CN102587886A - 一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于油气井酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法。它能准确测试酸液粘性指进及重力影响下的酸蚀裂缝导流能力。其技术方案是：平板夹持器单侧设盲道插入温度传感器，外表面安装岩样电加热板；平板夹持器左端设进液孔、右端设出液孔，进液孔及出液孔连接有压差传感器，进液孔用管线连接储液罐及高压恒流泵，出液孔用管线连接流量计、回压阀及废液罐；壳体内腔为岩板室，上下盖板与壳体用紧固螺栓连接并密封；平板夹持器两侧设置酸液滤失孔道，再用管线连接流量计、回压阀及滤失液体计量容器；平板夹持器连接液压泵。本装置模拟实验真实反映了储层性质、工作液性质及施工参数对酸蚀裂缝导流能力的影响，操作方便准确。

Description

一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于测试油气井酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法。

背景技术

压裂酸化是碳酸盐岩油气藏重要的增产技术。酸压设计是酸压施工的基础工作，酸蚀裂缝导流能力的预测是酸压设计的重要内容之一。影响酸蚀裂缝导流能力的关键因素包括裂缝壁面岩石溶蚀量及壁面酸蚀模式，即壁面刻蚀形态，两因素主要受控于储层性质、酸液性质参数、酸液注入条件等参数。室内模拟实验研究时，多使用旋转岩盘（岩心片直径2.54 cm）和耐酸API标准导流室岩心板(岩心板最长处为17 cm)等小型装置，通过酸液对岩芯壁面形成非均匀刻蚀，在施加闭合压力使裂缝接触后，由于非均匀刻蚀将形成沟槽状或凹凸不一的裂缝壁面从而使得裂缝具备一定导流能力；因此，通过室内模拟实验研究，分析和评价酸蚀裂缝导流能力的影响因子，并计算酸蚀裂缝导流能力大小，为酸压设计的优化提供支持。

目前对酸蚀裂缝导流能力的室内实验模拟研究，尚存在如下不足：(1) 装置所用岩心尺寸过小(岩样最长17 cm)，致使酸蚀距离有限，所得结果仅能反映近井地带酸液重复刻蚀的情况，对于预测酸蚀裂缝整体导流能力不够准确；(2) 由于岩样尺寸过小，无法考察酸液粘性指进对酸蚀裂缝导流能力的影响；(3) 岩样水平放置，难以模拟重力对酸液流动和反应过程的影响。

因此，有必要研制一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置并提供相应的评价方法，使其尽可能地实现对储层真实状况下酸蚀裂缝形态的模拟和不同环境条件下对酸蚀裂缝导流能力的测试，以此形成对酸压优化设计的支持。

发明内容

本发明的目的在于：为了准确模拟酸蚀裂缝导流能力，并考虑酸液粘性指进及重力对酸液流动反应过程及酸蚀裂缝导流能力的影响，特提供一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置及测试方法。

为达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置，由高压恒流泵、储液罐、平板夹持器、液压泵、岩样电加热板、流量计、回压阀、废液罐、滤失液体计量容器、数据采集仪组成，其结构特征是：平板夹持器单侧设置2个盲道插入温度传感器A、温度传感器B，在平板夹持器外表面装有岩样电加热板；在平板夹持器左端设置有4个进液孔，右端设置有4个出液孔，在左端进液孔及右端出液孔用管线连接有压差传感器，进液孔用耐酸耐高压不锈钢管线分别连接有储液罐B及储液罐C的下端，其上端连接高压恒流泵，高压恒流泵再与储液罐A连接，出液孔用耐酸耐高压不锈钢管线连接流量计A及回压阀A，管线终端插入废液罐；平板夹持器在其与岩板接触两侧的壁面上设置酸液滤失孔道A和酸液滤失孔道B，酸液滤失孔道A与酸液滤失孔道B用耐酸耐高压不锈钢管线连接流量计B、回压阀B和滤失液体计量容器；高压恒流泵、流量计、温度传感器、压差传感器均用数据线与数据采集仪相连接；平板夹持器由壳体、上盖板、下盖板构成，壳体内腔为岩板室，岩板室内放置有岩样与不锈钢板。上盖板、下盖板与壳体之间用紧固螺栓连接并密封，上盖板及下盖板内嵌有聚四氟乙烯板。不锈钢板边缘为凹形密封槽，不锈钢板与壳体内腔壁面及聚四氟乙烯板用内嵌于凹形密封槽的矩形密封圈密封；酸液滤失管线与不锈钢板采用锥面密封，酸液滤失管线与壳体采用填料方式实现动密封；壳体为双层钢制结构，其中外层材质为高强度合金钢，内衬材质为不锈钢；平板夹持器用耐高压管线连接液压泵，液压泵通过推动两侧不锈钢板对岩样形成夹持力。

本发明中，由岩样电加热板将平板夹持器、岩样加热升温至模拟地层温度；平板夹持器中壳体内腔所置岩样之间放置垫片模拟裂缝宽度，并实时监测缝内流体压力和温度；岩样两端倒角形成喇叭口状以模拟缝内酸液的线性流动；在出液孔管线和滤失管路上分别安装有回压阀以控制回压。

用本测试装置进行酸蚀裂缝导流能力的测试方法，包含以下步骤：首先将岩样切割使其符合岩板室形状，即几何尺寸为：长100.0 cm×宽2.5 cm×高28.0 cm。在岩样两端进行倒角加工形成喇叭口状；再将加工后的岩样放置于岩板室内，用冻胶状硅胶实现岩样与岩板室接触壁面间的密封。岩样之间夹持锌片，锌片厚度即为模拟裂缝初始宽度，用紧固螺栓将上盖板与壳体密封；然后启动液压泵推动活塞不锈钢板为岩样提供预定大小的夹持力，启动岩样电加热板，将岩样加热升温至模拟地层温度，同时开启压差传感器、温度传感器A、温度传感器B及数据采集仪；再打开高粘液储液罐B，同时关闭酸液储液罐C，调节回压阀A，启动高压恒流泵，按设定流量向模拟裂缝区域注入高粘液体，待高粘液体注入达到拟定时间后，关闭高粘液储液罐B，打开酸液储液罐C、酸液滤失孔道A及酸液滤失孔道B，调节回压阀A、回压阀B，启动高压恒流泵，按设定流量向模拟裂缝区域注入酸液对岩样进行刻蚀；由数据采集仪记录缝内温度、压力、流量及滤失液体量的实验信息；最后待酸蚀实验完毕后，利用液压泵推动活塞不锈钢板模拟不同大小的闭合压力，采用清水作为流动介质测量不同闭合压力下岩板室进出口两端的压力和排量，采用平板间流动公式和达西流动公式联立整理得到的式(1)作为实验室计算酸蚀裂缝导流能力的计算公式：

                   (1)

 [0009] 本发明与现有技术比较，具备以下有益效果：（1）对储层性质、工作液性质、施工参数等因素对酸蚀裂缝导流能力的影响实现了真实反映；（2）考察了酸液粘性指进对裂缝导流能力的影响；（3）通过调整垫片厚度实现初始缝宽的变化，继而模拟不同裂缝宽度条件下的酸蚀过程；（4）岩样形成的模拟裂缝可以随装置的角度变化而变化，进而实现对重力影响下酸液流动和反应过程的模拟。

附图说明

图1为本发明酸蚀裂缝导流能力的测试装置结构示意图；

图2为本测试装置中平板夹持器正面结构示意图；

图3为本测试装置中图1A-A方向的剖面示意图。

图中：1.储液罐A；2.高压恒流泵；3.储液罐B；4.储液罐C；5.平板夹持器；6.液压泵；7.岩样电加热板；8.进液孔；9.出液孔；10.酸液滤失孔道A；11.酸液滤失孔道B；12.温度传感器A；13.温度传感器B；14.压差传感器；15.流量计A；16.流量计B；17.回压阀A；18.回压阀B；19.废液罐；20.滤失液体计量容器；21.数据采集仪；22.上盖板；23.下盖板；24.壳体；25.岩板室；26紧固螺栓；27.聚四氟乙烯板；28.不锈钢板；29.锌片；30.岩样。

具体实施方式

依照附图进一步说明本发明。参照图1、图2。

一种酸蚀裂缝导流能力的实验装置，由高压恒流泵2、储液罐A1、储液罐B3及储液罐C4、平板夹持器5、液压泵6、岩样电加热板7、流量计A15、流量计B16、回压阀A17、回压阀B18、废液罐19、滤失液体计量容器20、数据采集仪21组成。其结构特征是：所述平板夹持器5单侧设置有2个盲道插入温度传感器A12、温度传感器B13，且平板夹持器5外表面装有岩样电加热板7；所述平板夹持器5左端开设4个进液孔8，右端开设4个出液孔9，所述进液孔8、出液孔9用管线连接压差传感器14，所述进液孔8采用耐酸耐高压不锈钢管线分别连接储液罐B3、储液罐C4、高压恒流泵2及储液罐A1，所述出液孔9用耐酸耐高压不锈钢管线依次连接流量计A15、回压阀A17及废液罐19；所述平板夹持器5设有酸液滤失孔道A10、酸液滤失孔道B11，所述酸液滤失孔道A10、酸液滤失孔道B11用耐酸耐高压不锈钢管线连接流量计B16、回压阀B18和滤失液体计量容器20；所述高压恒流泵2、流量计A15及流量计B16、温度传感器A12及温度传感器B13、压差传感器14均用数据线与数据采集仪21相连接。

所述平板夹持器由壳体24、上盖板22及下盖板23组成，所述壳体24内腔为岩板室25，所述上盖板22、下盖板23与壳体24之间用紧固螺栓26连接并形成密封。所述上盖板22、下盖板23内嵌有聚四氟乙烯板27；所述不锈钢板28的边缘为凹形密封槽，不锈钢板28与壳体24内腔壁面、聚四氟乙烯板27用内嵌于凹形密封槽的矩形密封圈实现密封；酸液滤失管线与不锈钢板28采用锥面密封，酸液滤失管线与壳体24采用填料方式实现动密封。

所述平板夹持器5用耐高压管线连接液压泵6。

本发明提供的测试方法是：进行模拟实验时，先将岩样30切割，使其形状符合岩板室25，即为长100.0 cm×宽2.5 cm×高28.0 cm的岩样30，并将岩样30两端倒角加工形成喇叭口状，将加工后所得岩样30置于岩板室25内，岩样30与岩板室25接触壁面间采用液态硅胶密封固定；岩样30之间夹持锌片29，锌片29厚度即为模拟裂缝初始宽度，上盖板22、下盖板23与壳体24之间用紧固螺栓26完成密封；然后启动液压泵6推动活塞不锈钢板28为岩样30提供夹持力，启动岩样电加热板7将岩样30加热升温至模拟地层温度，同时开启温度传感器A12、温度传感器B13、压差传感器14及数据采集仪21，准备记录实验数据；再打开高粘液储液罐B3，同时关闭酸液储液罐C4，调节回压阀A17，启动高压恒流泵2，按照设定流量向模拟裂缝区域注入高粘液体，待注入时间达到设定值时，关闭高粘液储液罐B3，打开酸液储液罐C4、酸液滤失孔道A10及酸液滤失孔道B11，同时调节回压阀A17及回压阀B18，启动高压恒流泵2，按照设定流量向模拟裂缝区域注入酸液对岩样进行刻蚀；利用温度传感器A12及温度传感器B13、压差传感器14、流量计A15及流量计B16、滤失液体计量容器20等设备记录缝内温度、压力、流量及液体滤失量的实验数据；最后待酸蚀实验完毕后，利用液压泵6推动活塞不锈钢板28模拟不同大小的闭合压力，采用清水作为流动介质测量不同闭合压力下岩板室20进出口两端的压力和排量，从压差传感器14、流量计A15中读取压力、流量参数，利用平板间流动公式和达西流动公式联立整理得到的式(1)计算酸蚀裂缝导流能力。

Claims (2)

1.一种酸蚀裂缝导流能力的测试装置，由高压恒流泵、储液罐、平板夹持器、液压泵、岩样电加热板、流量计、回压阀、废液罐、滤失液体计量容器、数据采集仪组成，其特征是：平板夹持器(5)单侧设置2个盲道插入温度传感器A(12)、温度传感器B(13)，在平板夹持器(5)外表面装有岩样电加热板(7)；在平板夹持器(5)左端设置4个进液孔(8)，右端设置4个出液孔(9)，在左端的进液孔(8)及右端的出液孔(9)位置用管线连接压差传感器(14)，进液孔(8)用耐酸耐高压不锈钢管线分别连接储液罐B(3)及储液罐C(4)的下端，其上端连接高压恒流泵(2)，高压恒流泵(2)再与储液罐A(1)连接，出液孔(9)用耐酸耐高压不锈钢管线连接流量计A(15)及回压阀A(17)，管线终端插入废液罐(19)中；平板夹持器(5)由上盖板(22)、下盖板(23)及壳体(24)构成，壳体(24)内腔为岩板室(25)，上盖板(22)及下盖板(23)与壳体(24)间用紧固螺栓(26)连接并密封，上盖板(22)及下盖板(23)内嵌聚四氟乙烯板(27)；高压恒流泵(2)、流量计A(15)、流量计B(16)、温度传感器A(12)、温度传感器B(13)、压差传感器(14)均用数据线与数据采集仪(21)连接；平板夹持器(5)两侧设置酸液滤失孔道A(10)及酸液滤失孔道B(11)，酸液滤失孔道A(10)与酸液滤失孔道B(11)用耐酸耐高压不锈钢管线连接流量计B(16)、回压阀B(18)和滤失液体计量容器(20)；平板夹持器(5)用耐高压管线连接液压泵(6)；不锈钢板 (28)的边缘为凹形密封槽，用内嵌矩形密封圈将不锈钢板 (28)与壳体(24)壁面及聚四氟乙烯板(27)密封；酸液滤失管线与不锈钢板(28)采用锥面密封，酸液滤失管线与壳体(24)采用填料方式实现动密封。

2.一种如权利要求1所述测试装置的测试方法，其特征是：先将岩样(30)切割，使其形状符合岩板室(25)的形状，即尺寸为长100 cm、宽2.5 cm、高28 cm，并将岩样(30)两端倒角加工形成喇叭口状；再将加工后的岩样(30)置于岩板室(25)内，岩样(30)与岩板室(25)接触壁面间采用冻胶状硅胶密封并固定；岩样(30)间夹持锌片(29)，锌片(29)厚度即为模拟裂缝初始宽度；然后启动液压泵(6)推动活塞不锈钢板 (28)为岩样(30)提供夹持力，启动岩样电加热板(7)将岩样(30)加热升温至模拟地层温度，同时启动温度传感器A(12)、温度传感器B(13)、压差传感器(14)及数据采集仪(17)；再打开高粘液储液罐B(3)，同时关闭酸液储液罐C(4)，调节回压阀A(17)，启动高压恒流泵(2)，按设定流量向模拟裂缝区域注入高粘液体；待高粘液体注入时间达到拟定值后，关闭高粘液储液罐B(3)，打开酸液储液罐C(4)、酸液滤失孔道A(10)及酸液滤失孔道B(11)，调节回压阀A(17)及回压阀B(18)，启动高压恒流泵(2)，按设定流量向模拟裂缝区域注入酸液对岩样(30)进行刻蚀；由数据采集仪(17)记录缝内温度、压力、流量及液体滤失量的实验信息；最后，待酸蚀实验完毕后，利用液压泵(6)推动活塞不锈钢板(28)模拟不同大小的闭合压力，采用清水作为流动介质测量不同闭合压力下岩板室(25)进出口两端的压力和排量，采用公式                                               

计算不同闭合压力下的酸蚀裂缝导流能力。

Images