一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置及其工作方法。所述酸岩反应单岩板裂缝模拟装置核心部分为可视平板模型，所述可视平板模型包括缝板腐蚀夹持器、支架、显微镜、旋转装置等。本发明专利技术还提供所述酸岩反应单岩板裂缝模拟装置的工作方法。本发明专利技术整体结构紧凑，具有较强的承压能力，本发明专利技术通过旋转装置可以实现模拟不同地层倾角(0～90°)的裂缝酸化情况，本发明专利技术可以实现动态观察蚓孔生长、延伸状况，以及蚓孔竞争情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置及其工作方法，属于油气藏增产措施的

技术介绍
酸化作为现今开发低孔隙度、低渗透率碳酸盐岩油藏的主要技术措施，能够有效解除井筒附近储层的污染和堵塞，提高井筒与储层的连通性，恢复或提高油气产量。酸化中，可将酸蚀结果按溶蚀形态分为面溶蚀、蚓孔和均一溶蚀，面溶蚀和均一溶蚀两种情况消耗酸液多，导流能力差；蚓孔是一种具有高导流能力的溶蚀通道，形成蚓孔消耗酸液少，改造效果好。碳酸盐岩酸化过程中形成的溶蚀形态主要取决于H+传质速度和表面反应速度。当传质速度小于表面反应速度时产生面溶蚀，反之产生均匀溶蚀，只有当传质速度接近表面反应速度时会产生蚓孔。而传质速度和表面反应速度分别受到酸液注入速度和酸液浓度的影响。蚓孔的定量测试与分析是酸化酸压工艺精细化设计的基础，因此对蚓孔生长速率和酸液消耗进行计算、对蚓孔形态和竞争情况进行描述，对于提高酸化施工效果具有重要意义。当前国内外对蚓孔的研究以经验型或半经验型为主，建立了一系列模型来对蚓孔分布进行描述，对蚓孔的评价主要通过一系列无量纲数来实现，如戴姆科勒数Da、佩克莱特数Pe等，对蚓孔生长速率的描述主要借鉴Buijse对于蚓孔前缘推进速度的处理方法；而物模实验则以岩心驱替实验为主，通过计算突破体积来寻找最优注入速度。这种岩心驱替的实验方法通过改变泵注速度来模拟现场的各种注入速度，并分析相应酸化结果。然而岩心驱替实验存在一定的局限性：(1)边界效应影响强烈。岩心驱替实验只能在一个较小的尺寸上模拟酸化过程，而碳酸盐岩非均质性强，酸化形成蚓孔容易突破到侧壁上，对采集的实验数据产生误差；(2)承压能力较差，密封性不好。当压力升高后在管线接口处酸液会发生酸液泄漏甚至喷溅的现象，从而导致实验失败且安全容易受到威胁；(3)实验过程处于完全封闭的环境中，完全不可视，只能通过实验数据对实验过程进行推导而不能直接观察；(4)模拟地层温度的方法是给整个驱替装置空间升温，给实验中间的操作和检查带来不便。中国专利文献CN104407103B公开了一种多角度酸蚀裂缝导流能力测试装置，包括串并联酸蚀注入系统和导流能力测试系统，还包括导流室模型系统，和用于加载导流室的闭合压力加载系统，以及控制导流室出口压力的回压控制系统、对导流室的气体进行排空真空系统、对腐蚀后的岩心表面进行形态分析扫描仪和数据处理系统。本专利技术从小尺度的模拟缝的角度来进行模拟缝的酸蚀以及酸蚀后裂缝导流的评价，对压裂液、酸液进行螺旋盘管剪切模拟和流变性能测试。通过酸蚀裂缝导流能力评价装置的室内模拟实验，能够对酸蚀裂缝导流能力各种主要影响因素进行模拟，并找出最佳的工艺参数，同时可以在该装置上进行各种提高酸蚀裂缝导流能力新工艺新措施进行模拟研究。当前国内逐步开始利用平板实验模拟地层酸化施工，所用平板装置有两种，一种如上述中国专利文献CN104407103B公开的岩板，岩板尺寸较小，只有64.5cm2，边界效应的影响有一定的削弱，但基本只能用于导流能力的测试，在同一块岩板上形成的蚓孔都能突破，对于蚓孔竞争情况不能很好地进行解释，同时蚓孔生长情况也无法被直接观察；另一种平板模型所用岩板尺寸较大，减小了蚓孔突破到侧边缘的几率，解决了边界效应影响，同时装置有较好的承压能力，但仍存在以下几个问题：(1)仍存在可视性差的问题，两岩板之间空隙较小，通过侧面的摄像机很难有效地对实验进行动态观测，蚓孔的生长速率无法直接计算，而蚓孔之间存在的竞争也无法有效的进行分析，主蚓孔、次蚓孔和死蚓孔各自的生长状况无法被直观记录；(2)岩板加工困难，实验用岩板尺寸太大但没有现成的加工设备，导致实验组数较少，只能进行演示性实验。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置；本专利技术还提供了上述装置的工作方法。本专利技术的技术方案为：一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，包括注入系统、预热系统、入口检测系统、可视平板模型、出口检测系统、冷凝器、回压系统、废液回收系统和数据处理系统；所述注入系统、所述预热系统、所述入口检测系统、所述可视平板模型、所述出口检测系统、所述回压系统、所述冷凝器、所述废液回收系统依次贯通；所述注入系统为所述单岩板裂缝模拟装置提供注入动力并调节注入酸液的速度；所述入口检测系统用于采集所述可视平板模型入口端流体的压力、温度、流量；所述预热系统将注入的酸液预热到实验要求温度；所述可视平板模型用于动态观察裂缝中的酸液流动情况并提供一种模拟不同参数下的酸岩反应的结构；所述出口检测系统用于采集所述可视平板模型出口端流体的压力、温度、流量；所述冷凝器将高温废液冷凝降温；所述回压系统用于控制所述可视平板模型出口端回压，保持回压恒定在实验要求数值；所述废液回收系统用于回收废液；所述数据处理系统用于整理计算采集到的所述可视平板模型的入口端、出口端实验数据。根据本专利技术优选的，所述可视平板模型包括缝板腐蚀夹持器、支架、显微镜，所述缝板腐蚀夹持器设置在所述支架上，所述缝板腐蚀夹持器上部设有所述显微镜。用于单岩板实验中观察蚓孔延伸及竞争情况。根据本专利技术优选的，所述缝板腐蚀夹持器包括箱体、透明玻璃板、T形活塞、粗线管接口，所述箱体的两侧面设有连通至所述箱体内的粗线管接口，所述箱体内设有所述T形活塞，所述T形活塞的一端设置在所述箱体内，所述箱体上部设有所述透明玻璃板；所述T形活塞包括活塞主体、岩板、橡胶托盘、液体腔，注液管线，所述T形活塞内设有所述液体腔，所述液体腔上部设有与所述T形活塞固定的所述橡胶托盘，所述橡胶托盘上固定所述岩板，所述岩板上设有所述透明玻璃板，所述岩板表面设有刻度，用于直接读取蚓孔长度，所述液体腔下部连通所述注液管线。通过向所述液体腔泵入高温液体为所述岩板提供围压并提供实验所需温度。根据本专利技术优选的，所述支架上还设有旋转装置，所述旋转装置包括两根旋转轴，所述旋转轴的一端连接所述支架，另一端通过键槽嵌入所述箱体；所述旋转轴的旋转带动所述箱体0-90°旋转。根据本专利技术优选的，所述箱体的长、宽、高的取值范围分别为500-800mm、300-500mm、300-400mm；所述岩板的长、宽、高的取值范围分别为200-400mm、100-300mm、5-15mm。进一步优选的，所述箱体的长、宽、高的取值范围分别为800mm、400mm、350mm；所述岩板的长、宽、高的取值范围分别为300mm、200mm、10mm。根据本专利技术优选的，所述入口检测系统通过粗管线连通所述箱体，以防止普通管线弯曲变形而不能与岩板紧密接触；所述粗管线连接所述粗管线接口，所述粗管线内径为5mm，外径为60mm，所述可视平板模型上部设有气体放空阀，用于调整所述酸岩反应单岩板裂缝模拟装置内压力平衡。所述液体腔表面涂有隔热材料。通过向所述液体腔泵入高温液体为岩板提供围压并提供实验所需温度。根据本专利技术优选的，所述注入系统包括中间容器、耐酸泵，所述中间容器通过阀门连通所述耐酸泵；所述预热系统包括预热盘管、温度检测仪，所述预热盘管包括螺旋加热管及套在所述螺旋加热管上的保温套，所述螺旋加热管连接所述温度检测仪；所述耐酸泵连通所述预热盘管；所述入口检测系统包括入口流量计、入口压力传感器、入口温度检测仪，所述预热盘管连通所述入口流量计，所述入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，包括注入系统、预热系统、入口检测系统、可视平板模型、出口检测系统、冷凝器、回压系统、废液回收系统和数据处理系统；所述注入系统、所述预热系统、所述入口检测系统、所述可视平板模型、所述出口检测系统、所述回压系统、所述冷凝器、所述废液回收系统依次贯通；所述注入系统为所述单岩板裂缝模拟装置提供注入动力并调节注入酸液的速度；所述入口检测系统用于采集所述可视平板模型入口端流体的压力、温度、流量；所述预热系统将注入的酸液预热到实验要求温度；所述可视平板模型用于动态观察裂缝中的酸液流动情况并提供一种模拟不同参数下的酸岩反应的结构；所述出口检测系统用于采集所述可视平板模型出口端流体的压力、温度、流量；所述冷凝器将高温废液冷凝降温；所述回压系统用于控制所述可视平板模型出口端回压，保持回压恒定在实验要求数值；所述废液回收系统用于回收废液；所述数据处理系统用于整理计算采集到的所述可视平板模型的入口端、出口端实验数据。

【技术特征摘要】
1.一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，包括注入系统、预热系统、入口检测系统、可视平板模型、出口检测系统、冷凝器、回压系统、废液回收系统和数据处理系统；所述注入系统、所述预热系统、所述入口检测系统、所述可视平板模型、所述出口检测系统、所述回压系统、所述冷凝器、所述废液回收系统依次贯通；所述注入系统为所述单岩板裂缝模拟装置提供注入动力并调节注入酸液的速度；所述入口检测系统用于采集所述可视平板模型入口端流体的压力、温度、流量；所述预热系统将注入的酸液预热到实验要求温度；所述可视平板模型用于动态观察裂缝中的酸液流动情况并提供一种模拟不同参数下的酸岩反应的结构；所述出口检测系统用于采集所述可视平板模型出口端流体的压力、温度、流量；所述冷凝器将高温废液冷凝降温；所述回压系统用于控制所述可视平板模型出口端回压，保持回压恒定在实验要求数值；所述废液回收系统用于回收废液；所述数据处理系统用于整理计算采集到的所述可视平板模型的入口端、出口端实验数据。2.根据权利要求1所述的一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，所述可视平板模型包括缝板腐蚀夹持器、支架、显微镜，所述缝板腐蚀夹持器设置在所述支架上，所述缝板腐蚀夹持器上部设有所述显微镜。3.根据权利要求2所述的一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，所述缝板腐蚀夹持器包括箱体、透明玻璃板、T形活塞、粗线管接口，所述箱体的两侧面设有连通至所述箱体内的粗线管接口，所述箱体内设有所述T形活塞，所述T形活塞的一端设置在所述箱体内，所述箱体上部设有所述透明玻璃板；所述T形活塞包括活塞主体、岩板、橡胶托盘、液体腔，注液管线，所述T形活塞内设有所述液体腔，所述液体腔上部设有与所述T形活塞固定的所述橡胶托盘，所述橡胶托盘上固定所述岩板，所述岩板上设有所述透明玻璃板，所述岩板表面设有刻度，所述液体腔下部连通所述注液管线。4.根据权利要求3所述的一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，所述支架上还设有旋转装置，所述旋转装置包括两根旋转轴，所述旋转轴的一端连接所述支架，另一端通过键槽嵌入所述箱体；所述旋转轴的旋转带动所述箱体0-90°旋转。5.根据权利要求4所述的一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，所述箱体的长、宽、高的取值范围分别为500-800mm、300-500mm、300-400mm；所述岩板的长、宽、高的取值范围分别为200-400mm、100-300mm、5-15mm。6.根据权利要求5所述的一种酸岩反应单岩板裂缝模拟装置，其特征在于，所述箱体的长、宽、高的取值范围分别为800mm、400mm、350mm；所述岩板的长、宽、高的取值范围分别为300mm、200mm、10mm。7.根据权利要求6所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐宁，李柏杨，方明君，田壮壮，高梦斐，翟恒来，陈国彬，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37