CN107991220A - 一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置及方法，该装置包括反应釜、泵入腔，所述反应釜的上方设置有与所述反应釜外径相配合的盖板，所述盖板开设有中心孔，所述泵入腔下端外径与所述盖板中心孔直径相配合连接，所述泵入腔底部连接有井筒，所述井筒内径与所述泵入腔底部外径相配合连接，所述反应釜内壁对称设置多个电阻率仪；该方法通过不同电阻率仪测量岩样中不同位置的电阻率大小，并绘制电阻率曲线以得到动态滤失过程；最终实现不同排量和压裂液特性下岩样内流体滤失的动态监测。

Description

一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种岩样流体动态滤失的监测技术领域，特别是一种利用电阻率监测一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置及方法。

背景技术

油气田和地热田开发和钻采过程中，都需要进行储层地质特征，力学特征的相关研究，以制定最好的开发方案，压裂方案等，从而实现能源高效开发，提高经济效益。但是当前对于非常规储层，一个影响储层改造效果的重要因素就是压裂液滤失，特别是缝洞型碳酸盐岩储层或者弱面发育的页岩气储层的压裂液滤失情况。当前对压裂液滤失的监测设备多是通过渗透率测试评价滤失对岩心造成的伤害，不能直接监测滤失过程，特别是变排量下的动态滤失监测，也很难实现压裂液井下流动动态的模拟。

压裂液滤失特性是影响储层可改造型，储层力学性质，以及改造后效果评价的一个重要因素。并且在储层、排量和压裂液特性作用下，滤失强度不同。一般情况下，滤失越严重，压裂液能量越分散，I类裂缝越难产生；排量越大，滤失越严重；压裂液粘度越大，滤失表现越弱。因此监测不同排量，不同压裂液粘度条件下的动态滤失过程是至关重要的。目前国内有一些动态滤失的试验装置和方法，但都有其各自的缺陷。

现有技术一：

第一种为压裂液酸化液动态滤失试验装置。该装置模拟压裂液及酸化液等流体在地层中的动态滤失过程，动滤失模型模拟滤失过程中的裂缝壁面，在该滤失壁面，可以完整的模拟动态滤失过程及滤饼的动态形成过程。通过测量岩心上不同点的压力变化来评价液体侵入岩心的深度，以及液体侵入对岩心渗透率造成的伤害。然而该设备还有许多不足，例如主要是通过人造滤失壁面等来模拟滤失，另外模拟压裂液为平流流动，无法模拟真实的紊流状态，特别是根据压力变化评价液体侵入岩心的深度，很难准确反演定位，实现三维滤失前缘实时监测。

现有技术二：

另一种是煤层气压裂液伤害滤失仪。该设备设计有带测压孔的长岩心夹持器，可在模拟地层压力，地层温度的条件下，通过测定岩心的进出口压差和流过岩心的液体的流量，根据达西定律计算岩心液体渗透率，还可进行敏感性测试。该设备操作简单，但无法直接监测压裂液动态滤失，另外测试设备受材料限制，无法测试酸液的滤失过程。

发明内容

本发明解决技术问题的技术方案是提供一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，该装置可以监测不同排量和粘度下的压裂液在不同岩样中的动态滤失过程，同时可以控制压裂液在井底的流态，提高了滤失监测的时效性和准确性。运行成本低，且方便现场测量分析。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

提供一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，包括反应釜、泵入腔，反应釜的上方设置有与反应釜外径相配合的盖板，盖板开设有中心孔，泵入腔下端外径与盖板中心孔直径相配合连接，泵入腔底部连接有井筒，井筒内径与泵入腔底部外径相配合连接，反应釜内壁对称设置多个电阻率仪。

作为优选的，盖板周围对称分布多个螺纹孔，盖板周围对称分布多个电阻率仪引线槽。

作为优选的，泵入腔内壁上端面设置有电磁母转子，电磁母转子的一侧设置有电磁母转子引线槽。

作为优选的，井筒内部设置有电磁子转子。

作为优选的，井筒内壁还设置有密封槽。

作为优选的，泵入腔下端设置有压力表

作为优选的，泵入腔上端设置有泵入孔，反应釜底部设置有回收孔。

作为优选的，电阻率仪还连接有外部计算机。

还提供一种监测岩样中流体动态滤失的方法，应用一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，具体包括以下步骤：

S1：在选取的岩样中央钻孔，并将井筒固定在岩样孔眼内；

S2：在反应釜内设置的多个电阻率仪表面涂上耦合剂；

S3：将岩样放置在反应釜内；

S4：将盖板与泵入腔连接，然后再将泵入腔的底部与井筒配合，盖好盖板，并固定；

S5：按照需要设定好泵入压力，根据需要选择泵入的压裂液类型；

S6：记录来自不同时间点、不同位置电阻率仪测量的电阻率大小，绘制电阻率曲线，判断岩样中流体的动态滤失过程。

作为优选的，根据步骤S6需要设定好泵入压力，根据需要选择泵入的酸液类型；根据步骤S6绘制的电阻率曲线，得到滤失定位点坐标建立数字岩心，将不同时间点的数字岩心拼接，形成动态酸蚀过程的数字岩心，评价酸蚀效果。

本发明的设计原理：

本设备通过监测对称电阻率仪回路之间的电阻率变化，记录来自不同时间点、不同位置的电阻率大小，绘制电阻率曲线，判断岩样中流体的动态滤失过程；改变压裂液类型，模拟酸化过程，一方面可以绘制电阻率曲线，另一方面，根据电阻率曲线得到滤失定位点，建立数字岩心，并将不同时间点的数字岩心拼接，评价酸蚀改造效果。

本发明的有益效果：

由上述原理设计可以看出，本发明提供的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，具有如下优点：装置简单，可适用于现场测试；设备通过多个电阻率仪建立闭合回路连续测试电阻率，通过不同时间、不同位置的电阻率仪监测得到的电阻率大小可以绘制电阻率曲线，以此得到动态滤失过程；设备利用电磁转子搅拌井筒内压裂液，控制压裂液流态，测试更接近真实状态；仪器管线采用HC合金材料制作，满足酸液滤失测试；设备通过泵入压力控制可以改变排量，模拟真实泵注程序。

附图说明

图1为本发明一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置的简图。

图2为图1中盖板2的结构示意图。

图3为图1中井筒3的结构示意图。

图4为图1中反应釜4的结构示意图。

标记说明：1、泵入腔，2、盖板，3、井筒，4、反应釜，5、电磁母转子引线槽，6、电磁母转子，7、泵入孔，8、压力表，9、电磁子转子，10、回收孔，11、电阻率仪引线槽，12、螺纹孔，13、密封槽，14、电阻率仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1为一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置的简图，包括反应釜4、泵入腔1、盖板2以及井筒3，泵入腔1通过盖板2与井筒3连接，为反应釜4提供泵入流体，反应釜4上方设置有与反应釜4外径相同的盖板2，反应釜4与盖板2相配合连接为整个装置提供稳定的实验平台，盖板2开设有中心孔，中心孔直径与泵入腔1下端外径相同，泵入腔1通过盖板2开设的中心孔与盖板2配合连接，泵入腔1底部连接有井筒3，泵入腔1底部外径与井筒3的内径相同，并配合连接，以上连接将泵入腔1、盖板2、井筒3以及反应釜4配合连接为一个整体，形成一个稳定的实验装置。

如图1～4，反应釜4内壁对称嵌入式设置有6个电阻率仪14，建立闭合回路连续测试电阻率，用以测量岩样在不同压力状态以及不同流体状态下电阻率大小，通过记录不同位置、不同时间点的电阻率仪14监测得到的电阻率大小，可以绘制电阻率曲线，流体流过的部分，电阻率会变小，因此不同时刻曲线会发生变化，但是对于流体未到达部分，曲线不会发生变化，进而我们可以判断流体随时间在岩样内部的滤失过程。

盖板2周围对称设置有6个电阻率仪引线槽11，以对电阻率仪14提供电能以及外接其他设备。盖板2上还对称分布多6个螺纹孔12，螺纹孔12与电阻仪引线槽11相邻分布，螺纹孔12的设置用于将盖板2与反应釜4利用螺钉固定，并通过井筒3内壁设置的密封槽13，将泵入腔1底部与井筒3通过橡胶圈进行密封，形成反应釜4的密闭空间；泵入腔1上端侧面设置有泵入孔7，反应釜4底部设置有回收孔10，泵入腔1内壁上端面中央位置设置有圆柱形小凹槽，在圆柱形小凹槽嵌入式设置有电磁母转子6，电磁母转子6的一侧设置有电磁母转子引线槽5，井筒3内部还设置有电磁子转子9，泵入腔1与盖板2连接处安装压力表8。

试验时，根据需要的测试压力值选择泵入压力，通过泵入孔7泵入需要的流体类型到泵入腔1内，通过泵入腔1下端流体进入井筒3并渗入到反应釜4，最后通过回收孔10回收流体，电磁母转子6通电转动，并通过电磁感应带动电磁子转子9转动，产生搅拌的效果，控制流体流态，使得测试场景更接近真实流体状态；通过压力表8测量的压力值更精准地控制泵入压力，可以改变排量，模拟真实泵注程序。

实施例2

具体的实施方式中，利用一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置进行监测的具体方法步骤如下：

步骤S1，在选取的岩样中央钻孔，并用环氧树脂将井筒3固定在岩样孔眼内，选取的岩样可以通过采集待测的现场岩石样品，将样品裁切为一定尺寸的圆柱，可以是φ50*25cm的圆柱样，以与反应釜4的尺寸相配合，并对岩样的上下平面进行平整度处理；

步骤S2，在反应釜4内安装的六个电阻率仪14表面涂上耦合剂，增加测量精度；

步骤S3，将岩样置入反应釜4中间圆壁筒内，并在井筒3内放置电磁子转子9；

步骤S4，将盖板2与泵入腔1连接，然后再将泵入腔1的底部与井筒3配合，盖好盖板2，并用六角螺钉固定；

步骤S5，将泵入孔7以及回收孔10连接管线，按照现场施工参数计算并确定好泵入压力，并根据现场施工情况选择相应的压裂液性质；

步骤S6，将电磁母转子6和电阻率仪14引线通过引线槽接上电源，电阻率仪14需要形成闭合回路，更好的实施中可以将电阻率仪14连接外部计算机，便于更好的记录与观察数据，在计算机端同步记录不同电阻率仪14接收到的电阻率大小变化，通过不同位置坐标、不同时间点的电阻率仪14监测得到的电阻率大小，可以通过计算机或人工绘制每一时刻的电阻率曲线，并对比不同时间、不同位置的电阻率曲线，流体流过的部分，电阻率会变小，因此不同时刻曲线会发生变化，但是对于流体未到达部分，曲线不会发生变化，进而我们可以判断流体随时间在岩样内部的滤失过程。

实施例3

还可以利用一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置评价数字岩心的酸蚀过程，其具体方法步骤如下：

步骤S1，在选取的岩样中央钻孔，并用环氧树脂将井筒3固定在岩样孔眼内，选取的岩样可以通过采集待测的现场岩石样品，将样品裁切为一定尺寸的圆柱，可以是φ50*25cm的圆柱样，以与反应釜4的尺寸相配合，并对岩样的上下平面进行平整度处理；

步骤S2，在反应釜4内安装的六个电阻率仪14表面涂上耦合剂，增加测量精度；

步骤S3，将岩样置入反应釜4中间圆壁筒内，并在井筒3内放置电磁子转子9；

步骤S4，将盖板2与泵入腔1连接，然后再将泵入腔1的底部与井筒3配合，盖好盖板2，并用六角螺钉固定；

步骤S5，将泵入孔7以及回收孔10连接管线，按照现场施工参数计算并确定好泵入压力，并根据现场施工情况选择相应的酸液性质，管线由HC合金材料制成，满足酸液滤失测试要求；

步骤S6，将电磁母转子6和电阻率仪14引线通过引线槽接上电源，电阻率仪14需要形成闭合回路，更好的实施中可以将电阻率仪14连接外部计算机，便于更好的记录与观察数据，在计算机端同步记录不同电阻率仪14接收到的电阻率大小变化，通过不同位置坐标、不同时间点的电阻率仪14监测得到的电阻率大小，可以通过计算机或人工绘制每一时刻的电阻率曲线，对比电阻率曲线可以得到滤失定位点，并建立数字岩心，将不同时间点的数字岩心拼接，形成动态酸蚀过程的数字岩心，评价酸蚀效果。

通过外部计算机还可以根据电阻率曲线建立三维滤失动态图，然后输出定位点坐标随时间变化的三维图，更直观地观察动态滤失过程；通过三维滤失动态图可以更直接地得到滤失定位点并建立数字岩心，更直观地评价酸蚀效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：包括反应釜、泵入腔，所述反应釜的上方设置有与所述反应釜外径相配合的盖板，所述盖板开设有中心孔，所述泵入腔下端外径与所述盖板中心孔直径相配合连接，所述泵入腔底部连接有井筒，所述井筒内径与所述泵入腔底部外径相配合连接，所述反应釜内壁对称设置多个电阻率仪。

2.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述盖板周围对称分布多个螺纹孔和多个电阻率仪引线槽。

3.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述泵入腔内壁上端面设置有电磁母转子，所述电磁母转子的一侧设置有电磁母转子引线槽。

4.根据权利要求3所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述井筒内部设置有电磁子转子。

5.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述井筒内壁设置有密封槽。

6.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述泵入腔下端设置有压力表。

7.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述泵入腔上端设置有泵入孔，所述反应釜底部设置有回收孔。

8.根据权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，其特征在于：所述电阻率仪还连接有外部计算机。

9.一种监测岩样中流体动态滤失的方法，其特征在于，应用权利要求1所述的一种监测岩样中流体动态滤失的简易实验装置，具体包括以下步骤：

S1：在选取的岩样中央钻孔，并将井筒固定在岩样孔眼内；

S2：在反应釜内设置的多个电阻率仪表面涂上耦合剂；

S3：将岩样放置在反应釜内；

S4：将盖板与泵入腔连接，然后再将泵入腔的底部与井筒配合，盖好盖板，并固定；

S5：按照需要设定好泵入压力，根据需要选择泵入的压裂液类型；

S6：记录来自不同时间点、不同位置电阻率仪测量的电阻率大小，绘制电阻率曲线，判断岩样中流体的动态滤失过程。

10.根据权利要求9所述的一种监测岩样中流体动态滤失的方法，其特征在于：

根据步骤S5需要设定好泵入压力，根据需要选择泵入的酸液类型；

根据步骤S6绘制的电阻率曲线，得到滤失定位点坐标建立数字岩心，将不同时间点的数字岩心拼接，形成动态酸蚀过程的数字岩心，评价酸蚀效果。