[发明专利]一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法

说明书

一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法，清洁处理二氧化硅半球样品，放置二氧化硅样品进入样品池；启动二次谐波光谱设备，并开始进行波数和能量检查；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；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：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；二次谐波信号强度归一化处理；进行储层二次谐波的pH滴定实验，获取储层等电点(pzc)性质，依次确定二阶磁化率的大小χsupgt;(2)/supgt;；数学计算得到储层的zeta电位；本发明能够实时动态无损测试在任何溶液环境下储层的zeta电位，弥补了以往zeta电位仪测量在高浓度和高pH值失效的不足。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法。

背景技术

储层中由于等电点的存在和溶液接触时会自身带负电。带电荷的储层和溶液的接触会产生静电力，带相反电荷的反离子会吸附到带电界面，带相同电荷的同离子会远离带电界面，从而形成了双电层结构。zeta电位指的是双电层结构中从剪切面到溶液体相之间的电位差。双电层理论在油气田开发过程中作为基础理论逐渐被普及和应用，例如低矿化度水驱中的主要机理认识为双电层效应。具体的讲，更低浓度的溶液引起储层表面双电层的扩张，从而引起zeta电位绝对值的增加，从而增加了储层表面的亲水性，进一步提高油藏的采收率。因此，研究储层zeta电位的变化，对于从基础理论方面研究油藏的采收率有着极其重要的指导意义。

目前对双电层的zeta电位探测手段有限且各有局限性，主要是使用基于电泳的zeta电位仪，电流测量zeta仪，原子力显微镜辅助等手段。基于电泳的zeta电位仪基于带电颗粒在电场中电泳速度的测量。但这一方法在探测较高浓度和pH值环境下极不稳定，得到的结果可能违背实验规律。同时，首先需要将储层样品碾碎，潜在破坏储层原本的性质。另外，储层具有强非均质性，电泳的zeta电位仪在不同环境下测量时，需要每次更换储层样品，无法满足实时动态检测的需求。同一样品的zeta电位变化，可能对实验结果造成误导。电流测量仪是基于压力驱动产生的流动电流在带电平面样品上的测量。虽然可以不使用颗粒样品，但同样存在着较高浓度和pH值环境下不稳定，由于仪器的过度精密，任何沉淀和颗粒会堵塞和破怪仪器，不适合储层的zeta电位测量。原子力显微镜需要抛光样品，操作过程中同样会破坏样品本身的界面属性，造成储层双电层结构会因此改变。因此，迫切需要一种适合于石油储层的实时动态无损的zeta电位测试方法，这对于研究油气田开发过程中储层界面性质机理有极其重要的指导作用。

非线性光谱中的二次谐波光谱是研究固液界面性质的绝佳技术，解决了一阶线性光谱中由于体相溶液信号过强，无法分辨固液界面双电层信号的问题，特别适合于识别固液界面的双电层性质。目前，此种技术完全没有在石油工程中进行应用。

非线性光谱中的二次谐波光谱是使用相同频率的可见光在二氧化硅半球上进行时间和空间的交互，由于光的折射和反射，会产生另外一束2倍频率的光线，收集光线的强度。这种方法称为二次谐波光谱。仪器示意图如图1所示。对于二次谐波光谱有：

公式：

其中，I_2w是二次谐波的信号强度，E_2w是激发后的电场强度，P_2w是激发后的电场导致的磁化率强度，χ⁽²⁾是指二阶磁化率，E_w是指入射的电场强度，χ⁽³⁾是指三阶磁化率，Φ为zeta电位。

由此进一步得到

发明内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种实时动态无损测试储层zeta电位的方法，能够实现在任何溶液环境下储层的zeta电位值精确测量，同时，不用对储层样品进行碾碎，更加符合实际储层的界面性质，因此特别适合储层表面的双电层探测。