CN110685680A - 一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置及方法，所述装置包括储液罐、平流泵、高压储罐、油压机、多角度多裂缝系统、数据采集卡、计算机，所述高压储罐的入口端通过平流泵与储液罐相连，出口端连接多角度多裂缝系统的入口端，多角度多裂缝系统的出口端设有回收系统和真空泵；所述多角度多裂缝系统包括岩板夹持器、岩板，所述岩板设置于岩板夹持器内，2块岩板之间设有一条主裂缝和多条次级裂缝，所述次级裂缝通过管线与回收系统和真空泵相连，所述次级裂缝与主裂缝交界处设有压力传感器；利用本装置可评价不同裂缝尺度下转向酸与固体转向剂协同转向的分流效率、转向时间、转向范围及转向压力变化规律。

Description

一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置及方法

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，具体涉及一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置及方法。

背景技术

石油作为国家战略能源，对其开采效益有着重要的现实意义。酸化压裂是目前国内外油田开发中所广泛采用的一项增产增注措施和重要的完井手段。用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂称为酸化压裂。酸化压裂过程中一方面靠水力作用形成裂缝，另一方面靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可提高底层渗透性，改善地层特性，最终达到使油藏增产的目的。

酸化压裂是油田建产、稳产、增产的关键技术，酸化压裂技术的应用与室内岩板酸液分流效果的测定密切相关。目前转向酸分流效率的评价一般是通过单裂缝导流能力测试系统重复多次测量不同岩板的导流能力，再根据这几组导流能力数据计算转向酸分流效率，这忽略了裂缝与裂缝之间的影响，与实际情况相差很大；目前存在较多的相关单裂缝的导流能力测试装置，现有的酸蚀裂缝酸液分流评价装置多为单一夹持器，在进行多组实验时，需对每次实验进行校正，过程繁琐费时，且在之后的观测中不能直观的看出分流效果，对比性不强。现亟待发明一种能模拟地层温度压力条件的大尺度、多角度、多裂缝系统的酸液分流效果评价装置，在考虑转向酸性能、酸液用量、转向剂(纤维、颗粒)组合方式、粒径、浓度、注入速率等因素影响下，评价不同裂缝尺度下转向酸与固体转向剂协同转向的转向时间、转向范围及转向压力变化规律。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置,可评价不同裂缝尺度下转向酸与固体转向剂协同转向的分流效率、转向时间、转向范围及转向压力变化规律。

本发明采用下述的技术方案：

一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，包括储液罐、平流泵、高压储罐、油压机、多角度多裂缝系统、数据采集卡、计算机，所述高压储罐的入口端通过平流泵与储液罐相连，出口端连接多角度多裂缝系统的入口端，多角度多裂缝系统的出口端设有回收系统和真空泵；

所述多角度多裂缝系统包括岩板夹持器、岩板，所述岩板设置于岩板夹持器内，2块岩板之间设有一条主裂缝和多条次级裂缝，所述次级裂缝通过管线与回收系统和真空泵相连，所述次级裂缝与主裂缝交界处设有压力传感器；

所述多角度多裂缝系统设置在油压机的压板下。

优选的，所述回收系统包括烧杯、天平、回压阀，所述回压阀的一端连接次级裂缝的出口端，另一端连接烧杯，所述烧杯放置于天平上。

优选的，所述天平、压力传感器均通过数据采集卡与计算机相连；所述高压储罐与多角度多裂缝系统连接的管线上设有流量计和压力表。

优选的，所述主裂缝和多条次级裂缝周围设有电加热丝。

一种利用大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，包括以下步骤：

S1、安装好装置后，对装置进行抽真空处理后，将目标酸液放入高压储罐中；

S2、对多角度多裂缝系统施加压力至目标压力，加温至目标温度；

S3、使用目标酸液对多角度多裂缝系统进行驱替；

S4、记录次级裂缝的流量及压力，计算转向酸分流效率；根据流量、压力的变化判断转向酸的转向时间以及转向压力。

一种利用大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，包括以下步骤：

S11、将目标酸液替换为目标酸液和固体转向剂混合体，实验步骤同步骤S1-S4；

S12、实验结束后，打开岩板，测量固体转向剂侵入深度。

优选的，步骤S2中，所述目标压力为10-40MPa，目标温度为70-90℃。

优选的，步骤S3中，所述驱替的驱替流速为3.5ml/min。

本发明的有益效果是：本发明能更准确对转向酸分流效率，转向酸与固体转向剂的协同分流效率作出评价，以及转向压力和转向时间的测试。分流效率、转向压力、转向时间、侵入深度的测试结果，对油田的增产改造有着重要的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明多角度多裂缝系统的结构示意图；

图3为本发明多角度多裂缝系统的主视图；

图4为本发明多角度多裂缝系统和回收系统的结构示意图。

其中，

1—储液罐，2—平流泵，3—高压储罐，4—油压机，5—岩板夹持器，6—多角度多裂缝系统，7—烧杯，8—天平，9—数据采集卡，10—计算机，11—真空泵，12—流量计，13—压力表，14—岩板，15—回压阀，16—电加热丝

20—主裂缝，21—次级裂缝，22—压力传感器

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图4所示，一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，包括储液罐1、平流泵2、高压储罐3、油压机4、多角度多裂缝系统6、数据采集卡9、计算机10，所述平流泵2的下端通过管线连接储液罐1，上端通过管线连接高压储罐3的入口端，高压储罐3的出口端通过管线连接多角度多裂缝系统6的入口端，在其连接的管线上依次设置有流量计12和压力表13；

所述多角度多裂缝系统6包括岩板夹持器5、岩板14，所述岩板14设置于岩板夹持器5内，所述岩板夹持器5由两块扣合在一起的盒状合金板构成，岩板夹持器5的四周设有若干出液孔，出液孔处设有密封圈，岩板14的数量为2两块，结构呈镜像对称结构，每块岩板14上刻凿或者通过铸模的方式设置有次级裂缝沟和主裂缝沟，当2块岩板14合并在一起时便形成了主裂缝20和次级裂缝21，次级裂缝21与主裂缝20交界处设有压力传感器22，所述压力传感器22用于测量目标酸液的转向压力。所述次级裂缝21通过岩板夹持器5上的出液孔与外界连通，即，次级裂缝21通过管线与回收系统和真空泵11相连。

所述主裂缝20和多条次级裂缝21周围设有电加热丝16，电加热丝16埋设在岩板14上的凹槽内，通过电加热丝16对岩板加热，可以真实模拟实际地层的温度，使实验结果更加精确。整个多角度多裂缝系统6放置在油压机4的上下压板之间，上下压板上安装有位移传感器，用于测量多角度多裂缝系统6中次级裂缝21的位移变化情况(次级裂缝缝宽的变化)。

所述多角度多裂缝系统6的出口端通过管线连接设置在其后的回收系统和真空泵11；所述回收系统包括烧杯7、天平8、回压阀15，所述回压阀15的一端连接次级裂缝21的出口端，另一端连接烧杯7，所述真空泵11连接在回压阀15的左端，所述烧杯放置于天平8上。所述天平8、压力传感器22均通过数据采集卡9与计算机10相连。

一种利用大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，包括以下步骤：

转向酸分流效率评价：

S1、安装好装置后，对装置进行抽真空处理后，将目标酸液放入高压储罐3中，所述目标酸液与目标地层使用的酸液配置相同。

S2、将多角度多裂缝系统6放置在油压机4的上下压板之间，使用油压机对多角度多裂缝系统6施加压力至10MPa(根据目标地层实际压力设置)，打开电加热丝(含有温控器)对多角度多裂缝系统6加温至90℃(根据目标地层实际温度设置)；

S3、打开装置上的阀门和平流泵2，将平流泵2的流量设置为3.5ml/min，使用目标酸液对多角度多裂缝系统6进行驱替；

S4、记录单位时间Δt内各条次级裂缝21(4条裂缝)所连接的天平8读数Δm、压力表13读数和出口压力(大气压)；计算转向酸(目标酸液)分流效率；根据流量、压力的变化判断目标酸液的转向时间以及转向压力。实验数据如表1所示。

表1转向酸分流效率评价实验数据采集表

计算方法如下：

根据天平读数，求出目标酸液的流量：

式中Q_i—裂缝的流量，cm³/min；

ρ—目标酸液体系密度，g/m³；

Δt—时间，min；

Δm_i—某天平Δt时间内质量差，g。

计算目标酸液的导流能力：

W_f＝x1-x2 (3)

式中k_i—岩板渗透率，μm²；

W_fi—裂缝缝宽，μm²·cm；

μ—试验温度下目标酸液的粘度，mPa·s；

Δp_i—岩板入口与出口压差(Pi-P5)，kPa；

x1—上位移传感器，mm；

x2—下位移传感器，mm。

目标酸液的分流效率计算如下：

式中(kW_f)_max—最大的导流能力，μm²·cm；

(kW_f)_min—最大的导流能力，μm²·cm；

n—裂缝条数，无量纲；

η—分流效率，无量纲。

根据实验数据采集表及公式(1)-公式(4)，计算出目标酸液的分流效率为：84.42％。

一种利用大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，包括以下步骤：

目标酸液和固体转向剂混合体分流效率评价

S11、将目标酸液替换为目标酸液和固体转向剂混合体，实验步骤同步骤S1-S4；

S12、实验结束后，打开岩板，测量固体转向剂侵入深度。

表2目标酸液和固体转向剂混合体分流效率评价实验数据采集表

根据实验数据采集表及公式(1)-公式(4)，计算出目标酸液的分流效率为：92.25％。

通过两组实验评价，可以很好的说明转向酸和固体转向剂的转向性能。第一组实验转向酸的分流效率为84.42％，说明转向酸具有很好的转向分流效果，第二组实验转向酸与固体转向剂混合体系的分流效率为92.25％，比第一组效率更好，说明固体转向剂有助于转向酸分流，同时能提高转向压力，缩短转向时间，通过控制固体转向剂加量，可以控制固体转向剂的侵入深度，对油田的增产改造有着重要的指导意义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，其特征在于，包括储液罐(1)、平流泵(2)、高压储罐(3)、油压机(4)、多角度多裂缝系统(6)、数据采集卡(9)、计算机(10)，所述高压储罐(3)的入口端通过平流泵(2)与储液罐(1)相连，出口端连接多角度多裂缝系统(6)的入口端，多角度多裂缝系统(6)的出口端设有回收系统和真空泵(11)；

所述多角度多裂缝系统(6)包括岩板夹持器(5)、岩板(14)，所述岩板(14)设置于岩板夹持器(5)内，2块岩板(14)之间设有一条主裂缝(20)和多条次级裂缝(21)，所述次级裂缝(21)通过管线与回收系统和真空泵(11)相连，所述次级裂缝(21)与主裂缝(20)交界处设有压力传感器(22)；

所述多角度多裂缝系统(6)设置在油压机(4)的压板下。

2.根据权利要求1所述的一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，其特征在于，所述回收系统包括烧杯(7)、天平(8)、回压阀(15)，所述回压阀(15)的一端连接次级裂缝(21)的出口端，另一端连接烧杯(7)，所述烧杯放置于天平(8)上。

3.根据权利要求2所述的一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，其特征在于，所述天平(8)、压力传感器(22)均通过数据采集卡(9)与计算机(10)相连；所述高压储罐(3)与多角度多裂缝系统(6)连接的管线上设有流量计(12)和压力表(13)。

4.根据权利要求1所述的一种大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置，其特征在于，所述主裂缝(20)和多条次级裂缝(21)周围设有电加热丝(16)。

5.一种利用权利要求1所述的大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、安装好装置后，对装置进行抽真空处理后，将目标酸液放入高压储罐(3)中；

S2、对多角度多裂缝系统(6)施加压力至目标压力，加温至目标温度；

S3、使用目标酸液对多角度多裂缝系统(6)进行驱替；

S4、记录次级裂缝(21)的流量及压力，计算转向酸分流效率；根据流量、压力的变化判断转向酸的转向时间以及转向压力。

6.一种利用权利要求1所述的大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11、将目标酸液替换为目标酸液和固体转向剂混合体，实验步骤同步骤S1-S4；

S12、实验结束后，打开岩板，测量固体转向剂侵入深度。

7.根据权利要求6所述的大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，其特征在于，步骤S2中，所述目标压力为10-40MPa，目标温度为70-90℃。

8.根据权利要求6所述的大尺寸多角度酸蚀裂缝酸液评价装置的方法，其特征在于，步骤S3中，所述驱替的驱替流速为3.5ml/min。

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