～5组被测样品在不同氮气分 压下多层吸附量，以P/P0为X轴，P/V(P0-P)为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得 到斜率和截距，从而求得Vm值计算出被测样品比表面积。当P/P0取点在0.35～0.05范围内 时，BET方程与实际吸附过程相吻合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点在此范围 内。BET方程如公式(2)所示：

公式(2)：$\frac{P}{V(P_0-P)}=\frac{1}{\mathrm{Vm}·C}+\frac{C-1}{\mathrm{Vm}·C}\times \left\{\frac{P}{P_0}\right\}$

式中：P——氮气分压；

P₀——液氮温度下，氮气的饱和蒸汽压；

V——样品表面氮气的实际吸附量；

Vm——氮气单层饱和吸附量；

C——样品吸附能力相关的参数。

4、色谱分析回收率、精密度验证：

将经过步骤3测试比表面积和孔隙结构后的不含蜡岩心样品中加入高、中、低3个不同 浓度的石蜡，制得阳性样品，按照上述步骤2中(1)～(3)方法进行提取分析，平行测定 6次，回收率达95.8％，表明测量结果准确可靠；

5、对比分析步骤2和步骤3的测试数据，建立储层析蜡量与比表面积和孔径结构交汇图， 对比分析析蜡量与比表面积和孔径之间的关系。将储层按其孔隙大小分为3类：大孔：＞50nm、 中孔：2～50nm、微孔：＜2nm，对几种储层不同孔隙结构及比表面积的析蜡量进行定量分析。