研究碳酸盐矿物化学变化以提高石油采收率

Igor Ivanishin 博士是德克萨斯农工大学哈罗德万斯石油工程系的博士后研究员，他对石油生产的挫折有第一手的经验。他在俄罗斯的运营和服务公司担任了九年的水力压裂工程师。几年前，他来到德州农工大学攻读博士学位，同时深入研究碳酸盐岩油藏中反复出现的采收问题：为什么他们没有按预期生产石油?

Ivanishin 正在研究白云石和方解石矿物化学成分的变化，以证明为什么在碳酸盐岩储层中采用一刀切的增产方法并不总是奏效。由于这些地层遍布全球，他的研究引起了几家大型石油和天然气公司的关注，他们希望与他合作并改善油井增产作业。

理想白云石的化学晶格具有规则交替的钙和镁层。当白云岩在沉积岩中自然形成时，额外的钙离子可以替代镁离子。这种修改扩大了晶格并使其不太稳定。类似的情况发生在方解石中，方解石是一种不含镁或其他纯离子但可以在储层中存在的矿物质。

这种变化在沉积岩中很典型，但在井增产软件模型中尚未考虑。当前的建模方法假设白云石和方解石都具有理想的化学成分，在碳酸盐岩储层内不会发生空间变化。因此，当注入酸以溶解岩石并形成供石油和其他碳氢化合物通过的通道或虫洞时，人们认为储层岩石在任何地方都以相同的速率反应。

“我发现出版物报告碳酸盐中存在杂质，但作者没有考虑这些矿物化学结构的变化，”伊万辛说。“这些都是埃级微小的东西，所以很难想象化学成分的这种微小变化可能会影响矿物的稳定性，但确实如此。”

作为一名博士生，Ivanishin 就该主题咨询了地质学家、矿物学家和化学地质学家。他接收并亲自收集了来自世界各地的白云岩样品。对不同样品的初步化学成分分析帮助他选择了钙含量不同的白云岩。这些样品与盐酸的反应表明，含有额外的钙，钙的吸收，使白云石溶解的速度比平时增加了五倍。他得出的结论是，由于白云石的化学成分在空间上确实存在差异，注入的酸会不均匀地溶解目标区的岩石，而不会进一步进入储层，从而使某些区域未受影响。

对于他的博士后研究，Ivanishin 正在研究来自的大量方解石。他想确定方解石中的镁离子是否也会改变这种矿物质在酸中的溶解速度。如果方解石的行为方式与白云石相同，这将影响碳酸盐岩地层中增产处理和其他操作的设计，例如 CO 2注入。

Ivanishin 目前正在致力于创建这些分子变异和相关溶解反应的计算机模拟，以便可以轻松共享和研究它们。他的目标是向公司提供信息，并就这一发现在该领域的应用与他们进行磋商。

尽管调查需要艰苦的工作和长时间的工作，但 Ivanishin 很高兴这个问题将他带到了德克萨斯州的大学城。多年前，他在之前的工作中与来访的国际演讲者讨论了碳酸盐回收问题，其中包括来自德克萨斯 A&M 的教授。他决定以访问学生的身份亲自探索这所大学，然后当他发现这是合适的地方时就回来了。

“我决定我职业生涯的下一步应该是从世界上最好的大学之一获得博士学位，”伊万尼欣说。“在这里获得的经验，与来自不同公司的人交谈，与其他工程师一起工作，与不同领域的专家交流思想并收集​​信息，就像是与整个石油工程世界的系点。”

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