CN105443121B - 碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法。该试样包括本体、隔层、套管、环空封堵材质、可溶解食盐水，本体上设有第一盲孔；本体上还设有若干个第二盲孔，若干个第二盲孔的起始点处于第一盲孔的内壁；可溶解食盐水填充于若干个第二盲孔中；隔层阻隔在若干个第二盲孔的起始点上方；套管的一端伸入到第一盲孔中，套管的一端接触隔层，套管的外径＜第一盲孔的直径，使套管与第一盲孔壁之间具有环空，套管的另一端上加工有可拆卸连接件的母端；环空封堵材质充斥于环空中。该制备方法可制得该试样。该模拟装置和方法基于该试样实现。其可帮助了解碳酸盐岩致密储层酸压裂缝的三维空间分布形态，对碳酸盐岩致密储层改造具有重要意义。

Description

碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法

技术领域

本发明涉及碳酸盐岩酸化压裂模拟试验技术领域，特别是涉及一种碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法。

背景技术

碳酸盐岩指的是由沉积形成的碳酸盐矿物组成的岩石的总称，主要为石灰岩和白云岩两类。碳酸盐岩和碳酸盐沉积物从前寒武纪到现在均有产出，分布极广，约占沉积岩总量的1/5～1/4。碳酸盐岩本身也可是有用矿产,如石灰岩、白云岩及菱铁矿、菱锰矿、菱镁矿等，广泛用于冶金、建筑、装饰、化工等工业。碳酸盐岩中储集有丰富的石油、天然气和地下水。世界上碳酸盐岩型油气田储量占总储量的50％，占总产量的60％。与碳酸盐岩共生的固体矿产有石膏、岩盐、钾盐及汞、锑、铜、铅、锌、银、镍、钴、铀、钒等。

我国四川盆地的油气资源勘探潜力巨大，其中涪陵气田范围内的兴隆101井在大安寨段大一亚段测试获得11万方/日工业气流和54方油/日(折算)，大安寨段地层呈现两套灰岩夹一套页岩的“夹心饼”式组合，川中大安寨储层为黑色页岩或深灰色介壳灰岩，夹灰绿色、紫红色泥岩及团块灰岩，为区域的油气产层。其中介壳灰岩为主要储层，黑色页岩和泥岩为盖层。川中公山庙侏罗系大安寨段岩性主要以介壳灰岩和泥质(含泥)介壳灰岩为主，大安寨段物性较差，喉道均值小，为特低孔-低渗储层。大安寨段为薄层致密孔隙-裂缝性储集层，介壳灰岩储层的储集空间主要有两大类，一类为用肉眼可以从岩心上直接观察到的裂缝和溶蚀孔洞，为主要的油气储集空间；另一类为只能从薄片、铸体、电镜下观察到的微孔隙(包括微裂隙)。介壳灰岩中微孔隙类型多、孔径小、连通性差。

介壳灰岩致密储层需要采用酸化压裂方式进行技术改造，提高油气采收率，酸化压裂是在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺，将酸性水溶液(如，盐酸、氢氟酸、有机酸)注入地层，注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物，从而增加地层渗透率，通过酸与裂缝壁的非均匀反应，使闭合后裂缝本身支撑了开口，那些未溶解部分起着支撑的作用，溶解较多的区域成为开口通道，酸化液压是国内外油田灰岩油藏广泛采用的一项增产增注措施。但目前针对介壳灰岩储层酸压后裂缝扩展形态的研究极少，无法掌握与评价酸压效果，给现场施工工艺设计带来了挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法，通过该方法制备得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样在进行模拟试验时，能够建立碳酸盐岩酸压裂缝的表征方法，有助于建立碳酸盐岩酸压裂缝模型，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的技术方案如下：

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样包括本体、隔层、套管、环空封堵材质、可溶解食盐水，

所述本体上设有第一盲孔；

所述本体上还设有若干个第二盲孔，所述若干个第二盲孔的起始点处于所述第一盲孔的内壁；

所述可溶解食盐水填充于所述若干个第二盲孔中；

所述隔层阻隔在所述若干个第二盲孔的起始点上方；

所述套管的一端伸入到所述第一盲孔中，所述套管的一端接触所述隔层，所述套管的外径＜所述第一盲孔的直径，使得，所述套管与所述第一盲孔壁之间具有环空，

所述套管的另一端上加工有可拆卸连接件的母端；

所述环空封堵材质充斥于所述环空中。

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述隔层的材质选自橡皮泥、面粉加水拌合物中的一种。

作为优选，所述环空封堵材质为环氧树脂。

作为优选，所述可拆卸连接件为螺纹，所述母端上加工有外螺纹或者内螺纹。

作为优选，所述可拆卸连接件为卡扣件，所述母端上加工有所述卡扣件的母端。

为了达到上述第二个目的，本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的制备方法的技术方案如下：

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的制备方法包括以下步骤：

选取所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体；

在所述本体上钻第一盲孔；

以所述第一盲孔的内壁为起始点，在所述本体上钻若干个第二盲孔；

向所述若干个第二盲孔中填充可溶解食盐水；

在所述若干个第二盲孔的起始点上阻隔所述隔层；

令一套管伸入到所述第一盲孔中，所述套管的一端接触所述隔层，所述套管的外径＜所述第一盲孔的直径，使得，所述套管与所述第一盲孔壁之间具有环空，

所述套管的另一端上加工有可拆卸连接件的母端；

向所述环空中充斥环空封堵材质。

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的制备方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，在所述本体上钻第一盲孔时，选用的钻头的硬度＞所述本体的硬度。

作为优选，所述钻头由金刚石制造。

作为优选，向所述环空中充斥环空封堵材质的步骤之后，还包括静置的步骤，所述静置的步骤持续时间的取值范围≥30h。

作为优选，向所述环空中充斥环空封堵材质的步骤之后，还包括静置的步骤，所述环空封堵材质是环氧树脂，所述静置的步骤持续时间为48h。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置的技术方案如下：

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置包括本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样、真三轴加载室、第一软管、酸压泵压系统、伺服控制系统，

所述第一软管的一端设有用于与所述母端可拆卸地连接的子端；

所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样容置于所述真三轴加载室内；

所述母端可拆卸地连接于所述子端；

所述第一软管的另一端固定连接于所述酸压泵压系统；

所述伺服控制系统用于控制所述酸压泵压系统动作。

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述可拆卸连接件为螺纹，所述子端上加工有内螺纹或者外螺纹。

作为优选，所述可拆卸连接件为卡扣件，所述子端上加工有所述卡扣件的子端。

作为优选，所述酸压泵压系统的预设压力的取值范围为0.3MPa～0.8MPa。

作为优选，所述酸压泵压系统的预设压力的取值为0.5MPa。

为了达到上述第四个目的，本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法的技术方案如下：

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法基于本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置而实现，所述模拟方法包括以下步骤：

步骤1：启动所述真三轴加载室的试验机，向所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样施加模拟地层三向应力；

步骤2：启动所述伺服控制系统，使酸液通过所述酸压泵压系统泵入所述套管；

步骤3：随着泵入至所述套管的酸液压力增加，所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样破裂产生酸压裂缝，同时，所述酸压泵压系统的泵压曲线跌落；

步骤4：制动所述伺服控制系统和所述真三轴加载室的试验机；

步骤5：保持已经产生破裂的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样不变，使得，所述酸液与所述碳酸盐岩充分反应；

步骤6：将所述第一软管从所述套管上拆下，抽干残留在所述套管中的酸液；

步骤7：向所述套管中注入胶水，使得，所述胶水充分渗透到所述酸压裂缝中，静置；

步骤8：取出步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，并进行后处理，使得所述胶水形成稳定的形态树；

步骤9：取出所述形态树，对所述形态树进行描述，得到所述碳酸盐岩酸化压裂效果评价结果。

本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述步骤6，抽干残留在所述套管中的酸液是借助医用注射器完成的。

作为优选，所述步骤7，静置持续时间≥30min。

作为优选，所述步骤7，静置持续时间为1h。

作为优选，所述步骤7，向所述套管中注入胶水包括以下步骤：

步骤71：将所述步骤6得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的套管通过所述母端连接于第二软管，通过所述第二软管，向所述酸压裂缝中注入胶水，使所述胶水充分渗透到所述酸压裂缝中；

步骤72：静置所述步骤71得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，使所述胶水初凝。

作为优选，所述步骤8，对所述步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行后处理的方法包括以下步骤：

步骤81：将所述步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样置入烘箱，使所述胶水干透。

作为优选，所述烘箱的设定温度的取值范围为60℃～90℃，所述烘箱的烘烤持续时间的取值范围为1h～3h。

作为优选，所述胶水由不能与所述碳酸盐岩反应的材质制成。

作为优选，所述胶水的材质为双组份环氧树脂AB胶胶黏剂，所述烘箱的设定温度为80℃，所述烘箱的烘烤持续时间的取值范围为2h。

作为优选，所述步骤9，取出所述形态树是通过剔除所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体的方法实现的。

作为优选，所述步骤9，对所述形态树进行描述的方法是通过数学统计的方法实现的。

应用本发明提供的制备方法制备得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行碳酸盐岩酸化压裂模拟试验时，真三轴加载室能够为碳酸盐岩酸化压裂模拟试样施加模拟底层三向应力，通过第一软管向套管中泵入酸液，随着酸液压力的增加，该碳酸盐岩酸化压裂模拟试样破裂产生酸压裂缝，再通过第二软管向该酸压裂缝中注入胶水，并经过后处理，使得该胶水形成稳定的形态树，通过对该形态树进行描述，即可得到该碳酸盐岩酸化压裂效果评价结果。通过该碳酸盐岩酸化压裂模拟试样及其制备方法、模拟装置和方法，能够帮助了解碳酸盐岩致密储层酸压裂缝的三维空间分布形态，对碳酸盐岩致密储层改造具有重要的意义。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的剖视图；

图2为本发明实施例二提供的碳酸盐岩酸化压裂试样的制备方法中各步骤的流程图；

图3为本发明实施例四提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法中各步骤的流程图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法，通过该方法制备得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样在进行模拟试验时，能够建立碳酸盐岩酸压裂缝的表征方法，有助于建立碳酸盐岩酸压裂缝模型，从而更加适于实用。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样和制备方法、模拟装置和方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

实施例一

参见附图1，本发明实施例一提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样包括本体1、隔层2、套管3、环空封堵材质4、可溶解食盐水7。本体1上设有第一盲孔5；本体1上还设有若干个第二盲孔6，若干个第二盲孔6的起始点处于第一盲孔5的内壁；可溶解食盐水7填充于若干个第二盲孔6中；隔层2阻隔在若干个第二盲孔6的起始点上方；套管3的一端伸入到第一盲孔5中，套管3的一端接触隔层2，套管3的外径＜第一盲孔5的直径，使得，套管3与第一盲孔5壁之间具有环空，套管3的另一端上加工有可拆卸连接件的母端(本实施例中，为外螺纹8)；环空封堵材质4充斥于环空中。

其中，隔层2的材质选自橡皮泥、面粉加水拌合物中的一种。橡皮泥、面粉加水拌合物能够形成一隔层，防止套管3堵塞若干个第二盲孔6。

其中，环空封堵材质4为环氧树脂。环氧树脂的初始流动性好，向环空充填环氧树脂时，环氧树脂能够很好地适应环空的形状，尽可能避免环氧树脂与套管3、隔层2、第一盲孔5的孔壁之间的缝隙；此外，环氧树脂固结后强度高，能够保证对环空的封固效果。

其中，可拆卸连接件可以为螺纹，此时，母端上加工有外螺纹或者内螺纹。本实施例中，为外螺纹8。当母端上加工的螺纹为外螺纹时，其在与第一软管、第二软管配合时，穿套在第一软管、第二软管内；当母端上加工的螺纹为内螺纹时，其在于一软管、第二软管配合时，包裹在第一软管、第二软管外。为了保证套管与第一软管、第二软管之间的密封效果，套管、第一软管、第二软管可以选择强度较好，吸附效果、摩擦效果也较好的材质，或者，在第一软管、第二软管的连接处设置密封圈。其缺点在于，在长期应用过程中，套管上加工的螺纹在与第一软管、第二软管多次拆装后，会产生磨损，一旦磨损量较大时，难以保证该连接处的密封效果；此外，该套管和第一软管、第二软管的接触位置还有可能蚀粘在一起，导致难以拆卸。

其中，可拆卸连接件还可以为卡扣件，母端上加工有卡扣件的母端。这种连接方式能够尽量减少套管3与第一软管、第二软管连接处的磨损量，而且，装配、拆卸更加方便。

参见附图2，本发明实施例二提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的制备方法包括以下步骤：

步骤1：选取碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体；

步骤2：在本体上钻第一盲孔5；

步骤3：以第一盲孔5的内壁为起始点，在本体上钻若干个第二盲孔6；

步骤4：向若干个第二盲孔6中填充可溶解食盐水7；

步骤5：在若干个第二盲孔6的起始点上阻隔隔层2；

步骤6：令一套管3伸入到第一盲孔5中，套管3的一端接触隔层2，套管3的外径＜第一盲孔5的直径，使得，套管3与第一盲孔5壁之间具有环空，套管3的另一端上加工有可拆卸连接件的母端(本实施例中，为外螺纹8)；

步骤7：向环空中充斥环空封堵材质4。

其中，在本体1上钻第一盲孔5时，选用的钻头的硬度＞本体的硬度。在这种情况下，能够避免钻头的工作效率，并且，在碳酸盐岩已选定的情况下，选用的钻头硬度越大，钻孔效率越高。

其中，钻头由金刚石制造。金刚石是目前已知硬度最高的物质，因此，其硬度必然大于已经选定的碳酸盐岩的硬度，无论碳酸盐岩是何种材质，均不会影响钻孔效率。

其中，向环空中充斥环空封堵材质4的步骤之后，还包括静置的步骤，静置的步骤持续时间的取值范围≥30h。其目的是使环空封堵材质4的硬度达到试验要求。

其中，向环空中充斥环空封堵材质4的步骤之后，还包括静置的步骤，环空封堵材质是环氧树脂，静置的步骤持续时间为48h。在这种情况下，由环氧树脂形成的环空封堵材质的硬度能够达到最高，并且，也不会特别影响试验效率。

实施例三

本发明实施例三提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置包括本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样、真三轴加载室、第一软管、酸压泵压系统、伺服控制系统。第一软管的一端设有用于与母端可拆卸地连接的子端；碳酸盐岩酸化压裂模拟试样容置于真三轴加载室内；母端可拆卸地连接于子端；第一软管的另一端固定连接于酸压泵压系统；伺服控制系统用于控制酸压泵压系统动作。

其中，可拆卸连接件为螺纹，子端上加工有内螺纹或者外螺纹。本实施例中，为外螺纹8。

其中，可拆卸连接件为卡扣件，子端上加工有卡扣件的子端。

其中，酸压泵压系统的预设压力的取值范围为0.3MPa～0.8MPa。在这种情况下，能够保证酸液以一定的压力充填至套管3中，并且，保证酸液进入套管3后不发生沿环空渗漏的后果。本实施例中，酸压泵压系统的预设压力的取值为0.5MPa。

实施例四

参见附图3，本发明实施例四提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法基于本发明提供的碳酸盐岩酸化压裂模拟装置而实现，模拟方法包括以下步骤：

步骤1：启动真三轴加载室的试验机，向碳酸盐岩酸化压裂模拟试样施加模拟地层三向应力；

步骤2：启动伺服控制系统，使酸液通过酸压泵压系统泵入套管3；

步骤3：随着泵入至套管3的酸液压力增加，碳酸盐岩酸化压裂模拟试样破裂产生酸压裂缝，同时，酸压泵压系统的泵压曲线跌落；

步骤4：制动伺服控制系统和真三轴加载室的试验机；

步骤5：保持已经产生破裂的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样不变，使得，酸液与碳酸盐岩充分反应；

步骤6：将第一软管从套管上拆下，抽干残留在套管3中的酸液；

步骤7：向套管中注入胶水，使得，胶水充分渗透到酸压裂缝中，静置；

步骤8：取出步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，并进行后处理，使得胶水形成稳定的形态树；

步骤9：取出形态树，对形态树进行描述，得到碳酸盐岩酸化压裂效果评价结果。

其中，步骤6，抽干残留在套管3中的酸液是借助医用注射器完成的。医用注射器的针头孔径较小，可以完成套管中残留量很小的酸液的吸取，能够尽量避免酸液在套管3中的残留。

其中，步骤7，静置持续时间≥30min。在这种情况下，能够保证胶水在酸压裂缝中完成初凝。本实施例中，步骤7，静置持续时间为1h。

其中，步骤7，作为向套管3中注入胶水的一种具体的步骤，向套管中注入胶水包括以下步骤：

步骤71：将步骤6得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的套管3通过母端连接于第二软管，通过第二软管，向酸压裂缝中注入胶水，使胶水充分渗透到酸压裂缝中；

步骤72：静置步骤71得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，使胶水初凝。

其中，作为对对步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行后处理的方法的一种具体的步骤，步骤8，对步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行后处理的方法包括以下步骤：

步骤81：将步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样置入烘箱，使胶水干透。

其中，烘箱的设定温度的取值范围为60℃～90℃，烘箱的烘烤持续时间的取值范围为1h～3h。在这种情况下，需要根据烘箱设定的温度选取烘烤持续时间，当烘箱的设定温度较低时，烘烤持续时间较长；当烘箱的设定温度较高时，烘烤持续时间较短，最终目的都是使胶水在酸压裂缝中干透。

其中，胶水由不能与碳酸盐岩反应的材质制成。如果胶水是由能与碳酸盐岩发生反应的物质制成，其会与酸压裂缝表面的碳酸盐岩发生反应而蚀粘，导致难以将碳酸盐岩拆除，或者，即使能够将该碳酸盐岩拆除，也会在胶水表面具有较多的附着。由于该胶水的三维空间分布形态与酸压裂缝的三维空间分布形态具有高度一致性，此时，能够影响最终是试验结果。因此，胶水需要选用与碳酸盐岩不能反应的材质制成。

其中，胶水的材质为双组份环氧树脂AB胶胶黏剂，烘箱的设定温度为80℃，烘箱的烘烤持续时间的取值范围为2h。AB胶是双组份环氧树脂ab胶胶粘剂，具有高透明性能，粘接物固化后完美无痕，无需加热，可常温固化，环保无毒；高粘接强度、韧性好、耐油、耐水等众多优点；固化物具有良好的绝缘、抗压、收缩率低等电气及物理特性。

其中，步骤9，取出形态树是通过剔除碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体的方法实现的。由于酸压裂缝具有不规则的形状，如果直接将形态树从酸压裂缝中拉出，会破坏该形态树本身的结构，而通过剔除碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体的方法，能够最大限度第保留该形态树的完整性。

其中，步骤9，对形态树进行描述的方法是通过数学统计的方法实现的。

应用本发明提供的制备方法制备得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行碳酸盐岩酸化压裂模拟试验时，真三轴加载室能够为碳酸盐岩酸化压裂模拟试样施加模拟底层三向应力，通过第一软管向套管3中泵入酸液，随着酸液压力的增加，该碳酸盐岩酸化压裂模拟试样破裂产生酸压裂缝，再通过第二软管向该酸压裂缝中注入胶水，并经过后处理，使得该胶水形成稳定的形态树，通过对该形态树进行描述，即可得到该碳酸盐岩酸化压裂效果评价结果。通过该碳酸盐岩酸化压裂模拟试样及其制备方法、模拟装置和方法，能够帮助了解碳酸盐岩致密储层酸压裂缝的三维空间分布形态，对碳酸盐岩致密储层改造具有重要的意义。

实施例五

(1)采集四川大安寨介壳灰岩储层对应的新鲜露头试样，采用刀盘直径为1m的大型石材切割机将试样加工成300mm×300mm×300mm立方体试样，并保证各端面的平行度与完整性；

(2)采用外径为23mm的金刚石钻头钻模拟井筒，井筒深度为170mm，模拟井筒直径为25mm；

(3)在直径为25mm的井筒内壁采用微侧钻设备钻取模拟射孔，射孔直径为2mm，深度为5mm，相位角为60度，共钻射孔16个，整个射孔段长度为30mm；

(4)在模拟射孔深度段，即井筒内140mm-170mm深度范围内，预填可溶解食盐，采用细铁丝搅拌，使食盐进入到射孔孔眼内部，在充填食盐段上部放入橡皮泥，形成一个隔层，防止采用环氧树脂封固套管时堵塞射孔；

(5)下入外径20mm，内径15mm的模拟套管，套管长度为140mm，套管下部为开口，下入到放置橡皮泥位置，采用高强度环氧树脂进行模拟套管与井筒的环空封固，将制备好的试样静置48h，使环氧树脂强度达到最高；

(6)将试样放入到真三轴物理模型试验机加载室内，套管另一端预制螺纹与压裂酸液泵入高压软管相连接，启动伺服控制酸压泵压系统，设定预加0.5MPa泵压，检查连接的密封性，保持压力恒定10min，密封性良好后，停止泵压；

(7)启动真三轴物理模型试验机，按照一定加载速率施加模拟地层三向应力到设定值，后保持三向应力值不变，启动伺服控制酸液泵入系统，按照设定好的泵入排量，向模拟井筒内泵入常规盐酸溶液，随着泵入液体的增加，泵压快速升高，达到介壳灰岩试样破裂压力值，试样发生破裂，泵压曲线跌落后，随着泵入酸液的持续，泵压维持在一个较低范围内波动，形成稳定的渗流通道，先停止伺服控制泵压系统，后按照一定速率卸载三向应力，停止真三轴物理模型试验机；

(8)保持试样状态不变，令酸岩充分反应后，拆卸高压软管与套管连接端，采用医用注射器将套管内尚未反应的残留盐酸抽出；

(9)将套管与另一软管相连，向模拟套管内注入一定压力的环氧树脂灌封AB胶水，该环氧树脂的初凝时间在25～45min之间，流动性好，使环氧树脂胶水充分渗透到介壳灰岩酸压形成的裂缝中，静置1h，令环氧树脂初凝；

(10)拆卸真三轴加载室加载板，取出试样进行表面观测及描述，然后将压裂试样送入大型烘箱，设定温度为80度，烘烤2个h后，胶水成型；

(11)取出试样，将试样采用拆卸工具按照酸压裂缝痕迹逐步打开，露出由环氧树脂形成的三维压裂缝形态，并采用适量的盐酸将残余在环氧树脂上的介壳灰岩残屑清除，得到真三轴压裂后试样裂缝面的真实形态；

(12)采用数学几何统计方法，对试样酸压裂缝形态进行描述与数学建模表征，用于介壳灰岩酸压效果评价。

(13)由试验设定不同的模拟地层三向应力、泵入压裂液排量、酸液浓度等参数，重复步骤6～12，得到不同因素影响下的介壳灰岩酸压裂缝三维空间形态表征，通过各组实验结果的对比与分析，得到优化后的压裂设计方案，为介壳灰岩储层酸压施工优化设计提供参考。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (19)

1.碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，基于碳酸盐岩酸化压裂模拟装置而实现，

所述碳酸盐岩酸化压裂模拟装置，包括碳酸盐岩酸化压裂模拟试样、真三轴加载室、第一软管、酸压泵压系统、伺服控制系统，所述第一软管的一端设有用于与可拆卸连接件的母端可拆卸地连接的子端；所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样容置于所述真三轴加载室内；所述母端可拆卸地连接于所述子端；所述第一软管的另一端固定连接于所述酸压泵压系统；所述伺服控制系统用于控制所述酸压泵压系统动作；

所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，包括本体、隔层、套管、环空封堵材质、可溶解食盐水，所述本体上设有第一盲孔；所述本体上还设有若干个第二盲孔，所述若干个第二盲孔的起始点处于所述第一盲孔的内壁；所述可溶解食盐水填充于所述若干个第二盲孔中；所述隔层阻隔在所述若干个第二盲孔的起始点上方；所述套管的一端伸入到所述第一盲孔中，所述套管的一端接触所述隔层，所述套管的外径＜所述第一盲孔的直径，使得，所述套管与所述第一盲孔壁之间具有环空，所述套管的另一端上加工有可拆卸连接件的母端；所述环空封堵材质充斥于所述环空中；

所述模拟方法包括以下步骤：

步骤1：启动所述真三轴加载室的试验机，向所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样施加模拟地层三向应力；

步骤2：启动所述伺服控制系统，使酸液通过所述酸压泵压系统泵入所述套管；

步骤3：随着泵入至所述套管的酸液压力增加，所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样破裂产生酸压裂缝，同时，所述酸压泵压系统的泵压曲线跌落；

步骤4：制动所述伺服控制系统和所述真三轴加载室的试验机；

步骤5：保持已经产生破裂的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样不变，使得，所述酸液与所述碳酸盐岩充分反应；

步骤6：将所述第一软管从所述套管上拆下，抽干残留在所述套管中的酸液；

步骤7：向所述套管中注入胶水，使得，所述胶水充分渗透到所述酸压裂缝中，静置；

步骤8：取出步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，并进行后处理，使得所述胶水形成稳定的形态树；

步骤9：取出所述形态树，对所述形态树进行描述，得到所述碳酸盐岩酸化压裂效果评价结果。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤7，向所述套管中注入胶水包括以下步骤：

步骤71：将所述步骤6得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的套管通过所述母端连接于第二软管，通过所述第二软管，向所述酸压裂缝中注入胶水，使所述胶水充分渗透到所述酸压裂缝中；

步骤72：静置所述步骤71得到的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样，使所述胶水初凝。

3.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤8，对所述步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样进行后处理的方法包括以下步骤：

步骤81：将所述步骤7所得的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样置入烘箱，使所述胶水干透。

4.根据权利要求3所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述烘箱的设定温度的取值范围为60℃～90℃，所述烘箱的烘烤持续时间的取值范围为1h～3h。

5.根据权利要求4所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述胶水的材质为双组份环氧树脂AB胶胶黏剂，所述烘箱的设定温度为80℃，所述烘箱的烘烤持续时间的取值范围为2h。

6.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤9，取出所述形态树是通过剔除所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体的方法实现的。

7.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤9，对所述形态树进行描述的方法是通过数学统计的方法实现的。

8.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述隔层的材质选自橡皮泥、面粉加水拌合物中的一种。

9.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述环空封堵材质为环氧树脂。

10.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述可拆卸连接件为螺纹，所述母端上加工有外螺纹或者内螺纹。

11.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述可拆卸连接件为卡扣件，所述母端上加工有所述卡扣件的母端。

12.根据权利要求1-11任一所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的制备方法包括以下步骤：

选取所述碳酸盐岩酸化压裂模拟试样的本体；

在所述本体上钻第一盲孔；

以所述第一盲孔的内壁为起始点，在所述本体上钻若干个第二盲孔；

向所述若干个第二盲孔中填充可溶解食盐水；

在所述若干个第二盲孔的起始点上设置所述隔层；

令一套管伸入到所述第一盲孔中，所述套管的一端接触所述隔层，所述套管的外径＜所述第一盲孔的直径，使得，所述套管与所述第一盲孔壁之间具有环空，

所述套管的另一端上加工有可拆卸连接件的母端；

向所述环空中充斥环空封堵材质。

13.根据权利要求12所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，在所述本体上钻第一盲孔时，选用的钻头的硬度＞所述本体的硬度。

14.根据权利要求13所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述钻头由金刚石制造。

15.根据权利要求12所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，向所述环空中充斥环空封堵材质的步骤之后，还包括静置的步骤，所述静置的步骤持续时间的取值范围≥30h。

16.根据权利要求12所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，向所述环空中充斥环空封堵材质的步骤之后，还包括静置的步骤，所述环空封堵材质是环氧树脂，所述静置的步骤持续时间为48h。

17.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述酸压泵压系统的预设压力的取值范围为0.3MPa～0.8MPa。

18.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤6，抽干残留在所述套管中的酸液是借助医用注射器完成的。

19.根据权利要求1所述的碳酸盐岩酸化压裂模拟方法，其特征在于，所述步骤7，静置持续时间≥30min。