[发明专利]一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法

权利要求书

1.一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法，其特征在于，其步骤包括：

(1)、清洁处理二氧化硅半球样品

(1.1)将二氧化硅半球用去离子水冲洗多次，在去离子水中进行超声处理，处理后用去离子水再次冲洗多次；随后使用甲醇中进行超声处理，然后用去离子水冲洗多次；再次用去离子水冲洗并超声处理随后用去离子水再次冲洗；

(1.2)将处理后的二氧化硅半球浸入强腐蚀性混合溶液中，洗去二氧化硅半球样品上可能附着的有机物；然后使用上述(1.1)冲洗超声方式再次进行同样处理；

(1.3)处理结束后，将二氧化硅半球置于烘箱中干燥，再使其冷却至室温；

(2)、放置二氧化硅样品进入样品池

将清洁后的二氧化硅半球放入样品池中，二氧化硅半球在混合溶液的接触过程中，由于等电点在2-3之间；因此二氧化硅半球界面会呈现负电荷性质，和溶液接触形成双电层结构；

(3)启动二次谐波光谱设备，并开始进行波数和能量检查

启动二次谐波光谱仪器，首先进行波数和能量调节下的信号检查，选取最强的信号强度下的波数和能量调节，待选取完成后，即开始二次谐波信号的测量；

(4)首先测试二氧化硅半球单独存在下去离子水和目标溶液的二次谐波光谱信号强度

将去离子水放入样品池中，平衡不少于30分钟后，开始测试其信号强度，测试时间为不少于60s，取平均值为去离子水状态下，二氧化硅半球附近双电层的信号强度I_silica-water；更换目标溶液为氯化钠溶液，平衡不少于30分钟后，再次相同步骤取平均值作为测试其信号强度I_silica；

I_{water-detection}为二氧化硅-水系统的二次谐波信号强度每秒的检测结果；

I_{solution-detection}为二氧化硅-盐溶液系统的二次谐波信号强度每秒的检测结果；

I_{silica-solution}为二氧化硅-盐溶液系统的二次谐波信号强度一分钟内检测结果的平均值；

(5)放置储层样品进入样品池，获取总体样品存在下的信号强度：

将目标储层样品放入样品池中，平衡不少于30分钟后，开始采集不少于60s的平均值作为储层和二氧化硅半球的总体信号，更改溶液环境，包括pH，浓度，不同离子；收集不同环境下的储层样品和二氧化硅半球总体的信号强度I_silica+rock，I_silica；

I_{silica-rock-solution-detection}为岩石-二氧化硅-盐溶液系统的二次谐波信号强度每秒的检测结果；

(6)测量的总体样品信号强度减去二氧化硅样品强度得到储层的二次谐波样品强度

将获得的总体信号强度减去在不同环境下对应的二氧化硅半球的双电层信号强度即为储层在溶液下的双电层强度I_rock＝I_silica+rock-I_silica；

(7)二次谐波信号强度归一化处理

将储层的二次谐波信号强度进行归一化处理，得到在不同环境状态下的信号变化规律：

I_{rock-normalized}＝I_rock/I_rock-max    (7)

I_{rock-normalized}为归一化的岩石-溶液二次谐波信号强度；

I_rock-max为不同实验条件下岩石-溶液二次谐波信号强度的最大值；

(8)进行储层二次谐波的pH滴定实验，获取储层等电点性质，依次确定二阶磁化率的大小χ⁽²⁾；

当zeta电位为0时的pH值为等电点，在低pH范围内信号强度最强的峰值点对应的为储层的等电点；同时，当zeta电位为0，由于二阶磁化率在环境变化下，认为是常数，因此通过二次谐波光谱的信号公式(2)得到二阶磁化率的大小：

(9)数学计算得到储层的zeta电位

将公式(2)、公式(7)结合，再减去公式(8)，进一步得到：

I_pzc为等电点条件下，储层岩石与溶液二次谐波信号强度；

χ、和分别表示磁化率、等电点条件下的下的二阶和三阶磁化率；

Φ_pzc为等电点条件下的zeta电位，为0；

Φ代表zeta点位；

A为常数；

E_w是入射光的强度，能够直接读出，从公式(9)看出，储层的二次谐波信号的平方和zeta电位的值成正比，通过设定不同的参数A，使得实验结果和拟合结果接近，确定此时的参数A，这样通过公式(9)，通过收集岩石的二次谐波光谱的信号强度来进一步确定岩石的zeta电位。

2.根据权利要求1所述的一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法，其特征在于，所述的强腐蚀性混合溶液是浓硫酸和过氧化氢体积比为3：1。