[发明专利]用于测定油岩与水岩的化学反应及物理变化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及地下洞室储油技术领域，特别涉及一种用于测定油岩与水岩的化学反应及物理变化的方法，还涉及一种基于该方法的装置。

背景技术

石油是关乎国计民生的重要战略资源，传统的石油储备方式是以大型钢罐将石油储存于地表，较之地上油库，地下库则具有更安全、更环保、节约土地资源、降低工程造价等优点。国内外，包括地下水封洞库、深部盐岩洞穴库等类型的地下油库已有大量的应用和研究。洞室稳定性及密封性是决定地下油气库成败的关键因素，不论何种地下洞室，研究围岩在储存原油和地下水环境中长期弱化机制对于洞室长期稳定性与密封性的评价是非常必要的。深部硬石膏岩层具有较高的岩石强度和极低的渗透性，加之较好的裂隙自愈性，使得深部矿石开采形成的采空区围岩具有良好的稳定性和密封性，但硬石膏作为一种化学沉积岩，其矿物稳定性较之结晶岩体要差，长期水-岩/油-岩作用下洞室长期稳定性备受关注。但目前并没有系统的室内外试验方法来研究深部石膏矿储油洞室长期稳定性。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种用于测定油岩与水岩的化学反应及物理变化的装置和方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于测定油岩与水岩的化学反应及物理变化的装置，包括：一个用于提供高压环境的氩气瓶，一个用于测量施加压强大小的压力表，两个相同的用于放置岩样的高压缸筒；氩气瓶通过管道同时与两个高压缸筒接通，压力表与氩气瓶为不可拆卸连接，高压缸筒里用水、原油分别浸泡石膏岩样。

所述高压缸筒由筒体和缸盖组成，缸盖上设有进气口、出气口、安全阀、压力计和温度计，压力计和温度计用于测量加压时缸筒内部的压力和温度；进气口与氩气瓶相连；出气口在取样时用于放气；安全阀是为了安全起见，压力一旦超过设置最大值就自动放气。

所述筒体内部分三层，每一层都设有用于放岩样的漏网托盘，漏网托盘上设有与之焊接的三个把手，把手一方面用于将隔层拎起，一方面作为支撑用于为每一层提供空间，漏网托盘表面设有托盘漏孔，用于油水浸泡过程中过水过油，让三层岩样均得以浸泡；

作为优选，缸盖和筒体之间采用橡胶材质密封圈密封，通过固定螺丝加压密封。

一种用于测定油岩与水岩的化学反应及物理变化的方法，分为三种尺度的试验，分别为通过岩粉、岩块和岩体三个尺度从细观到宏观的试验，用于揭示水、油与硬石膏的化学反应和物理变化规律，用于评价硬石膏矿储油的适宜性；通过测试反应前后硬石膏的质量变化，分析其水、油溶蚀规律。

所述岩粉试验是通过硬石膏岩粉和水、油相互作用试验，包括以下步骤：

S1：将硬石膏碾磨成粉状，放入高温高压环境箱；

S2：设定环境压力；

S3：设定环境温度；

S4：按作用时间，通过正交试验设计确定试验组合方案进行水、油反应试验。

作为优选，S2所述的环境压力分别为：0、3MPa、6MPa、9MPa、12Mpa；S3所述的环境温度分别为：20℃、40℃、60℃、80℃；S4所述的作用时间为：4h，8h，12h，16h，24h，48h。

作为优选，所述岩块试验是通过对硬石膏岩块和水、油相互作用试验，包括以下步骤：

S10：硬石膏加工成Φ25mm*50mm、Φ50mm*100mm标准圆柱样和Φ50mm*25mm的巴西圆盘样进行常规物理力学参数测试，测试原岩的矿物成分、细观组构、微观结构，以此作为与油水浸泡试验对比的本底值；

S11：将Φ25mm*50mm圆柱体进行高温高压环境水-岩/油-岩作用试验，将试样置于高温滚子加热炉中进行水-岩、油-岩反应，参照岩粉反应设计试验的工况组合，并按正交设计原则进行优化，对不同作用时间后的岩样进行三轴压缩试验，每组工况至少4个岩样，得出特定作用环境下岩石强度随作用时间的关系曲线，拟和相关公式；

S12：将几何尺寸为Φ50mm*100mm圆柱样进行不同时程的油、水浸泡试验，为加速试验过程提高浸泡的环境压力，维持6MPa的环境压力进行720天浸泡，环境温度为室温；

S13：将Φ25mm*50mm、Φ50mm*100mm的圆柱样，在完成最终浸泡试验前，按不同时间间隔取出岩样进行单轴抗压、三轴抗压试验；将Φ50mm*25mm的巴西圆盘样进行抗拉测试，绘制相关时程曲线，建立起时程演化关系式。

作为优选，所述S13中的时间间隔为40d、80d、120d、180、240、360d、540d、720d。