酸性气藏是指含有酸性气体,如H2S或CO2的气藏,正是由于酸性气体的存在,使得酸性气藏相对于常规气藏具有更多的特殊性。其中,以高含硫气藏为代表的酸性气藏硫沉积现象引起的储层伤害等现象近年来吸引了较多学者的关注,然而很少有人注意到硫酸盐热还原作用(TSR)过程中生成的CO2、H2S以及水等产物对储层物性及流体性质的影响。尤其在酸性气藏开采过程中,地层水进入储层后与酸性气体相互接触,引发酸性气体-水-岩相互作用,对储层具有一定的改造作用。随着酸性气体-水-岩相互作用强度的加强,储层岩石矿物发生溶解或沉淀,岩石的孔隙度和渗透率产生了不同程度的变化,进而影响了油气在多孔介质中的渗流能力。这种反应平衡关系受到多重因素,如压力、温度、地层水类型、矿化度、矿物组成和酸性气体分压等的影响。因此,开展酸性气藏水-岩相互作用机理研究,定量分析酸性气体-水-岩反应平衡对储层物性的改造程度,对酸性气藏的高效经济开发具有重要意义。本文以实现酸性气体-水-岩反应对储层物性的影响研究为目的,主要开展了以下研究工作并取得了一些认识:(1)酸性气体-水-岩反应流体物性参数研究:对酸性气藏流体相态、密度、粘度和压缩系数等高温高压物性参数进行分析,优选出适合模拟酸性气藏的模型进行计算。(2)酸性气体-水-岩反应机理及其反应动力学研究:首先进行了 CO2、H2S在水中的溶解与析出机理研究,并通过亨利定律计算不同温度、压力下CO2、H2S的溶解度;基于针对酸性气体在水中的扩散规律,对储层矿物在酸的作用下发生溶解和沉淀的规律进行了分析;最后,建立了酸性气体-水-岩反应速率模型,通过实例计算探究了反应变化规律及其影响因素,同时建立了孔隙度与渗透率的关系模型。(3)酸性气体-水-岩反应对储层物性影响的实验研究:以某低孔、中低渗碳酸盐岩气藏为研究对象,采用适应于H2S等有毒酸性气体实验的一体化反应釜装置,对取自现场的10个酸性气藏储层岩石样品进行了实验。结果发现:除了岩心B7外,其余9块岩样在酸性气体的作用下,反应72小时后都发生了不同程度的溶蚀作用,孔隙度出现了不同程度的增加,而渗透率却表现出不同的变化规律。粒径越小的颗粒有效反应面积越大,反应速率越快;酸性气体分压越大,矿物的反应速率越快,对储层的改造作用越明显;地层水矿化度越大,酸性气体-水-岩反应的速率越小。(4)酸性气体-水-岩反应对储层物性影响的数值模拟研究:利用数值模拟软件CMG2017建立了酸性气藏注酸性气体驱替模型,通过添加酸性气体在盐水与岩石矿物之间的反应过程进行驱替模拟。结果表明:在考虑酸性气体-水-岩反应的情况下,岩石孔隙体积出现不同程度的增大,其中注入速率对其影响最大,有效反应面积影响最小,也说明了在开发酸性气藏时应该考虑水-岩反应对储层物性的改造作用。