[发明专利]一种石膏矿石溶解能力的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石膏矿石溶解能力的测试方法。

背景技术

20世纪80年代中期，国内外开始研究酸性气体对水泥石的腐蚀问题，以提高固井水泥环的耐腐蚀性能。在防止水泥环被腐蚀方面，国内外主要针对CO₂和SO₄^2-等对水泥石的腐蚀及防腐蚀的方法进行了室内及现场的分析研究，而针对高含H₂5及其与CO₂共存的条件下，其腐蚀水泥石的机理及防腐蚀的技术方法的研究少见报导。

有关CO₂腐蚀问题，早在1924年就有报道，认为在相同的pH值下CO₂水溶液的腐蚀性比盐酸强；1940年有关专家提出了CO₂腐蚀套管的危害性报告；此后，这方面研究进展缓慢，直到本世纪70年代以后，由于深层含CO₂气藏的开发及在三次采油中回注CO₂强化采油工艺(EOR)的广泛应用，CO₂腐蚀问题才越来越引起工业界的重视。美国国家腐蚀工程师协会成立了T-IC小组，专门从事CO₂腐蚀及防护技术措施研究。

腐蚀对现代工业造成的危害巨大，石油工业首当其冲。美国每年因腐蚀造成的损失和用于腐蚀治理的费用约100亿美元。我国石油工业的腐蚀也相当严重，由于腐蚀每年损失约400亿元。

许多油田在开发过程中，都遇到了地层中含有诸如CO₂和H₂S等腐蚀性介质影响油气井水泥环密封效果的问题。这些酸性腐蚀性介质会引起水泥环柱的先导腐蚀，水泥环柱的先导腐蚀可引起和加快套管的腐蚀和破坏。当井内的油、气、水封隔被破坏时，套管就如同完全处于腐蚀介质中一样。因此，对水泥环柱的腐蚀、腐蚀机理及抗腐蚀材料的研究至关重要。

在引起油气田腐蚀的众多因素中，CO₂和H₂S是最危险的。二氧化碳作为石油和天然气的伴生气存在于油气层或地层水中。研究表明，CO₂处于超临界状态下(临界温度31℃，临界压力7.3MPa)，且环境相对湿度大于50％时，就会降低水泥石的碱性，使水泥石中的胶结组分减少，渗透率增大，抗压强度降低甚至完全没有强度。当水泥石被完全碳化后，水泥环便失去了对套管的保护作用。CO₂腐蚀将使套管穿孔、断裂，从而缩短油气井的寿命。而H2S不仅会导致金属材料突发性的硫化物应力开裂，还能破坏水泥石的所有成分，特别是溶于潮气中的H2S腐蚀性更强。并且，H2S的毒性也严重威胁着人身安全。

随着油气勘探开发的不断深入，高含硫油气田越来越多。据估计，全球剩余天然气储量的40％都含有2％以上的CO₂和/或100ppm(100mg/L)以上的H2S。在我国的天然气资源中，大部分含有CO₂和H₂S。四川气田就是一个典型的酸性气田。四川气田至今已形成100亿m³的年产能力，其中80％系酸性天然气，并且多数气层的天然气中H2S体积分数在1％～13％，最高可达35.11％。又如长庆油田陕甘宁中部气田产出的天然气中，H₂S体积分数为0.0003％～1.92％；而华北油田古潜山构造伴生气中CO₂的平均体积分数为20％(最高达42％)；胜利油田天然气中CO₂体积分数为12％；南海油田涯13-1构造天然气中CO₂体积分数为10％。

所谓盐膏层，顾名思义，是指主要由岩盐(NaCl)和石膏(CaSO₄或CaSO₄·2H2O)组成的地层。中国大陆钻探发现的盐膏层分布广泛，在塔里木、江汉、四川、胜利、中原、华北、新疆、青海、长庆等油田均曾钻遇盐膏层。在第三系、石炭系和寒武系都有出现，彼此组成和比例都不相同，形成了形形色色的复合岩盐。

根据纯盐层的厚度、盐膏层特点及夹层情况，可将盐膏层进一步分为纯盐层和盐、膏、泥复合岩层两类。相应地，两类盐膏层的岩石矿物组成也不尽相同。纯盐膏层为大段结晶状无机盐(大部分为氯化钠和硫酸钙，也可含其它复合盐类，如氯化钾、氯化钙、芒硝等)其单层厚度较大，一般从几米到几十米，总厚度从几米至几千米，最厚可达2000米以上。