[发明专利]一种模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备及实验方法

说明书

本发明涉及一种模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备，其包括蠕动泵、水浴器、填砂管和废液箱，所述蠕动泵通过第一连接管连接并连通所述填砂管下端；所述填砂管设置在所述水浴器内，填砂管上端通过第二连接管连通所述废液箱；所述蠕动泵的出水管通过第一连接管连接并连通所述填砂管下端，所述填砂管上端通过第二连接管连通所述废液箱。本发明还涉及一种模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的实验方法。本模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备及实验方法，能够模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程，基于沉淀反应法对碳酸盐矿物的沉淀结晶条件和机制的研究，进而为砂岩优质储层的预测提供理论依据。

技术领域

本发明涉及化合物结晶技术领域，具体涉及一种模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备及实验方法。

背景技术

碳酸盐矿物的类型多样，目前已知的碳酸盐矿物已逾100种，碳酸盐矿物是重要的非金属矿物原料，亦是提取Fe、Mg、Mn、Zn、Ca等金属和非金属元素及放射性元素Th、U和稀土元素的重要矿物原材料，具有重要的经济意义。

碳酸盐矿物的主要阴离子成分是碳酸根，根据阳离子成分不同，可将碳酸盐矿物分为不同的矿物类型，如钙-镁-铁-锰系列碳酸盐矿物可形成4个连续类质同象系列：方解石-菱锰矿，白云石-铁白云石，菱铁矿-菱镁矿，菱锰矿-菱铁矿(陈国玺，1981)。碳酸盐矿物的结晶包括化学沉淀成因和微生物成因2种，碳酸盐类矿物晶体的形成必须具备两个必要条件：(1)水体中碳酸盐达到饱和，即碳酸盐的饱和系数必须大于0；(2)有足够的有效成核位点(Borowitzka，1982)。碳酸钙作为生物成因矿物中分布最为广泛的一种含钙类矿物，最常采用的合成方法包括沉淀反应法和气体扩散法(孙雨婷等，2019)。沉淀反应法是指水溶性的钙盐与水溶性碳酸(氢)盐在适宜的条件下直接混合生成碳酸钙沉淀的方法(Sedlak等，1998)。该方法可通过改变反应物的浓度和添加有机质等手段来调节碳酸钙的晶体形貌和颗粒大小。

碳酸盐胶结物的存在会对砂岩储层具有双重影响(郭芪恒等，2019)。一方面碳酸盐胶结物占据储层孔隙空间使岩石孔隙度降低，储层质量变差，另一方面，碳酸盐胶结物充当岩石骨架阻碍压实作用的进行，有利于保存原生孔隙并为后期溶解提供物质基础。因此，碳酸盐胶结物的含量、分布及溶解程度将直接影响储层的储集性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备及试验方法，利用本设备模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程，基于沉淀反应法，通过给予不同的金属阳离子类型、填料比例及粒级、跑样温度等条件，实现在综合多种地质、环境影响的基础上，对碳酸盐矿物的沉淀结晶条件和机制的研究，进而为砂岩优质储层的预测提供理论依据。

本模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备包括用于泵入饱和离子溶液的蠕动泵、用于模拟环境温度的水浴器、用于填充碎屑岩储层成分碎砂的填砂管，以及废液箱，其中，所述蠕动泵通过第一连接管连接并连通所述填砂管下端，蠕动泵用于将配制好的溶液以不同流速注入填砂管中；所述填砂管设置在所述水浴器内，填砂管上端通过第二连接管连通所述废液箱，填砂管用于填充沙粒以模拟不同类型的碎屑岩储层；所述蠕动泵的出水管通过第一连接管连接并连通所述填砂管下端，所述填砂管上端通过第二连接管连通所述废液箱。

为便于填砂管在试验过程中更换填料，所述水浴器底部设有支架，所述填砂管可拆卸式固定在所述支架上。

本模拟碎屑岩储层中碳酸盐矿物结晶过程的设备还包括用于驱动和控制设备中蠕动泵和水浴器运行的总控箱和用于放置蠕动泵、水浴器和填砂管的设备车，所述总控箱设置在设备车上。便于设备整体移动，同时便于集中控制设备运行时间。

为便于观察溶液的流动路径，所述水浴器为透明水浴锅，所述填砂管为透明填砂管。

具体的，所述填砂管长度为278mm，内径为30mm；所述第一连接管和第二连接管的内径为6mm。