CN106501491B - 一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置及测试方法，所述装置包括量筒、微槽道模型、入口导管、出口导管、毛细管、显微镜头、图像采集器以及计算机；微槽道模型包括岩板基底、岩板微槽道、玻璃上盖板和玻璃底板；该方法采用在一定压差作用下分别将水和压裂液注入到岩板微槽道中，通过比较通入压裂液前后岩板微槽道内的水流量变化来评价压裂液对岩心的伤害程度。本发明微槽道模型利用飞秒激光器在真实岩心上加工而成，测量结果更接近真实情况，测量前无需进行复杂难控的压裂过程，实验系统中无须特殊的高压驱动设备，使测试成本大大降低；测试中利用毛细管、图像采集器、显微镜和计算机测量流过岩板微槽道的流量，测量精度大大提高。

Description

一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种评价压裂液对储层伤害程度的装置及方法，尤其涉及一种评价压裂液对石油储层伤害的装置及方法。

背景技术

在低渗透及致密油储层中，由于储层孔隙很小，因此通常需要采用人工压裂的方法在岩心中造成缝隙从而达到提高采油率的目的。但是在压裂过程中，压裂液的注入会导致储层原有的孔隙发生堵塞从而降低原有储层的渗透率，我们称之为压裂液伤害；如何评价压裂液对储层的伤害以及压裂液的选择至关重要。目前已有的评价方法主要是测量标准岩心在注入压裂液前后的渗透率变化。由于致密油储层岩心非常致密，因此在压裂液注入前需要对标准岩心进行人工压裂，裂缝的大小很难控制，人工压裂后需要利用高压泵将压裂液注入到标准圆柱形岩心中，然后测量从岩心流出的流量，该方法所需设备成本高，回路复杂，测试成本高，测量时间长，而且无法得到流体在岩心内的流动细节。

发明内容

本发明的目的是提供一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置及方法，利用岩板微槽道代替真实岩心，使其具有实验装置简单、测量时间短，可以实现可视化测量，而且测量结果精度高等特点。

本发明的技术方案如下：

一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置，其特征在于：该装置包括量筒、微槽道模型、毛细管、显微镜头、图像采集器以及计算机；微槽道模型包括岩板基底、岩板微槽道(15)、玻璃上盖板和玻璃底板；所述岩板微槽道由飞秒激光器在岩板上加工而成；玻璃上盖板(5)和玻璃底板将岩板基底和岩板微槽道密封在其中；所述量筒通过入口导管和控制阀与岩板微槽道的前端入口连接，岩板微槽道的后端出口通过出口导管与毛细管的前端连通；所述的毛细管水平固定在测试平台上，所述的显微镜放置在毛细管中部的上方位置，所述的计算机通过数据线与所述的图像采集器相连。

优选地，所述的岩板微槽道的宽度为10-50微米，岩板微槽道的深度为5-20微米。

本发明的另一技术特征还在于：岩板微槽道的前端入口和岩板微槽道的后端出口部分的水平截面分别为正方形，该岩板微槽道呈中间窄两端宽的结构。

本发明还提供了一种压裂液对石油储层伤害的评价方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)先在量筒中注入一定量的去离子水，然后打开控制阀，在压差作用下去离子水会从入口导管流入到岩板微槽道中，然后从出口导管流入到下游的毛细管8中；

2)利用安装在显微镜上的图像采集器记录不同时刻毛细管内的液面位置，然后将图像输入到计算机进行数据处理，得到在所述压差作用下通过岩板微槽道的去离子水流量Q1；

3)将去离子水从岩板微槽道内驱出，重复步骤1),将压裂液注入到岩板微槽道中静置2-3小时，然后将压裂液驱出；

4)重新注入去离子水，重复步骤1)和2)，得到注入压裂液后通过岩板微槽道的去离子水流量Q2；

5)根据公式(Q1-Q2)/Q1计算得到压裂液的伤害程度。

本发明具有以下优点及突出性的技术效果：本发明具有以下优点及突出性的技术效果：所述微槽道模型利用飞秒激光器在真实岩心上加工而成，测量结果更接近真实情况，利用岩板微槽道代替标准柱状岩心，测量前无需进行复杂难控的压裂过程，实验系统中无须特殊的高压驱动设备，使测试成本大大降低，测试中利用毛细管、图像采集器、显微镜和计算机测量流过岩板微槽道的流量，测量精度大大提高。

附图说明

图1为评价压裂液对石油储层伤害的实验装置的原理结构示意图。

图2为岩板微槽道的截面形状。

图中：1－量筒；2－控制阀；3－入口导管；4－入口连接件；5－玻璃上盖板；6－出口连接件；7－出口导管；8－毛细管；9－显微镜头；10－图像采集器；11－计算机；12－实验平台；13－玻璃底板；14－岩板基底；15－岩板微槽道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体结构、原理和工作过程作详细说明。

图1为一种评价压裂液对石油储层伤害的装置的结构原理示意图，该装置包括量筒1、微槽道模型、毛细管8、显微镜头9、图像采集器10以及计算机11；微槽道模型包括岩板基底14、岩板微槽道15、玻璃上盖板5和玻璃底板13；所述岩板微槽道15由飞秒激光器直接在岩板上加工出来的。微槽道加工完成后分别与玻璃上盖板5和玻璃底板13粘结在一起，将岩板基底14和岩板微槽道15密封在其中；所述量筒通过入口导管3和控制阀2与岩板微槽道的前端入口连接，并通过入口连接件4将入口导管3固定玻璃上盖板5上；岩板微槽道的后端出口通过出口导管7与毛细管8的前端连通，并通过出口连接件6将出口导管7固定在玻璃上盖板5上。所述的毛细管8水平固定在测试平台12上，所述的显微镜9放置在毛细管中部的上方位置，所述的计算机通过数据线与所述的图像采集器10相连。

岩板微槽道的宽度优选为10-50微米，岩板微槽道的深度优选为5-20微米。岩板微槽道的前端入口和岩板微槽道的后端出口部分的水平截面分别为正方形，该岩板微槽道呈中间窄两端宽的结构(如图2所示)，以便于去离子水和压裂液能够顺利地流入和流出岩板微槽道。

本发明的工作过程如下：

1)先在量筒中注入一定量的去离子水(其液面应高出微槽道的高度)，使其形成压差；然后打开控制阀2，在压差作用下去离子水会从入口导管3流入到岩板微槽道15中，然后从出口导管7流入到下游的毛细管8中；

2)利用安装在显微镜上的图像采集器记录不同时刻毛细管内的液面位置，然后将图像输入到计算机进行数据处理，得到在所述压差作用下通过岩板微槽道的去离子水流量Q1；

3)将去离子水从岩板微槽道内驱出，重复步骤1),将压裂液注入到岩板微槽道中静置2-3小时，然后将压裂液驱出；

4)重新注入去离子水，重复步骤1)和2)，得到注入压裂液后通过岩板微槽道的去离子水流量Q2；

5)根据公式(Q1-Q2)/Q1计算得到压裂液的伤害程度。

Claims (4)

1.一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置，其特征在于：该装置包括量筒(1)、微槽道模型、毛细管(8)、显微镜头(9)、图像采集器(10)以及计算机(11)；微槽道模型包括岩板基底(14)、岩板微槽道(15)、玻璃上盖板(5)和玻璃底板(13)；所述岩板微槽道(15)由飞秒激光器在岩板上加工而成；玻璃上盖板(5)和玻璃底板(13)将岩板基底(14)和岩板微槽道(15)密封在其中；所述量筒通过入口导管(3)和控制阀(2)与岩板微槽道的前端入口固定连接，岩板微槽道的后端出口通过出口导管(7)与毛细管(8)的前端连通；

所述的毛细管(8)水平固定在测试平台(12)上，所述的显微镜(9)放置在毛细管中部的上方位置，所述的计算机通过数据线与所述的图像采集器(10)相连。

2.按照权利要求1所述的一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置，其特征在于：岩板微槽道的宽度为10-50微米，岩板微槽道的深度为5-20微米。

3.按照权利要求1所述的一种评价压裂液对石油储层伤害的实验装置，其特征在于：岩板微槽道的前端入口和岩板微槽道的后端出口部分的水平截面分别为正方形，该岩板微槽道呈中间窄两端宽的结构。

4.一种采用如权利要求1所述实验装置的压裂液对石油储层伤害的评价方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)先在量筒中注入一定量的去离子水，然后打开控制阀(2)，在压差作用下去离子水会从入口导管流入到岩板微槽道(15)中，然后从出口导管(7)流入到下游的毛细管（8）中；

2)利用安装在显微镜上的图像采集器记录不同时刻毛细管内的液面位置，然后将图像输入到计算机进行数据处理，得到在所述压差作用下通过岩板微槽道的去离子水流量Q1；

3)将去离子水从岩板微槽道内驱出，重复步骤1),将压裂液注入到岩板微槽道中静置2-3小时，然后将压裂液驱出；

4)重新注入去离子水，重复步骤1)和2)，得到注入压裂液后通过岩板微槽道的去离子水流量Q2；

5)根据公式(Q1-Q2)/Q1计算得到压裂液的伤害程度。