CN110208265A - 酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，包括操作壳体、操作口、原料仓、原料处理检测机构、回料检测机构、废料处理机构、承重台、横向连接杆、转轴、竖向连杆、视频显微镜探头、作业板、出料管、出料接口、耐酸橡胶垫、承重架、观测玻璃板、平行裂缝、围压腔、进出气接口、注射塞、固接耳板、长脚螺钉、固接台、注液细管、注液接口、电动推杆、单岩板和围压控制检测机构。本发明结构设计紧凑，利用作业板上的两个模拟机构可以同时对两个单岩板进行模拟实验，在实验的同时实现对比，进一步提升了模拟结果的准确性，由于两个模拟机构均位于同一个作业板上，可同时利用电动推杆对作业板进行角度的调整，应用范围广。

Description

酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法

技术领域

本发明涉及一种酸岩反应研究设备，具体是酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，属于酸岩反应应用技术领域。

背景技术

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。

目前的酸岩反应模拟装置只能对单个的岩板进行模拟实验，缺少对比，影响实验效果的准确性，同时传统的酸岩反应模拟装置只能适用于同一规格大小的单岩板，缺乏灵活性，应用范围较小。因此，针对上述问题提出酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，包括原料仓、原料处理检测机构、回料检测机构、废料处理机构、围压控制检测机构以及位于操作壳体内部的作业板，所述壳体结构为四方体，且其内部中空，操作壳体顶部侧壁以及端侧壁上均开设有外围形状为矩形的操作口，所述作业板位于操作壳体内腔中部，所述作业板沿着长度方向的两侧转动连接至承重架两侧，所述承重架底部固接至操作壳体内腔底部侧壁上的承重台，所述作业板底部一侧转动连接电动推杆一端，所述电动推杆另一端固接至操作壳体内腔底部侧壁，所述作业板表面对称分布有两个模拟机构；

所述模拟机构由观测玻璃板、注射塞以及开设在作业板上的围压腔构成，所述围压腔放置有用于实验的单岩板，且位于单岩板顶部的作业板表面固接有观测玻璃板，所述观测玻璃板与单岩板之间围成平行裂缝，所述注射塞插入作业板一端侧壁，且注射塞一侧端部与单岩板端部紧密贴合，所述注射塞与之对应的另一侧端部两侧均固接有固接耳板，所述固接耳板一侧的作业板侧壁上固接有固接台，贯穿固接耳板的长脚螺钉末端螺纹连接至固接台上的固接腔，所述注射塞表面固接注液接口，所述注液接口与注液细管连通，且注液细管埋在注射塞内部，所述注液细管末端延伸至平行裂缝内部一侧；所述平行裂缝另一侧的作业板上铺设有耐酸橡胶垫，所述耐酸橡胶垫分别与单岩板侧壁和观测玻璃板侧壁紧密贴合，所述平行裂缝一侧的耐酸橡胶垫表面设置出料管，所述出料管末端延伸至作业板表面的出料接口上；

所述作业板上的两个观测玻璃板顶部均设置视频显微镜探头，两个视频显微镜探头之间通过横向连接杆相互连接，所述横向连接杆中间部位贯穿转轴，所述转轴的两端分别固接至操作壳体内腔侧壁，所述转轴一侧的横向连接杆上转动连接竖向连杆一端，且竖向连杆与之对应的另一端转动连接至作业板表面。

优选的，所述原料处理检测机构包括预热器、加热器以及耐酸泵，所述耐酸泵通过管道连接至原料仓的输出口上，且耐酸泵通过另一根管道依次连接至预热器和加热器上，所述加热器上安装有温度感应器，所述加热器通过管道连至注液接口，所述注液接口与加热器连接的管道上安装有入口流量计。

优选的，所述回料检测机构包括耐酸泵、出口流量计和冷凝器，所述耐酸泵通过管道与出料接口连接，所述冷凝器通过管道连接至构成废料处理机构的废料仓连接。

优选的，所述废料处理机构包括废料仓和废料处理系统，所述废料仓通过管道连通至废料处理系统。

优选的，所述围压腔的截面为凸字形结构，单岩板置于用于围成围压腔的作业板凸起处。

优选的，所述观测玻璃板通过螺钉固接在操作壳体表面，且操作壳体与观测玻璃板的连接处铺设有密封橡胶板。

优选的，所述横向连接杆与作业板相互平行时，竖向连杆垂直于横向连接杆和作业板。

优选的，所述围压控制检测机构包括气压泵、气泵控制器以及两个气压计，所述围压腔底部两侧均设置与其连通的进出气接口，所述进出气接口通过管道外接气压泵，两个进出气接口与外接管道的连接处均安装气压计。

优选的，所述原料处理检测机构、回料检测机构、废料处理机构、视频显微镜探头以及围压控制检测机构均外接至数据分析系统。

优选的，所述酸岩反应单岩板裂缝模拟装置的工作方法的步骤如下：

a将由地层岩石制成的单岩板放置在作业板凸起处，使单岩板端部与耐酸橡胶垫表面紧密贴合；

b随后将注射塞塞入作业板，使注射塞端部与单岩板端部紧密贴合，利用耐酸橡胶垫和注射塞端部在水平方向上夹紧单岩板；

c夹紧单岩板后，将观测玻璃板放置在作业板上，使观测玻璃板覆盖在单岩板顶部，利用螺钉将观测玻璃板固定在作业板上，使作业板与观测玻璃板的连接处充分接触从而密封；

d利用气压泵向围压腔中充入气体，模拟单岩板在自然环境中所受到的围压，利用气压计检测围压的大小；

e完成准备工作后，利用耐酸泵将原料仓内部加热后的酸液泵入平行缝隙中，利用视频显微镜探头观测单岩板表面的蚓孔规律，并通过数据分析系统进行分析，得出结论；

f完成实验后，通过回料检测机构上的耐酸泵将酸液回收至废料处理机构中进行处理。

本发明的有益效果是：本发明结构设计紧凑，利用作业板上的两个模拟机构可以同时对两个单岩板进行模拟实验，在实验的同时实现对比，增加了数据收集的多样性，进一步提升了模拟结果的准确性，由于两个模拟机构均位于同一个作业板上，可同时利用电动推杆对作业板进行角度的调整，实现不同角度下的对比实验，效果较高，同时可适用于不同长度的的单岩板，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明操作壳体立体结构示意图；

图3为本发明图1A处局部放大结构示意图；

图4为本发明工作原理图结构示意图。

图中：1、操作壳体，101、操作口，2、原料仓，3、原料处理检测机构，4、回料检测机构，5、废料处理机构，6、承重台，7、横向连接杆，701、转轴，702、竖向连杆，8、视频显微镜探头，9、作业板，901、出料管，902、出料接口，903、耐酸橡胶垫，10、承重架，11、观测玻璃板，12、平行裂缝，13、围压腔，1301、进出气接口，14、注射塞，1401、固接耳板，1402、长脚螺钉，1403、固接台，1404、注液细管，15、注液接口，16、电动推杆，17、单岩板，18、围压控制检测机构。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-4所示，酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，包括原料仓2、原料处理检测机构3、回料检测机构4、废料处理机构5、围压控制检测机构18以及位于操作壳体1内部的作业板9，所述操作壳体1结构为四方体，且其内部中空，操作壳体1顶部侧壁以及端侧壁上均开设有外围形状为矩形的操作口101，所述作业板9位于操作壳体1内腔中部，所述作业板9沿着长度方向的两侧转动连接至承重架10两侧，所述承重架10底部固接至操作壳体1内腔底部侧壁上的承重台6，所述作业板9底部一侧转动连接电动推杆16一端，所述电动推杆16另一端固接至操作壳体1内腔底部侧壁，所述作业板9表面对称分布有两个模拟机构；

所述模拟机构由观测玻璃板11、注射塞14以及开设在作业板9上的围压腔13构成，所述围压腔13放置有用于实验的单岩板17，且位于单岩板17顶部的作业板9表面固接有观测玻璃板11，所述观测玻璃板11与单岩板17之间围成平行裂缝12，所述注射塞14插入作业板9一端侧壁，且注射塞14一侧端部与单岩板17端部紧密贴合，所述注射塞14与之对应的另一侧端部两侧均固接有固接耳板1401，所述固接耳板1401一侧的作业板9侧壁上固接有固接台1403，贯穿固接耳板1401的长脚螺钉1402末端螺纹连接至固接台1403上的固接腔，固接腔深度较大，便于注射塞14压紧不同长度的单岩板17，所述注射塞14表面固接注液接口15，所述注液接口15与注液细管1404连通，且注液细管1404埋在注射塞14内部，所述注液细管1404末端延伸至平行裂缝12内部一侧；所述平行裂缝12另一侧的作业板9上铺设有耐酸橡胶垫903，所述耐酸橡胶垫903分别与单岩板17侧壁和观测玻璃板11侧壁紧密贴合，所述平行裂缝12一侧的耐酸橡胶垫903表面设置出料管901，所述出料管901末端延伸至作业板9表面的出料接口902上，左边的模拟机构由于与右边的模拟机构对称设置，所以其酸液入口和出口与左边的模拟机构相反设置，即右边的模拟机构上注射塞14为酸液出口；

所述作业板9上的两个观测玻璃板11顶部均设置视频显微镜探头8，两个视频显微镜探头8之间通过横向连接杆7相互连接，所述横向连接杆7中间部位贯穿转轴701，所述转轴701的两端分别固接至操作壳体1内腔侧壁，所述转轴701一侧的横向连接杆7上转动连接竖向连杆702一端，且竖向连杆702与之对应的另一端转动连接至作业板9表面。

进一步的，所述原料处理检测机构3包括预热器、加热器以及耐酸泵，所述耐酸泵通过管道连接至原料仓2的输出口上，且耐酸泵通过另一根管道依次连接至预热器和加热器上，所述加热器上安装有温度感应器，所述加热器通过管道连至注液接口15，所述注液接口15与加热器连接的管道上安装有入口流量计。

进一步的，所述回料检测机构4包括耐酸泵、出口流量计和冷凝器，所述耐酸泵通过管道与出料接口902连接，所述冷凝器通过管道连接至构成废料处理机构5的废料仓连接。

进一步的，所述废料处理机构5包括废料仓和废料处理系统，所述废料仓通过管道连通至废料处理系统。

进一步的，所述围压腔13的截面为凸字形结构，单岩板17置于用于围成围压腔13的作业板9凸起处。

进一步的，所述观测玻璃板11通过螺钉固接在操作壳体1表面，且操作壳体1与观测玻璃板11的连接处铺设有密封橡胶板。

进一步的，所述横向连接杆7与作业板9相互平行时，竖向连杆702垂直于横向连接杆7和作业板9。

进一步的，所述围压控制检测机构18包括气压泵、气泵控制器以及两个气压计，所述围压腔13底部两侧均设置与其连通的进出气接口1301，所述进出气接口1301通过管道外接气压泵，两个进出气接口1301与外接管道的连接处均安装气压计。

进一步的，所述原料处理检测机构3、回料检测机构4、废料处理机构5、视频显微镜探头8以及围压控制检测机构18均外接至数据分析系统。

进一步的，所述工作方法步骤如下：

a将由地层岩石制成的单岩板17放置在作业板9凸起处，使单岩板17端部与耐酸橡胶垫903表面紧密贴合；

b随后将注射塞14塞入作业板9，使注射塞14端部与单岩板17端部紧密贴合，利用耐酸橡胶垫903和注射塞14端部在水平方向上夹紧单岩板17；

c夹紧单岩板17后，将观测玻璃板11放置在作业板9上，使观测玻璃板11覆盖在单岩板17顶部，利用螺钉将观测玻璃板11固定在作业板9上，使作业板9与观测玻璃板11的连接处充分接触从而密封；

d利用气压泵向围压腔13中充入气体，模拟单岩板17在自然环境中所受到的围压，利用气压计检测围压的大小；

e完成准备工作后，利用耐酸泵将原料仓2内部加热后的酸液泵入平行缝隙中，利用视频显微镜探头8观测单岩板17表面的蚓孔规律，并通过数据分析系统进行分析，得出结论；

f完成实验后，通过回料检测机构4上的耐酸泵将酸液回收至废料处理机构5中进行处理。

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得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。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：包括原料仓(2)、原料处理检测机构(3)、回料检测机构(4)、废料处理机构(5)、围压控制检测机构(18)以及位于操作壳体(1)内部的作业板(9)，所述操作壳体(1)结构为四方体，且其内部中空，操作壳体(1)顶部侧壁以及端侧壁上均开设有外围形状为矩形的操作口(101)，所述作业板(9)位于操作壳体(1)内腔中部，所述作业板(9)沿着长度方向的两侧转动连接至承重架(10)两侧，所述承重架(10)底部固接至操作壳体(1)内腔底部侧壁上的承重台(6)，所述作业板(9)底部一侧转动连接电动推杆(16)一端，所述电动推杆(16)另一端固接至操作壳体(1)内腔底部侧壁，所述作业板(9)表面对称分布有两个模拟机构；

所述模拟机构由观测玻璃板(11)、注射塞(14)以及开设在作业板(9)上的围压腔(13)构成，所述围压腔(13)放置有用于实验的单岩板(17)，且位于单岩板(17)顶部的作业板(9)表面固接有观测玻璃板(11)，所述观测玻璃板(11)与单岩板(17)之间围成平行裂缝(12)，所述注射塞(14)插入作业板(9)一端侧壁，且注射塞(14)一侧端部与单岩板(17)端部紧密贴合，所述注射塞(14)与之对应的另一侧端部两侧均固接有固接耳板(1401)，所述固接耳板(1401)一侧的作业板(9)侧壁上固接有固接台(1403)，贯穿固接耳板(1401)的长脚螺钉(1402)末端螺纹连接至固接台(1403)上的固接腔，所述注射塞(14)表面固接注液接口(15)，所述注液接口(15)与注液细管(1404)连通，且注液细管(1404)埋在注射塞(14)内部，所述注液细管(1404)末端延伸至平行裂缝(12)内部一侧；所述平行裂缝(12)另一侧的作业板(9)上铺设有耐酸橡胶垫(903)，所述耐酸橡胶垫(903)分别与单岩板(17)侧壁和观测玻璃板(11)侧壁紧密贴合，所述平行裂缝(12)一侧的耐酸橡胶垫(903)表面设置出料管(901)，所述出料管(901)末端延伸至作业板(9)表面的出料接口(902)上；

所述作业板(9)上的两个观测玻璃板(11)顶部均设置视频显微镜探头(8)，两个视频显微镜探头(8)之间通过横向连接杆(7)相互连接，所述横向连接杆(7)中间部位贯穿转轴(701)，所述转轴(701)的两端分别固接至操作壳体(1)内腔侧壁，所述转轴(701)一侧的横向连接杆(7)上转动连接竖向连杆(702)一端，且竖向连杆(702)与之对应的另一端转动连接至作业板(9)表面。

2.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述原料处理检测机构(3)包括预热器、加热器以及耐酸泵，所述耐酸泵通过管道连接至原料仓(2)的输出口上，且耐酸泵通过另一根管道依次连接至预热器和加热器上，所述加热器上安装有温度感应器，所述加热器通过管道连至注液接口(15)，所述注液接口(15)与加热器连接的管道上安装有入口流量计。

3.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述回料检测机构(4)包括耐酸泵、出口流量计和冷凝器，所述耐酸泵通过管道与出料接口(902)连接，所述冷凝器通过管道连接至构成废料处理机构(5)的废料仓连接。

4.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述废料处理机构(5)包括废料仓和废料处理系统，所述废料仓通过管道连通至废料处理系统。

5.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述围压腔(13)的截面为凸字形结构，单岩板(17)置于用于围成围压腔(13)的作业板(9)凸起处。

6.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述观测玻璃板(11)通过螺钉固接在操作壳体(1)表面，且操作壳体(1)与观测玻璃板(11)的连接处铺设有密封橡胶板。

7.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述横向连接杆(7)与作业板(9)相互平行时，竖向连杆(702)垂直于横向连接杆(7)和作业板(9)。

8.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述围压控制检测机构(18)包括气压泵、气泵控制器以及两个气压计，所述围压腔(13)底部两侧均设置与其连通的进出气接口(1301)，所述进出气接口(1301)通过管道外接气压泵，两个进出气接口(1301)与外接管道的连接处均安装气压计。

9.根据权利要求1所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法，其特征在于：所述原料处理检测机构(3)、回料检测机构(4)、废料处理机构(5)、视频显微镜探头(8)以及围压控制检测机构(18)均外接至数据分析系统。

10.根据权利要求1-9所述的酸岩反应单岩板裂缝模拟装置以及工作方法得出酸岩反应单岩板裂缝模拟装置工作方法，其特征在于：所述工作方法步骤如下：

a将由地层岩石制成的单岩板(17)放置在作业板(9)凸起处，使单岩板(17)端部与耐酸橡胶垫(903)表面紧密贴合；

b随后将注射塞(14)塞入作业板(9)，使注射塞(14)端部与单岩板(17)端部紧密贴合，利用耐酸橡胶垫(903)和注射塞(14)端部在水平方向上夹紧单岩板(17)；

c夹紧单岩板(17)后，将观测玻璃板(11)放置在作业板(9)上，使观测玻璃板(11)覆盖在单岩板(17)顶部，利用螺钉将观测玻璃板(11)固定在作业板(9)上，使作业板(9)与观测玻璃板(11)的连接处充分接触从而密封；

d利用气压泵向围压腔(13)中充入气体，模拟单岩板(17)在自然环境中所受到的围压，利用气压计检测围压的大小；

e完成准备工作后，利用耐酸泵将原料仓(2)内部加热后的酸液泵入平行缝隙中，利用视频显微镜探头(8)观测单岩板(17)表面的蚓孔规律，并通过数据分析系统进行分析，得出结论；

f完成实验后，通过回料检测机构(4)上的耐酸泵将酸液回收至废料处理机构(5)中进行处理。