CN112983372A - 一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法 - Google Patents

一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法。该方法包括:准备酸液、实现裂缝模拟所需岩板,称量酸蚀前岩板质量,记录岩板模拟的裂缝的形状数据;使用岩板、酸液进行定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间、称量酸蚀后岩板质量;根据酸蚀前后岩板质量、驱替时间及裂缝形状数据,结合岩板岩石与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸岩反应动力学参数氢离子有效传质系数;根据氢离子有效传质系数结合酸液量及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间;根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速计算酸蚀裂缝有效长度。该实验方法能够测试碳酸盐岩储层酸压酸蚀裂缝有效长度,为碳酸盐岩储层酸压方案制定、设计优化、现场实施和改造效果评价提供指导依据。

Description

一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法
技术领域
本发明属于油气藏勘探开发技术领域,具体涉及一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法。
背景技术
酸化压裂技术是碳酸盐岩储层最主要的储层增产措施,酸蚀裂缝延伸长度是评价酸化压裂效果的重要指标,也是设计和优化酸化压裂施工的重要依据。酸化压裂是在高于地层破裂压力下用酸液作为压裂液,进行不加支撑剂的压裂,依靠酸液的溶蚀作用将裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面,以使停泵卸压后的裂缝壁面不会完全闭合。
酸液浓度随着裂缝的不断深入而逐渐降低,将酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离,定义为酸蚀裂缝延伸长度,简称酸蚀缝长。室内实验、理论模拟和现场实践均证实,酸蚀缝长受酸压工艺、酸液体系(反应速度、滤失)、酸液用量、酸液浓度、酸液注入速率、反应地层温度、反应裂缝宽度以及地层矿物组分等影响。
现有的酸蚀裂缝模拟均以获取裂缝形态特征及裂缝导流能力为目的,例如CN108152183A公开了一种酸蚀裂缝刻蚀形态及导流能力测试方法,但是并未提及对于酸蚀缝长获取的方法。
现有的酸蚀裂缝模拟所使用的岩板,为端面带有弧度的长方体岩板,尺寸较小,不能很好地模拟实际现场酸压施工过程中张性酸蚀裂缝的形成过程,模拟实验的代表性不强。
因此需要提出一种具有实际意义的酸蚀裂缝延伸长度的获取方法,能够定量反映酸岩反应作用距离,真实模拟现场酸压施工情况,为酸压设计提供指导依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法,能够定量反映酸岩反应作用距离,为碳酸盐岩储层酸压方案制定、设计优化、现场实施和改造效果评价提供指导依据。
为了实现上述目的,本发明提供了一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法,其中,该方法包括:
1)、准备酸液,准备实现裂缝模拟所需的岩板,称量岩板质量记为酸蚀前岩板的质量,记录岩板模拟的裂缝的形状数据;其中裂缝形状数据包括缝长、缝宽、缝高;
2)、使用所述岩板、所述酸液进行定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间、称量驱替后岩板的质量记为酸蚀后岩板的质量;
3)、根据酸蚀前后岩板的质量、驱替时间以及岩板中的裂缝形状数据结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸岩反应动力学参数氢离子有效传质系数;
4)根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数,结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间;
5)根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸液有效作用距离即酸蚀裂缝有效长度。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,所述岩板的数量为两块,两块岩板通过间隔特定距离实现裂缝模拟;其中,两块岩板间的间隔距离即为裂缝的缝宽。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,步骤2)进行定排量酸液驱替后进行水驱替,此时,称量驱替后岩板的质量为称量水驱替后岩板的质量。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,所述驱替过程在围压下进行。围压值的可以根据实际地层情况及预测需要进行设定。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,所述步骤3)通过如下步骤实现:根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及裂缝的形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板;根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r;根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及岩板的裂缝形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板的计算公式为:
Figure BDA0002298560830000021
其中,A=H·S;r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);m1为酸蚀前岩板的质量,kg;m2为酸蚀前岩板的质量,kg;A为裂缝的面积,m2;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r的计算公式为:
Figure BDA0002298560830000031
其中,R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);MW岩板为岩板摩尔质量,kg/kmol;n为岩板与酸反应方程式中的摩尔配比即岩板与酸反应方程式中酸的配平系数除以岩板的配平系数,无量纲。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc的计算公式为:
Figure BDA0002298560830000032
其中,kc为氢离子传质系数,m/s;R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);MW为酸摩尔质量,kg/kmol;ρ为酸液密度,kg/m3;C为裂缝中酸液的浓度质量百分数,无量纲;Cs为裂缝表面处酸液的浓度质量百分数,无量纲。更优选地,将C-Cs等效为C,则
Figure BDA0002298560830000033
由于碳酸盐岩酸岩反应速度由传质控制,酸液浓度远高于裂缝岩石表面的酸液浓度,可将表面浓度忽略,因此可以将C-Cs等效为C。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间的公式为:
Figure BDA0002298560830000034
其中,Q为酸液注入排量,m3/s;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;te为酸液有效消耗时间,s;kc为氢离子传质系数,m/s;A=H·S为裂缝的面积,m2;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸液有效作用距离即酸蚀裂缝有效长度的计算公式为:
L=V·te
其中,L为酸液有效作用距离,m;V为酸液在裂缝中的流速,m/s;te为酸液有效消耗时间,s;更优选地,根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸液有效作用距离即酸蚀裂缝有效长度的计算公式为:
Figure BDA0002298560830000041
其中,L为酸液有效作用距离,m;Q为酸液排量,m3/s;w为裂缝的宽,m;H为裂缝的高,m;te为酸液有效消耗时间,s。
在一具体实施方式中,酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法包括:
1)、准备室内模拟所需酸液,准备实现裂缝模拟所需的两块岩板,两块岩板通过间隔2-6mm距离实现裂缝模拟,其中,两块岩板间的间隔距离即为裂缝的缝宽;称量岩板质量记为酸蚀前岩板的质量,记录岩板的裂缝的形状数据;其中裂缝形状数据包括缝长、缝宽、缝高;
2)、将岩板固定至驱替装置内并施加围压;使用所述酸液进行定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间;然后进行后续水驱替,称量水驱替后岩板的质量记为酸蚀后岩板的质量;
3)、根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及裂缝的形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000042
其中,A=H·S
根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000043
根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000051
其中,r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);m1为酸蚀前岩板的质量,kg;m2为酸蚀前岩板的质量,kg;A为裂缝的面积,m2;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);MW岩板为岩板摩尔质量,kg/kmol;n为岩板与酸反应方程式中的摩尔配比即岩板与酸反应方程式中酸的配平系数除以岩板的配平系数,无量纲;kc为氢离子传质系数,m/s;MW为酸摩尔质量,kg/kmol;ρ为酸液密度,kg/m3;C为裂缝中酸液的浓度质量百分数,无量纲;
4)根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数kc结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000052
其中,Q为酸液注入排量,m3/s;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;其中,te为酸液有效消耗时间,s;kc为氢离子传质系数,m/s;A=H·S为裂缝的面积,m2;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;
5)根据酸液有效消耗时间te结合酸液在裂缝中的流速以及裂缝的形状数据确定酸液有效作用距离即酸蚀裂缝延伸长度,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000053
其中,L为酸液有效作用距离,m;Q为酸液排量,m3/s;w为裂缝的宽,m;H为裂缝的高,m;te为酸液有效消耗时间,s。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,岩板在酸液驱替前后分别进行三维激光扫描,从而对酸液非均匀刻蚀行为进行形象表征,真实模拟酸液非均匀刻蚀裂缝壁面。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,所述缝宽为2-6mm。裂缝宽度可以根据实际酸压施工形成的裂缝宽度换算到实验室尺度确定的到。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,所述岩板的尺寸能使酸液驱替时出口端和入口段酸液浓度有显著变化,具体地岩板的尺寸能使酸液驱替时入口端酸液和出口端酸液的质量浓度差(入口端酸液质量浓度-出口端酸液质量浓度)在2%以上。更优选地,选用尺寸为长800-1200mm,宽80-120mm,高10-30mm的岩板,例如选用长1000mm,宽100mm,高20mm的岩板。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,优选地,步骤2)进行定排量酸液驱替前通过水驱替检查驱替流程有无滴漏。有助于保证得到的酸蚀裂缝有效长度的准确性。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,酸液可以为胶凝酸、转向酸、自生酸等酸压用酸液,但不限于此。酸液种类的选择根据实际情况确定。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,驱替过程可以将岩板固定在岩板夹持器中进行,但不限于此。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,岩板可以为白云岩岩板、石灰岩岩板等,但不限于此;岩板种类的选择根据实际地层情况确定。
在上述酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法中,排量可以根据实际矿场情况及室内模拟的需要等进行设定。
本发明提供的技术方案首次实现了在裂缝岩板酸蚀实验的基础上结合计算对酸蚀裂缝有效长度进行预测,为实际油气储层酸压改造中酸液体系和酸压工艺的选择提供指导,对提高油气井酸压改造效果具有重要意义。同时本发明提供的技术方案较为便捷且成本低廉,应用范围广,可获取不同酸压参数条件下的酸蚀裂缝延伸长度,在油气藏勘探开发中具有较好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中岩板流体通道示意图。
图2A为酸蚀前第一岩板的三维激光扫描形态图。
图2B为酸蚀前第二岩板的三维激光扫描形态图。
图2C为图2A、图2B的标尺图(即某一与岩板底面平行的平面到岩板表面的距离,反应了岩板表面的起伏程度即岩板的刻蚀形态,值的单位为mm)。
图3A为酸蚀后第一岩板的三维激光扫描形态图。
图3B为酸蚀后第二岩板的三维激光扫描形态图。
图3C为图3A、图3B的标尺图(即某一与岩板底面平行的平面到岩板表面的距离,反应了岩板表面的起伏程度即岩板的刻蚀形态,值的单位为mm)。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法,该方法用以预测使用质量浓度20%的盐酸酸液体系在白云岩地层中进行酸压时的酸蚀裂缝延伸长度预测,该方法包括:
1)、准备室内模拟所需酸液具体为:根据所需浓度的酸液体系计算盐酸用量,采用质量浓度为31%的工业盐酸配置所需浓度的盐酸酸液体系,并将所述酸液体系倒入活塞容器中;
准备实现裂缝模拟所需的岩板具体为:准备两块白云岩岩板分别记为第一岩板和第二岩板,记号笔标清岩板进出口端方向;采用激光扫描系统获取第一岩板和第二岩板酸蚀前的表面形态数据(具体参见图2A-图2C);称量岩板质量记为酸蚀前岩板的质量,记录岩板的尺寸:长100厘米即为缝长,宽10厘米即为缝高,高2厘米;将第一岩板、第二岩板采用岩板夹持器固定,采用钢条固定两块岩板间隔5mm距离实现裂缝模拟(岩板流体通道即模拟的裂缝如图1所示),其中,两块岩板间的间隔距离即为裂缝的缝宽;
2)、连接好驱替装置,启动闭合压力泵,将围压加至2MPa后停泵,打开清水阀门,低排量启动注入泵,待出口端有清水排出后,检查流程有无滴漏,确保无滴漏后停泵,如有滴漏则停泵整改;
使用步骤1)所述的酸液体系进行120ml/min(即2×10-5m3/s)定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间为180s;
驱替出口收集到的酸液的质量浓度为16.42%,则入口端酸液和出口端酸液的浓度差在2%以上;
酸液驱替后进行后续水驱替顶替流程内剩余酸液,待出液端有清水排出后停泵,拆卸夹持器取出岩板,将岩板用清水冲洗干净,称量岩板的质量记为酸蚀后岩板的质量;采用激光扫描系统获取两块岩板酸蚀后的表面形态(具体参见图3A-图3C);
3)、根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及裂缝的形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000081
其中,A=H·S
根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000082
根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000083
其中,r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);m1为酸蚀前岩板的质量,kg;m2为酸蚀前岩板的质量,kg;A为裂缝的面积,m2;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);MW岩板为岩板摩尔质量,kg/kmol;n为岩板与酸反应方程式中的摩尔配比即岩板与酸反应方程式中酸的配平系数除以岩板的配平系数,无量纲;kc为氢离子传质系数,m/s;MW为酸摩尔质量,kg/kmol;ρ为酸液密度,kg/m3;C为裂缝中酸液质量百分数,无量纲;
根据白云岩与酸反应方程式:MgCa(CO3)2+4HCL=MgCl2+CaCl2+2H2O+2CO2,n=4;
4)根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数kc结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000084
其中,Q为酸液注入排量,m3/s;t为驱替时间(注入酸液时间)即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;te为酸液有效消耗时间,min;kc为氢离子传质系数,m/s;A=H·S为裂缝的面积,m2;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;
5)根据酸液有效消耗时间te结合酸液在裂缝中的流速确定酸液有效作用距离即酸蚀裂缝延伸长度,计算公式为:
Figure BDA0002298560830000091
其中,L为酸液有效作用距离,m;Q为酸液排量,m3/min;w为裂缝的宽,m;H为裂缝的高,m;te为酸液有效消耗时间,min。获取的具体参数请参见表1,计算得到的具体数值参见表2。
表1
参数 数值
酸蚀前岩板的质量m<sub>1</sub>,kg 5.329
酸蚀后岩板的质量m<sub>2</sub>,kg 5.136
酸液驱替时间t,s 180
岩板摩尔质量MW<sub>岩板</sub>,kg/kmol 184.31
酸摩尔质量MW<sub>酸</sub>,kg/kmol 36.46
裂缝的高H,m 0.1
裂缝的长S,m 1.0
裂缝的宽w,m 0.005
裂缝中酸液质量百分数,无量纲 20%
酸液密度ρ<sub>酸</sub>,kg/m<sup>3</sup>; 1100
酸液排量Q,m<sup>3</sup>/s; 2×10<sup>-5</sup>
表2
参数 数值
岩板溶蚀速率r<sub>岩板</sub>,kg/(m<sup>2</sup>·s) 5.3595×10<sup>-3</sup>
酸液反应速率R<sub>酸</sub>,kmol/(m<sup>2</sup>·s) 1.1632×10<sup>-4</sup>
氢离子传质系数k<sub>c</sub>,m/s 1.9298×10<sup>-5</sup>
酸液有效消耗时间t<sub>e</sub>,min 15.54
酸液有效作用距离L,m 37.31
由图2A-图2C、图3A-图3C可以看出酸作用后岩板表现出了较明显的非均匀刻蚀形态,存在较深的溶蚀凹坑和清晰的柱状支撑点。
以上实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法,其中,该方法包括:
1)、准备酸液,准备实现裂缝模拟所需的岩板,称量岩板质量记为酸蚀前岩板的质量,记录岩板模拟的裂缝的形状数据;其中裂缝形状数据包括缝长、缝宽、缝高;
2)、使用所述岩板、所述酸液进行定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间、称量驱替后岩板的质量记为酸蚀后岩板的质量;
3)、根据酸蚀前后岩板的质量、驱替时间以及岩板裂缝形状数据,结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸岩反应动力学参数氢离子有效传质系数;
4)根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数,结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间;
5)根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸蚀裂缝有效长度。
2.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,所述岩板的数量为两块,两块岩板通过间隔特定距离实现裂缝模拟;其中,两块岩板间的间隔距离即为裂缝的缝宽。
3.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,步骤2)进行定排量酸液驱替后进行水驱替,此时,称量驱替后岩板的质量为称量水驱替后岩板的质量。
4.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,所述驱替过程在围压下进行。
5.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,步骤3)通过如下步骤实现:根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及裂缝的形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板;根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r;根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc
6.根据权利要求5所述的实验测试方法,其中,根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及岩板的裂缝形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板的计算公式为:
Figure FDA0002298560820000011
其中,A=H·S;r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);m1为酸蚀前岩板的质量,kg;m2为酸蚀前岩板的质量,kg;A为裂缝的面积,m2;t为驱替时间,即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m。
7.根据权利要求5所述的实验测试方法,其中,根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r的计算公式为:
Figure FDA0002298560820000021
R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);MW岩板为岩板摩尔质量,kg/kmol;n为岩板与酸反应方程式中的摩尔配比,即岩板与酸反应方程式中酸的配平系数除以岩板的配平系数,无量纲。
8.根据权利要求5所述的实验测试方法,其中,根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc的计算公式为:
Figure FDA0002298560820000022
kc为氢离子传质系数,m/s;R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);MW为酸摩尔质量,kg/kmol;ρ为酸液密度,kg/m3;C为裂缝中酸液的浓度质量百分数,无量纲;Cs为裂缝表面处酸液的浓度质量百分数,无量纲。
9.根据权利要求8所述的实验测试方法,其中,将C-Cs等效为C,即
Figure FDA0002298560820000023
10.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间的公式为:
Figure FDA0002298560820000024
其中,Q为酸液注入排量,m3/s;t为驱替时间,即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;te为酸液有效消耗时间,s;kc为氢离子传质系数,m/s;A=H·S为裂缝的面积,m2;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m。
11.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸蚀裂缝有效长度的计算公式为:
L=V·te
其中,L为酸液有效作用距离,m;V为酸液在裂缝中的流速,m/s;te为酸液有效消耗时间,s。
12.根据权利要求11所述的实验测试方法,其中,根据酸液有效消耗时间结合酸液在裂缝中的流速确定酸蚀裂缝有效长度的计算公式为:
Figure FDA0002298560820000031
其中,L为酸液有效作用距离,m;Q为酸液排量,m3/s;w为裂缝的宽,m;H为裂缝的高,m;te为酸液有效消耗时间,s。
13.根据权利要求1所述的实验测试方法,其中,该酸蚀裂缝有效长度的实验测试方法包括以下具体步骤:
1)、准备室内模拟所需酸液,准备实现裂缝模拟所需的两块岩板,两块岩板通过间隔2-6mm距离实现裂缝模拟,其中,两块岩板间的间隔距离即为裂缝的缝宽;称量岩板质量记为酸蚀前岩板的质量,记录岩板的裂缝的形状数据;其中裂缝形状数据包括缝长、缝宽、缝高;
2)、将岩板固定至驱替装置内并施加围压;使用所述酸液进行定排量酸液驱替,记录酸液驱替时间;然后进行后续水驱替,称量水驱替后岩板的质量记为酸蚀后岩板的质量;
3)、根据酸蚀前后岩板的质量结合驱替时间以及裂缝的形状数据确定岩板溶蚀速率r岩板,计算公式为:
Figure FDA0002298560820000032
其中,A=H·S
根据确定的溶蚀速率r岩板结合岩板与酸反应方程式中的摩尔配比确定酸液反应速率r,计算公式为:
Figure FDA0002298560820000033
根据酸液反应速率确定裂缝中氢离子传质系数kc,计算公式为:
Figure FDA0002298560820000034
其中,r岩板为岩板溶蚀速率,kg/(m2·s);m1为酸蚀前岩板的质量,kg;m2为酸蚀前岩板的质量,kg;A为裂缝的面积,m2;t为驱替时间即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;R为酸液反应速率,kmol/(m2·s);MW岩板为岩板摩尔质量,kg/kmol;n为岩板与酸反应方程式中的摩尔配比即岩板与酸反应方程式中酸的配平系数除以岩板的配平系数,无量纲;kc为氢离子传质系数,m/s;MW为酸摩尔质量,kg/kmol;ρ为酸液密度,kg/m3;C为裂缝中酸液的浓度质量百分数,无量纲;
4)根据步骤3)确定的氢离子有效传质系数kc结合酸液量以及裂缝的形状数据计算酸液有效消耗时间,计算公式为:
Figure FDA0002298560820000041
其中,Q为酸液注入排量,m3/s;t为驱替时间即从有酸液进入裂缝开始到全部酸液离开裂缝所需要的时间,s;te为酸液有效消耗时间,s;kc为氢离子传质系数,m/s;A=H·S为裂缝的面积,m2;H为裂缝的高,m;S为裂缝的长,m;
5)根据酸液有效消耗时间te结合酸液在裂缝中的流速确定酸蚀裂缝延伸长度,计算公式为:
Figure FDA0002298560820000042
其中,L为酸液有效作用距离,m;Q为酸液排量,m3/s;w为裂缝的宽,m;H为裂缝的高,m;te为酸液有效消耗时间,s。
14.根据权利要求1或13所述的实验测试方法,其中,岩板在酸液驱替前后分别进行三维激光扫描,从而对酸液非均匀刻蚀行为进行形象表征,真实模拟酸液非均匀刻蚀裂缝壁面。
15.根据权利要求1或13所述的实验测试方法,其中,所述缝宽为2-6mm。
16.根据权利要求1或13所述的实验测试方法,其中,所述岩板的尺寸能使酸液驱替时入口端酸液和出口端酸液的质量浓度差在2%以上。
17.根据权利要求16所述的实验测试方法,其中,所述岩板长为800-1200mm、宽为80-120mm、厚为10-30mm。
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