一种非均质储层CO2地质封存过程中盐析作用的模拟方法

本发明属于co2地质封存与储层损害评价，具体涉及一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法。

背景技术：

1、储层可注入性是优质co2地质封存场所的必备条件。co2注入过程中，盐析作用是由于注入井周围的残余地层水持续蒸发进入注入的co2流体，导致地层水矿化度不断升高至过饱和结晶，引起储层孔喉堵塞以及孔隙度和渗透率降低。因此，盐析作用是威胁储层持续可注入性的关键因素之一，阐明其发育机制及控制因素对co2地质封存选址与注入性保障具有重要意义。

2、盐析作用受多种地质因素（储层物性、孔隙结构、非均质性、地层水特征及温度）与工程因素（注入压力与速率、气体杂质组分等）共同控制。其中，储层非均质性被认为是控制盐析分布模式与储层损害程度的核心因素，包括微观孔隙结构非均质性和宏观地层结构非均质性。我国以陆相沉积盆地为主，广泛发育高孔渗岩层与低孔渗岩层频繁交替的非均质储层，此类地层结构对co2注入过程中的流体分布与盐析作用具有重要影响。co2注入互层型储层后，优先沿高渗层运移，低渗层中则残留大量地层水，为低渗层自身以及相邻高渗层的盐析作用提供充足的盐溶质来源，导致此类储层中的盐析作用增强。

3、盐析作用发生在co2注入之后的储层孔喉内部，难以通过常规岩心钻取进行直接观测，工程实践中多借助井口压力与注入流速异常变化、测井响应等间接手段推断其发生，实际案例数据极为有限。因此，目前盐析作用的研究主要依赖实验模拟与数值模拟。实验方法主要包括微流控芯片驱替实验和高温高压岩心驱替实验。微流控芯片采用透明材料刻蚀的孔喉网络模型，借助高速摄像机和光学显微镜可实时观察盐结晶动态过程，但其无法耐受真实储层高温高压条件，也难以反映真实岩石复杂的矿物组成和孔隙结构。岩心驱替实验采用实际岩石样品，能在真实储层温压条件下还原盐析作用，更接近工程实际。然而，岩心驱替实验需要规则的柱状岩石样品，实际地下取芯不仅成本高昂，且难以获取同时包含特定高渗与低渗互层组合的非均质样品，制约了对此类非均质储层盐析作用机理的研究。此外，现有研究多集中于盐析前后储层孔渗和孔隙结构变化的间接分析，缺乏对盐结晶特征及其宏观和微观分布规律的系统分析。

4、针对互层型非均质储层盐析实验样品获取困难以及现有实验结果分析缺乏系统性的问题，本发明提出了一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，解决了非均质样品难以获取的技术难题，突破了以往仅依赖孔渗和孔隙结构变化间接分析盐析作用的研究局限。本发明能够真实再现互层型非均质储层中盐析作用的发育过程，揭示低渗层与高渗层之间的盐水跨层运移机制及其对盐析分布的控制规律，为co2封存选址优化及盐析防治提供实验依据。

技术实现思路

1、针对现有技术中互层型非均质储层盐析实验样品获取困难、现有方法难以反映层间非均质性影响、实验分析缺乏盐析结果系统表征的技术问题，本发明提供了一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法。该方法通过高渗与低渗岩心以透水隔层拼接复合构建互层结构岩心，结合高温高压驱替实验与多尺度检测体系，实现非均质储层盐析产物及储层损害的系统定量评价。本发明通过以下技术方案实现：

2、s1、基于铸体薄片观察、孔渗测试、压汞分析及核磁共振分析等储集物性系统表征，选取高渗透率（>100md）与低渗透率（<1md）岩石标准柱塞样品，通过洗盐和烘干处理，去除内部残留盐类物质，采用线切割将高渗与低渗柱塞样品分别沿长轴对半切开，切割面打磨平整后，中间放置pet无纺布作为透水隔层，堆叠成高渗半柱-透水隔层-低渗半柱的复合岩心，以热缩管包裹加热固定得到干燥复合岩心。

3、s2、利用岩心驱替装置，利用co2驱替干燥复合岩心，使得co2替换岩心内部的空气，以避免残余空气对后续地层水饱和的影响；再将复合岩心置于真空加压饱和装置，抽真空以排尽岩心内部气体，随后在设定压力下注入模拟地层水进行加压饱和，使高渗层与低渗层均充分饱和模拟地层水。

4、具体的，以nacl溶液作为模拟地层水，在20mpa压力下对复合岩心进行加压饱和12小时。

5、s3、将饱和模拟地层水的复合岩心装入岩心夹持器，设置实验温度、围压和注入压力，以12mpa恒定压力向复合岩心注入超临界co2，实现co2-盐水两相驱替、盐水蒸发、盐水毛细回流、盐结晶的盐析全过程实验模拟。

6、围压设置基于复合样品的覆压渗透率实验确定，围压不低于覆压渗透率随围压变化趋势的突变拐点，以避免驱替过程中注入流体沿高渗层和低渗层界面窜流。

7、s4、实验模拟结束后，将复合岩心沿轴向分段切割，切割后的样品置于无水乙醇中进行超声波清洗，依次开展微区x射线荧光光谱分析获取盐析产物的空间分布特征、扫描电镜及能谱分析观测盐结晶微观形态与赋存状态、以及核磁共振分析定量评价盐析对不同层位孔隙结构的改造特征。

8、具体的，获取盐析产物的空间分布特征方法为：对所有切割界面进行微区x射线荧光光谱分析，获取特定元素的分布与含量，减去初始样品的元素含量，获取盐析产物在不同层位及沿岩心轴向的空间分布特征。

9、分析观测盐结晶微观形态与赋存状态的具体方法为：根据不同盐析程度段取样开展扫描电镜及能谱分析，观察盐晶体的微观形态、尺寸及赋存状态，确定盐晶体类型及矿物组成。

10、定量评价盐析对不同层位孔隙结构的损害特征的具体方法为：采用无水乙醇作为饱和溶剂的进行核磁共振分析，以避免溶剂对盐晶体的溶解，测定盐析前后复合岩心高渗层与低渗层的t2弛豫时间谱，对比分析盐析对储层孔隙结构的改造特征。

11、与现有技术相比，本发明所产生的有益效果在于：

12、（1）本发明构建了互层型非均质储层岩心尺度实验模型，解决了互层型非均质样品获取困难的技术难题。通过高渗与低渗岩心以透水隔层拼接复合的方式，实现了互层型非均质储层盐析作用的岩心驱替实验模拟。pet无纺布透水隔层在高围压下使高渗与低渗岩心紧密拼合以避免co2沿界面窜流，同时保持层间物质交换，真实模拟了互层型储层中毛细管力驱动下的层间盐水运移，克服了现有均质岩心实验无法反映层间非均质性对盐析影响的技术瓶颈。

13、（2）本发明建立了盐析产物的多尺度系统检测体系，实现了对互层型非均质储层盐析结果从宏观分布到微观特征的综合定量评价。通过μ-xrf获取盐析产物的空间分布与含量，sem-eds观测盐结晶微观形态与赋存状态，nmr定量评价盐析作用对孔隙结构的损害特征，其中nmr分析采用无水乙醇作为饱和溶剂，有效避免了盐晶体溶解对检测结果的干扰。建立了宏观分布-微观特征-孔隙结构损害的完整表征链条，克服了以往研究宏观与微观割裂、缺乏系统关联的局限，为co2封存选址优化及盐析防治提供了可靠的实验依据。

1.一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s1中所述储集物性系统表征包括铸体薄片观察、孔渗测试、压汞分析及核磁共振分析。

3.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s1中所述透水隔层为pet无纺布。

4.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s3中所述围压设置基于复合样品的覆压渗透率实验确定，围压不低于覆压渗透率随围压变化趋势的突变拐点。

5.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s4中所述获取盐析产物的空间分布特征方法为：对所有切割界面进行微区x射线荧光光谱分析，获取盐晶体所含元素的分布与含量，减去初始样品的元素含量，获取盐析产物在不同层位及沿岩心轴向的空间分布特征。

6.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s4中所述分析观测盐结晶微观形态与赋存状态的具体方法为：根据不同盐析程度段取样开展扫描电镜及能谱分析，观察盐晶体的微观形态、尺寸及赋存状态，确定盐晶体类型及矿物组成。

7.根据权利要求1所述的一种非均质储层co2地质封存过程中盐析作用的模拟方法，其特征在于，s4中所述定量评价盐析对不同层位孔隙结构的损害特征的具体方法为：采用无水乙醇作为饱和溶剂的进行核磁共振分析，以避免溶剂对盐晶体的溶解，测定盐析前后复合岩心高渗层与低渗层的t2弛豫时间谱，对比分析盐析对储层孔隙结构的改造特征。