CN112964603B - 一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统及其工作方法，包括注入系统、酸岩反应系统、核磁共振测试系统、废液处理系统、数据采集及处理系统。所述注入系统可调节注入酸液流量；所述酸岩反应系统用于为酸岩反应提供一定温度和压力；所述核磁共振测试系统用于分析岩石裂缝内流体分布及对酸蚀效果实时成像；所述废液回收处理系统用于回收残酸、处理废气。本发明可模拟酸液在裂缝中的径向流动状态，并将核磁共振成像设备与径向流酸岩反应装置联用，实现对岩盘酸蚀状态的实时监测。

Description

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统及其工 作方法

技术领域

本发明涉及一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统及其工作方法，属于油气藏增产措施酸化实验技术领域。

背景技术

酸化及酸压技术是开发低渗碳酸盐岩油藏的主要技术措施。在酸化过程中，酸液与基质反应，形成酸蚀蚓孔，从而沟通弱连通区域，降低油气渗流阻力，减小地层能量在近井地带的损耗；在酸压过程中，酸液通过对裂缝壁面的不均匀刻蚀，形成高导流通道，提高油气渗流能力，增加油气产量。在酸化及酸压过程中，其难点在于酸液的定量化精准设计，而定量酸化设计的关键在于酸蚀蚓孔形成机理及高导流酸蚀裂缝形成机制研究。因此，对酸蚀蚓孔及高导流酸蚀裂缝的形成过程及精细化描述对定量酸化技术至关重要。

目前酸液流动及酸液沿裂缝壁面刻蚀模拟装置多为线性流动，模拟酸液进入地层后在单翼方向上的流动状态；且在对岩石壁面的酸蚀情况及酸液流动状况动态描述时，多为静态表征或通过压力等参数变化进行间接的动态描述。例如，专利CN108645999A发明一种全直径岩芯酸蚀裂缝导流能力的实时动态评价装置，主要是通过对裂缝宽度及进出口两端压差的变化情况实时监测，进行酸蚀裂缝导流能力动态测量，但该装置为单相流动裂缝酸蚀模拟，且不能表征酸液对岩石壁面的不均匀刻蚀情况；专利CN106959265A发明一种模拟酸蚀对碳酸盐岩储层裂缝导流能力影响的实验装置，为多岩盘径向流模拟装置，但对各层吸收酸液量并未计量；专利CN108152183A发明酸蚀裂缝刻蚀形态及导流能力测试方法，虽通过三维激光扫描定量表征酸—岩非均匀刻蚀，但该方式为一种静态描述方式，未能对酸液在岩石表面的流动及导流通道的动态形成过程进行实时表征。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统及其工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，包括注入系统、酸岩反应系统、核磁共振测试系统、废液处理系统、数据采集及处理系统；所述注入系统、酸岩反应系统、废液处理系统依次用管线连通；

所述注入系统用于调节注入酸液流量；所述酸岩反应系统用于为酸岩反应提供一定温度和压力；所述核磁共振测试系统用于分析岩石裂缝内流体分布及对酸蚀过程实时成像；所述废液处理系统用于回收残酸、处理废气；所述数据采集及处理系统用于设置实验参数，采集酸液的压力、流量，并进行图像绘制。

根据本发明优选的，所述注入系统包括恒压恒速平流泵、储酸容器(哈氏合金材质)、清洁容器、泄压容器，所述恒压恒速平流泵通过阀门连接储酸容器、清洁容器一端，储酸容器、清洁容器另一端通过管线连接至酸岩反应系统，清洁容器内存储蒸馏水，储酸容器与酸岩反应系统之间设有泄压容器。

进一步优选的，注入系统还包括加热装置，加热装置为储酸容器外包的加热套，用于加热酸液。

进一步优选的，储酸容器与泄压容器之间的管线上设有流量计，泄压容器与酸岩反应系统之间的管线上设有压力传感器。

根据本发明优选的，所述酸岩反应系统包括径向流动酸岩反应装置、围压跟踪泵、储油容器、泄压管，径向流动酸岩反应装置包括岩盘夹持器和支撑装置；

所述径向流动酸岩反应装置中岩盘夹持器与支撑装置通过转轴连接，通过转轴调节岩盘夹持器角度；岩盘夹持器用于放置岩盘并施加围压提供酸岩反应的空间；岩盘夹持器排液口与废液处理系统连接，支撑装置用于支撑岩盘夹持器；

围压跟踪泵连接至储油容器一端，储油容器另一端连接至岩盘夹持器，储油容器与岩盘夹持器之间设有泄压管，围压跟踪泵通过储油容器为岩盘夹持器提供储层酸岩反应的压力条件。

进一步优选的，岩盘夹持器包括箱体，箱体内设有活塞，活塞上表面设有岩盘卡槽，岩盘卡槽用于固定岩盘，依据不同尺寸岩盘选择使用不同规格的岩盘固定内衬，活塞下方连接液压伸缩杆，液压伸缩杆的油路连接至储油容器，围压跟踪泵用于向液压伸缩杆泵送氟油，进而使液压伸缩杆伸张，驱动活塞上移，泄压管用于排出氟油，卸载围压，活塞设有排液口，排液口与废液处理系统连接，储油容器与岩盘夹持器之间设有压力传感器；

岩盘中心设有通孔，通孔为井眼，通孔内贯穿设置井筒；

活塞上方设有至少一个平行放置的岩盘卡槽，这样箱体内可放置至少两个岩盘，并由活塞的移动带动下面的岩盘上移接触上面的岩盘，并调节岩盘间距，模拟两个油层及多油层的酸化改造过程。

进一步优选的，箱体侧面设有有机玻璃标尺，用于测量两岩板之间距离。

进一步优选的，箱体为无磁材料，活塞为聚四氟乙烯活塞，使用聚四氟乙烯活塞分隔，上部固定岩盘，下部连接液压伸缩杆。

进一步优选的，箱体的长、宽、高的取值范围分别为100-200mm、100-200mm、50-100mm；岩盘为方形时其长、宽、高取值范围分别为50-100mm、50-100mm，高度为5-20mm，井眼尺寸为10-15mm；所述岩盘为全直径岩芯时，其直径与厚度取值范围为90-150mm、5-20mm，井眼尺寸直径为10-15mm。

进一步优选的，箱体的长、宽、高的取值范围分别为150mm、150mm、50mm；岩盘为方形时其长、宽、高为80mm、80mm、10mm，井眼尺寸直径为10mm；岩盘为全直径岩芯时，其厚度为10mm，井眼尺寸直径为10mm。

根据本发明优选的，所述核磁共振测试系统使用现有商用系统，包括磁体单元、射频单元、谱仪单元、供电单元、探头、软件。所述磁体单元用于提供均匀磁场，使原子核产生能级分裂，目前在石油仪器领域用到的场强为0.3T，无法满足致密岩芯的孔隙检测与识别，本发明采用的磁体单元场强0.82T，相对于其他低场核磁共振(场强0.3T)，识别精度高、成像时间短；所述射频单元用于提供射频激励；所述谱仪单元起到数字接收、数模转换、脉冲序列生成、时序控制、频率合成等关键作用；所述供电单元用于为核磁共振测试系统提供加热与电源供给；所述探头用于激励和接收流体信号；所述软件用于处理数据，输出图像。

其中所需设置的成像参数主要包括：

(1)成像系统参数：射频中心频率、射频偏移频率、X轴方向电子匀场、Y轴方向电子匀场、Z轴方向电子匀场、90°软脉冲幅度、180°软脉冲幅度；

(2)视窗及选层参数：频率编码视野、频率编码位置、相位编码视野、相位编码位置、选层编码位置、选层层数、选层层厚及层间距。

(3)脉冲序列参数：翻转角度、重聚翻转角度、累加次数、频率编码步数、相位编码步数、增益大小、回波时间、磁化矢量过零点的时间及软脉冲宽度。

通过调节中心频率的偏移量确定频率编码位置，确定岩板选层位置；通过调节软脉冲脉宽和梯度强度，确定所成像层面的厚度；通过激发不同样品中不同频率的层，确定成像位置；通过调节成像序列中TR时间、TE时间调节成像质量；通过T₂谱曲线表征岩石孔隙及裂缝变化，进而确定酸化效果。

根据本发明优选的，所述废液处理系统包括冷凝器、冷水槽、冷水泵、气液分离器、废气处理器、残酸储集容器，冷凝器一端连接至酸岩反应系统，冷凝器另一端连接至气液分离器，气液分离器分别连接废气处理器、残酸储集容器；

所述冷凝器用于冷却高温混合物；所述冷水泵用于向冷凝器泵送冷水槽内的冷水；所述气液分离器采用重力沉降方式分离气液；所述废气处理器内充填碱液，用于处理反应产生的CO₂、挥发的HCl气体。

进一步优选的，冷凝器与酸岩反应系统之间设有压力传感器。

根据本发明优选的，所述数据采集及处理系统包括压力传感器、流量计、实验控制及数据处理软件，所述实验控制及数据处理软件在Win7以上环境下运行。

直接接触酸液的容器、岩盘夹持器、冷凝器、阀门、气液分离器、废气处理器、管线、传感器的内壁及关键部位采用耐酸的哈氏合金制造。

一种利用上述缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统的工作方法，步骤包括如下：

(1)将岩石(或井下取芯)切割成所需尺寸，并在岩盘表面进行缝洞雕刻，用以模拟目前油气开发领域最为复杂的储层类型—缝洞型油藏，然后将岩盘饱和水，随后将其装入岩盘夹持器，固定岩盘，并将岩盘夹持器密封；

(2)启动围压跟踪泵，向液压伸缩杆中注入氟油，在模拟酸压裂缝壁面溶蚀情况，通过观测侧面标尺，调节注入氟油体积，设置相邻两岩盘端面之间的距离；在模拟酸化酸液在裂缝中酸蚀状况，裂缝使用亲水胶结剂胶结岩盘，并注入氟油并施加一定围压，使岩盘处于储层高压原位状态，随后关闭围压跟踪泵；

(3)开启核磁共振测试系统和数据采集及处理系统；设置磁体单元场强0.82T；

(4)开启注入系统，首先将蒸馏水低速注入岩盘，利用核磁共振测试系统对岩盘进行预扫描，以降低信噪比、提高识别精度为目标，设置成像参数，获取尺寸在0.1～100μm范围内的岩盘表面形态分布；开启数据采集及处理系统，对水驱压力、流量进行处理，采用本领域公知的达西公式计算确定酸蚀前导流能力；

(5)启动废液处理系统，开启冷水泵；

(6)以缩短成像时间为目标，重新设置核磁共振测试系统的成像参数，将配置好的具有一定浓度的酸液倒入储酸容器中，打开加热装置对酸液进行加热；待酸液加热到所需温度，启动恒压恒速平流泵，将酸液泵入酸岩反应系统，并对尺寸在10μm以上的岩盘表面变化进行监测，同时测定T₂谱变化曲线；同时采集驱替压差、驱替流量、驱替时间；驱替压差为驱替酸液时酸液入口与出口间的压力差，驱替流量为驱替酸液的流量；驱替时间为驱替酸液所用时间，驱替体积为驱替时间与驱替流量的乘积；

(7)启动数据采集及处理系统，绘制驱替压差与驱替体积的关系曲线，结合核磁成像下岩石壁面特征进行分析；

(8)关闭储酸容器的阀门，打开清洁容器阀门，同时测定水驱条件下的压差、流量，确定酸蚀后岩盘导流能力；待装置清洁后关闭恒压恒速平流泵，关闭清洁容器的阀门，打开泄压容器的阀门，将压力卸载；

(9)打开酸岩反应系统中泄压管，将施加在岩盘的围压卸载。

本发明的有益效果在于：

(1)现有酸化模拟系统仅能实现岩芯中的酸液线性流动模拟，本发明可模拟酸液在缝洞型油藏中多个缝洞体的沟通以及酸液穿洞过程，双岩盘可以模拟酸液径向流动，这才是储层中的真实流动状态，填补了国内模拟缝洞型油藏酸化酸压过程中酸液及岩石壁面酸蚀状态的空白。

(2)本发明将高场核磁共振成像设备与缝洞型双岩盘酸液径向流动设备联用，对酸化酸压过程进行实时成像，可模拟酸液径向流三维酸压裂缝刻蚀动态过程，解决了现有酸岩反应装置难以实时成像、酸蚀状态描述困难的问题；引入高场强核磁共振系统，实现了酸液流动过程的实时成像监测，核磁共振设备解决了可视化的实时检测问题，高场强下数据点更多，图像更清晰，对岩芯孔隙结构的监测更为精准。可以实时监测酸液边流动、边反应、边滤失、边增粘、边转向的动态酸化过程，并获取海量的实验数据，用以生成二维截面图和三维立体图，将深层酸岩反应的不可视转变为室内实验条件下的可视。采集数据可达万余之多，功能远非现有实验系统所能比拟(现有实验系统测试数据点仅为数十个)，海量数据方能深入分析动态酸化机理并生成三维可视图像。

(3)本发明通过转轴可以实现模拟在不同地层倾角(0-90°)下酸蚀壁面情况。

(4)本发明可模拟酸液在岩盘中径向流动特点，解决现有酸岩反应装置仅模拟酸液单相流动状况。

附图说明

图1是本发明双岩盘缝洞雕刻酸液径向流动实时成像模拟系统结构框图；

图2是本发明的径向流动酸岩反应装置结构示意图一；

图3是本发明的径向流动酸岩反应装置结构示意图二；

图4是本发明的岩盘夹持器结构示意图；

图5是本发明的井筒装置示意图；

图6是本发明的方形岩盘固定内衬。

1、恒压恒速平流泵；2-1、阀门；2-2、阀门；2-3、阀门；2-4、阀门；2-5、阀门；2-6、阀门；2-7、阀门；2-8、阀门；2-9、阀门；2-10、阀门；3、储酸容器；4、清洁容器；5、加热套；6、流量计；7、泄压容器；8-1、压力传感器；8-2、压力传感器；8-3、压力传感器；9、核磁共振测试系统；10-1、岩盘；10-2、岩盘；11、径向流动酸岩反应装置；12、储油容器；13、泄压管；14、围压跟踪泵；15、冷凝器；16、冷水泵；17、冷水槽；18、气液分离器；19、废气处理器；20、残酸储集容器；21、底座；22、箱体；23、箱体固定螺栓；24、上岩盘固定螺栓；25、液压伸缩杆；26、井筒；27、上岩盘卡槽；28、活塞；29、角度固定销；30、角度卡槽；31、排液口；32、下岩盘卡槽；33、玻璃标尺；34、射孔。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，如图1所示，包括注入系统、酸岩反应系统、核磁共振测试系统、废液处理系统、数据采集及处理系统；所述注入系统、酸岩反应系统、废液处理系统依次用管线连通。

所述注入系统用于调节注入酸液流量；所述酸岩反应系统用于为酸岩反应提供一定温度和压力；所述核磁共振测试系统用于分析岩石裂缝内流体分布及对酸蚀过程实时成像；所述废液处理系统用于回收残酸、处理废气；所述数据采集及处理系统用于设置实验参数，采集酸液的压力、流量，并进行图像绘制。

所述注入系统包括恒压恒速平流泵1、储酸容器3(哈氏合金材质)、清洁容器4、泄压容器7，所述恒压恒速平流泵排量0.01～25mL/min，最大泵压40MPa，所述储酸容器、清洁容器及泄压容器容量1L，耐压70MPa；所述恒压恒速平流泵通过阀门连接储酸容器、清洁容器一端，储酸容器、清洁容器另一端通过管线连接至酸岩反应系统，清洁容器内存储蒸馏水，储酸容器与酸岩反应系统之间设有泄压容器。储酸容器与泄压容器之间的管线上设有流量计6，泄压容器与酸岩反应系统之间的管线上设有压力传感器8-1。

所述酸岩反应系统包括径向流动酸岩反应装置11、围压跟踪泵14、储油容器12、泄压管13，径向流动酸岩反应装置包括岩盘夹持器和支撑装置；

所述径向流动酸岩反应装置中岩盘夹持器与支撑装置通过转轴连接，通过转轴调节岩盘夹持器角度，如图2所示，支撑装置为底座21，底座两端设有角度卡槽30，两个角度卡槽间角度为30°，箱体通过转轴和角度固定销29固定在某个角度卡槽上，以调整箱体22与底座的相对夹角；岩盘夹持器用于放置岩盘并施加围压提供酸岩反应的空间；岩盘夹持器排液口与废液处理系统连接，支撑装置用于支撑岩盘夹持器。

围压跟踪泵连接至储油容器一端，储油容器另一端连接至岩盘夹持器，储油容器与岩盘夹持器之间设有泄压管，围压跟踪泵通过储油容器为岩盘夹持器提供储层酸岩反应的压力条件，储油容器与径向流动酸岩反应装置之间设有压力传感器8-2。

酸岩反应系统中径向流动酸岩反应装置位于核磁共振测试系统9的U形腔内。

根据本发明优选的，所述核磁共振测试系统使用现有商用系统，包括磁体单元、射频单元、谱仪单元、供电单元、探头、软件。所述磁体单元包括稀土永磁体、匀场线圈、磁体箱，场强0.82±0.05T,磁体均匀度≤50ppm；所述磁体单元用于提供均匀磁场，使原子核产生能级分裂，目前在石油仪器领域用到的场强为0.3T，无法满足致密岩芯的孔隙检测与识别，本发明采用的磁体单元场强0.82T，相对于其他低场核磁共振(场强0.3T)，识别精度高、成像时间短；所述射频单元包括射频功率放大器、前置放大器、射频单元柜，峰值输出不小于200W，要求功率稳定；所述射频单元用于提供射频激励；所述谱仪单元起到数字接收、数模转换、脉冲序列生成、时序控制、频率合成等关键作用；所述谱仪单元包括工业控制计算机、时钟控制器(CLK)、脉冲序列发生器(PSG)、直接数字频率合成源(DDS)、数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)；所述供电单元温度控制仪、加热系统、供电系统；所述探头包括60mm探头、25mm探头；所述供电单元用于为核磁共振测试系统提供加热与电源供给；所述探头用于激励和接收流体信号；所述软件包括成像软件、滤波软件、三维重构软件；所述软件用于处理数据，输出图像。

其中所需设置的成像参数主要包括：

(1)成像系统参数：射频中心频率、射频偏移频率、X轴方向电子匀场、Y轴方向电子匀场、Z轴方向电子匀场、90°软脉冲幅度、180°软脉冲幅度；

(2)视窗及选层参数：频率编码视野、频率编码位置、相位编码视野、相位编码位置、选层编码位置、选层层数、选层层厚及层间距。

(3)脉冲序列参数：翻转角度、重聚翻转角度、累加次数、频率编码步数、相位编码步数、增益大小、回波时间、磁化矢量过零点的时间及软脉冲宽度。

通过调节中心频率的偏移量确定频率编码位置，确定岩板选层位置；通过调节软脉冲脉宽和梯度强度，确定所成像层面的厚度；通过激发不同样品中不同频率的层，确定成像位置；通过调节成像序列中TR时间、TE时间调节成像质量；通过T₂谱曲线表征岩石孔隙及裂缝变化，进而确定酸化效果。

所述废液处理系统包括冷凝器15、冷水槽17、冷水泵16、气液分离器18、废气处理器19、残酸储集容器20，所述残酸储集容器容积为50L，采用塑料桶，所述冷凝器15采用蛇管式螺旋结构，外加冷循环水套式结构，冷凝器一端连接至酸岩反应系统，冷凝器另一端连接至气液分离器，气液分离器分别连接废气处理器、残酸储集容器。

所述冷凝器用于冷却高温混合物；所述冷水泵用于向冷凝器泵送冷水槽内的冷水，冷水泵最大泵压5MPa。所述气液分离器采用重力沉降方式分离气液，气体由上出口流出，液体由下出口流出；所述废气处理器内充填质量浓度为10％的NaOH溶液，用于处理反应产生的CO₂、挥发的HCl气体。冷凝器与酸岩反应系统之间设有压力传感器8-3。

所述数据采集及处理系统包括压力传感器、流量计、实验控制及数据处理软件，压力传感器量程为10MPa，精度为0.1％FS，附带压力数显二次仪表。压力数显二次仪表为四位半，带RS232接口，可实现与计算机联网。流量计选用耐腐耐酸碱全四氟流量计，管道口径为Φ5mm，流量1.5L/h，工作压力0～10MPa，升质温度：-10°～180°，精确度为±0.5％，壳体材质为不锈钢，供电电源：内电源3v，外电5v～24v，输出信号为脉冲信号4～20mA。所述实验控制及数据处理软件在Win7以上环境下运行。

粗管线外径为5mm。阀门最大承压为7MPa。阀门采用哈氏合金，可承受工作温度下的强酸碱腐蚀。

实施例2：

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其结构如实施例1所述，所不同的是，注入系统还包括加热装置，加热装置为储酸容器外包的加热套5，用于加热酸液。

实施例3：

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其结构如实施例2所述，所不同的是，岩盘夹持器包括箱体22，箱体内设有活塞28，活塞上表面设有下岩盘卡槽32，下岩盘卡槽用于固定岩盘10-1，依据不同尺寸岩盘选择使用不同规格的岩盘固定内衬，活塞下方连接液压伸缩杆25，液压伸缩杆的油路连接至储油容器，围压跟踪泵用于向液压伸缩杆泵送氟油，进而使液压伸缩杆伸张，驱动活塞上移，泄压管用于排出氟油，卸载围压，活塞设有排液口31，排液口与废液处理系统连接，储油容器与岩盘夹持器之间设有压力传感器8-2。

岩盘中心设有通孔，通孔为井眼，通孔内贯穿设置井筒26，井筒上有射孔34；

活塞上方设有一个平行放置的上岩盘卡槽27，上岩盘卡槽内设有岩盘10-2，这样箱体内共可放置两个岩盘，并由活塞的移动带动下面的岩盘上移接触上面的岩盘，并调节岩盘间距，模拟两个油层及多油层的酸化改造过程。

箱体的长、宽、高的取值范围分别为150mm、150mm、50mm；可放置岩盘直径为90-150mm，单岩盘厚度为10mm；所述井筒壁面分布4个射孔，井筒长度为15mm，外径为10mm，内径5mm；上部一六边形卡冒；所述围压跟踪泵最大泵压50MPa，精度0.1MPa。

实施例4：

一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其结构如实施例3所述，所不同的是，箱体侧面设有有机玻璃标尺33，用于测量两岩板之间距离。

箱体为无磁材料，活塞为聚四氟乙烯活塞，使用聚四氟乙烯活塞分隔，上部固定岩盘，下部连接液压伸缩杆。

实施例5：

一种利用实施例4所述缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统的工作方法，步骤包括如下：

(1)将岩石(或井下取芯)切割成所需尺寸，其直径为100mm，高度为10mm，并在岩盘表面进行缝洞雕刻，用以模拟目前油气开发领域最为复杂的储层类型—缝洞型油藏，然后将岩盘饱和水，在岩盘端面涂抹亲水胶结剂，随后将其装入岩盘夹持器，固定岩盘，并将岩盘夹持器密封；

(2)启动围压跟踪泵，打开阀门2-8和2-6，向液压伸缩杆中注入氟油，在模拟酸压裂缝壁面溶蚀情况，通过观测侧面玻璃标尺，调节注入氟油体积，设置相邻两岩盘端面之间的距离；在模拟酸化酸液在裂缝中酸蚀状况，裂缝使用亲水胶结剂胶结岩盘，并注入氟油并施加一定围压0.5MPa，使岩盘紧密接触，使岩盘处于储层高压原位状态，随后关闭围压跟踪泵；

(3)开启核磁共振测试系统和数据采集及处理系统；设置磁体单元场强0.82T；

(4)开启注入系统，启动恒压恒速平流泵，设置流速为1mL/min，关闭阀2-1、2-3，开启阀2-2、2-4，将蒸馏水低速注入岩盘，利用核磁共振测试系统对岩盘进行预扫描，以降低信噪比、提高识别精度为目标，设置成像参数，获取尺寸在0.1～100μm范围内的岩盘表面形态分布；开启数据采集及处理系统，对水驱压力、流量进行处理，采用本领域公知的达西公式计算确定酸蚀前导流能力；

(5)启动废液处理系统，开启冷水泵；打开阀门2-9、2-10；

(6)以缩短成像时间为目标，重新设置核磁共振测试系统的成像参数，将配置好的具有一定浓度的酸液倒入储酸容器中，打开加热装置对酸液进行加热；待酸液加热到90℃，启动恒压恒速平流泵，以1mL/min的流速将酸液泵入酸岩反应系统，并对尺寸在10μm以上的岩盘表面变化进行监测；同时测定T₂谱变化曲线；同时采集驱替压差、驱替流量、驱替时间；驱替压差为驱替酸液时酸液入口与出口间的压力差，驱替流量为驱替酸液的流量；驱替时间为驱替酸液所用时间，驱替体积为驱替时间与驱替流量的乘积；

(7)启动数据采集及处理系统，绘制驱替压差与驱替体积的关系曲线，结合核磁成像下岩石壁面特征进行分析；

(8)关闭阀门2-1和2-3，打开阀门2-2和2-4，同时测定在流速为1mL/min的水驱条件下的压差、流量，确定酸蚀后岩盘导流能力；待装置清洁后关闭恒压恒速平流泵，关闭清洁容器的阀门，打开泄压阀阀门2-5，将压力卸载；

(9)关闭阀门2-6，打开阀2-7，打开酸岩反应系统中泄压管，将施加在岩盘的围压卸载。

Claims (6)

1.一种缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其特征在于，包括注入系统、酸岩反应系统、核磁共振测试系统、废液处理系统、数据采集及处理系统；所述注入系统、酸岩反应系统、废液处理系统依次用管线连通；

所述注入系统用于调节注入酸液流量；所述酸岩反应系统用于为酸岩反应提供温度和压力；所述核磁共振测试系统用于分析岩石裂缝内流体分布及对酸蚀过程实时成像；所述废液处理系统用于回收残酸、处理废气；所述数据采集及处理系统用于设置实验参数，采集酸液的压力、流量，并进行图像绘制；

所述注入系统包括恒压恒速平流泵、储酸容器、清洁容器、泄压容器，所述恒压恒速平流泵通过阀门连接储酸容器、清洁容器一端，储酸容器、清洁容器另一端连接至酸岩反应系统，清洁容器内存储蒸馏水，储酸容器与酸岩反应系统之间设有泄压容器；注入系统还包括加热装置，加热装置为储酸容器外包的加热套，用于加热酸液；

储酸容器与泄压容器之间的管线上设有流量计，泄压容器与酸岩反应系统之间的管线上设有压力传感器；

所述酸岩反应系统包括径向流动酸岩反应装置、围压跟踪泵、储油容器、泄压管，径向流动酸岩反应装置包括岩盘夹持器和支撑装置；所述径向流动酸岩反应装置中岩盘夹持器与支撑装置通过转轴连接，通过转轴调节岩盘夹持器角度；岩盘夹持器用于放置岩盘并施加围压提供酸岩反应的空间；岩盘夹持器排液口与废液处理系统连接，支撑装置用于支撑岩盘夹持器；围压跟踪泵连接至储油容器一端，储油容器另一端连接至岩盘夹持器，储油容器与岩盘夹持器之间设有泄压管，围压跟踪泵通过储油容器为岩盘夹持器提供储层酸岩反应的压力条件；

岩盘夹持器包括箱体，箱体内设有活塞，活塞上表面设有岩盘卡槽，岩盘卡槽用于固定岩盘，活塞下方连接液压伸缩杆，液压伸缩杆的油路连接至储油容器，活塞设有排液口，排液口与废液处理系统连接，储油容器与岩盘夹持器之间设有压力传感器；岩盘中心设有通孔，通孔为井眼，通孔内贯穿设置井筒；活塞上方设有至少一个平行放置的岩盘卡槽；

箱体侧面设有玻璃标尺。

2.根据权利要求1所述的缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其特征在于，箱体为无磁材料，活塞为聚四氟乙烯活塞；

箱体的长、宽、高的取值范围分别为100-200mm、100-200mm、50-100mm；岩盘为方形时其长、宽、高取值范围分别为50-100mm、50-100mm，高度为5-20mm，井眼尺寸为10-15mm；所述岩盘为全直径岩芯时，其直径与厚度取值范围为90-150mm、5-20mm，井眼尺寸直径为10-15mm。

3.根据权利要求2所述的缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其特征在于，箱体的长、宽、高的取值范围分别为150mm、150mm、50mm；岩盘为方形时其长、宽、高为80mm、80mm、10mm，井眼尺寸直径为10mm；岩盘为全直径岩芯时，其厚度为10mm，井眼尺寸直径为10mm。

4.根据权利要求1所述的缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其特征在于，所述废液处理系统包括冷凝器、冷水槽、冷水泵、气液分离器、废气处理器、残酸储集容器，冷凝器一端连接至酸岩反应系统，冷凝器另一端连接至气液分离器，气液分离器分别连接废气处理器、残酸储集容器；

所述冷凝器用于冷却高温混合物；所述冷水泵用于向冷凝器泵送冷水槽内的冷水；所述气液分离器采用重力沉降方式分离气液；所述废气处理器内充填碱液，用于处理反应产生的CO₂、挥发的HCl气体；

冷凝器与酸岩反应系统之间设有压力传感器。

5.根据权利要求4所述的缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统，其特征在于，所述数据采集及处理系统包括压力传感器、流量计、实验控制及数据处理软件，所述实验控制及数据处理软件在Win7以上环境下运行。

6.一种利用权利要求5所述缝洞雕刻多岩盘酸液径向流动实时成像模拟系统的工作方法，步骤包括如下：

(1)将岩石切割成所需尺寸，并在岩盘表面进行缝洞雕刻，然后将岩盘饱和水，随后将其装入岩盘夹持器，固定岩盘，并将岩盘夹持器密封；

(2)启动围压跟踪泵，向液压伸缩杆中注入氟油，在模拟酸压裂缝壁面溶蚀情况，通过观测侧面标尺，调节注入氟油体积，设置相邻两岩盘端面之间的距离；在模拟酸化酸液在裂缝中酸蚀状况，裂缝使用亲水胶结剂胶结岩盘，并注入氟油并施加一定围压，使岩盘处于储层高压原位状态，随后关闭围压跟踪泵；

(3)开启核磁共振测试系统和数据采集及处理系统；设置磁体单元场强0.82T；

(4)开启注入系统，首先将蒸馏水低速注入岩盘，利用核磁共振测试系统对岩盘进行预扫描，设置成像参数，获取尺寸在0.1～100μm范围内的岩盘表面形态分布；开启数据采集及处理系统，对水驱压力、流量进行处理，确定酸蚀前导流能力；

(5)启动废液处理系统，开启冷水泵；

(6)以缩短成像时间为目标，重新设置核磁共振测试系统的成像参数，将配置好的具有一定浓度的酸液倒入储酸容器中，打开加热装置对酸液进行加热；待酸液加热到所需温度，启动恒压恒速平流泵，将酸液泵入酸岩反应系统，并对尺寸在10μm以上的岩盘表面变化进行监测，同时测定T₂谱变化曲线；同时采集驱替压差、驱替流量、驱替时间；驱替压差为驱替酸液时酸液入口与出口间的压力差，驱替流量为驱替酸液的流量；驱替时间为驱替酸液所用时间，驱替体积为驱替时间与驱替流量的乘积；

(7)启动数据采集及处理系统，绘制驱替压差与驱替体积的关系曲线，结合核磁成像下岩石壁面特征进行分析；

(8)关闭储酸容器的阀门，打开清洁容器阀门，同时测定水驱条件下的压差、流量，确定酸蚀后岩盘导流能力；待装置清洁后关闭恒压恒速平流泵，关闭清洁容器的阀门，打开泄压容器的阀门，将压力卸载；

(9)打开酸岩反应系统中泄压管，将施加在岩盘的围压卸载。

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