CN117054284A - 一种酸岩反应速率预测装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸岩反应速率预测装置和方法，属于石油地质测试技术领域。该装置包括反应釜，反应釜包括端盖和釜体，端盖通过法兰与釜体连接，釜体内设有岩样，岩样下方设有活塞；还设有增压泵，增压泵的出口端设于活塞下方；预热罐，其底部与反应釜内部连通；排液管，其一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，排液管上设有冷凝装置。该方法包括：首先测出岩样在多个浓度的酸液中的反应速率，随后对其进行拟合得到酸岩反应速率方程，根据该方程即可进行预测。本装置的实验条件能够达到350℃、30MPa。同时提供了一种酸盐反应速率的预测方法，能够为酸化压裂施工提供足够的数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及石油地质测试技术领域，具体为一种酸岩反应速率预测装置和方法。
背景技术
酸压是碳酸盐岩储层增储上产的有效技术之一。酸岩反应动力学的实验研究是酸压技术的重要组成部分，其为分析酸岩反应规律、评价酸液体系及进行酸压设计模拟的提供关键参数。酸岩反应速度决定了酸液有效穿透距离和酸蚀裂缝面的刻蚀形态，从而决定了酸蚀裂缝导流能力，最终影响酸压效果。
目前，酸岩反应旋转岩盘仪和平行板流动装置是酸岩反应动力学实验最常用的装置。且酸岩反应旋转岩盘仪是已市售且通用的实验设备，国际上代表为美国TEMCO公司生产的酸岩反应动力学实验仪，国内以江苏海安相关石油设备加工企业生产的旋转岩盘酸反应动力学装置。这两类设备本发明单位都已有固定资产，且本发明人长期从事相关工作以及相关研究。这两类设备的共同特征是不适用于超高温、超高压实验环境。
近年来，我国常规油气资源进入自然递减阶段，上产难度大，同时随着我国石油天然气需求的快速增加，我国油气资源勘探开发逐渐向深层（含超深层）发展，深层油气资源勘探当量达671亿吨，占油气资源总量的34%，陆上有39%的剩余石油和57%的剩余天然气资源分布在深部地层。深层油气资源丰富、潜力大，是我国重要的能源接替领域，尤其是8000m以深油气资源的勘探开发是实现中国能源接替战略的重大需求，也是当前和未来油气勘探开发的重点和热点，2021年到2022年国内完钻的井就有近百口，深的达万米。为了有效动用万米深层，相关的研究与技术必须要有相应的实验条件支撑。
专利CN 200910058898.7公开的不同粘度酸液体系酸岩反应动力学参数测定装置，相对于现有的市售设备及方法，改变了岩样置放位置，通过转动酸液的方式，此方法无法满足超高温、高压实验环境。且其采用气体进行增压。
专利CN 202010119923.4公开一种评价CO2对平板酸岩反应速率影响的测试装置及方法。专利CN201210359475.0公开一种平板流模拟酸岩反应动力学参数的测试方法。专利CN201220491049.8公开一种平板流模拟酸岩反应动力学参数的测试装置。平板流相对于旋转圆盘，模拟的是注酸的流动过程，同样无法实现超高温、高压实验环境。专利CN201410198740.0公开的一种自动控制的酸岩反应动力学参数实验装置，属于智能设备，可实现制动化过程测试，众所周知酸液在高温下、特别是盐酸极易气化，因此该专利同样无法用于超高温、高压实验环境。
专利CN202210324213.4公开的一种用于高粘液体酸岩反应动力学参数的测定装置和方法。专利CN201310110239.X公开的一种酸-岩反应速率动态测试装置及计算方法。专利CN202220991966.6公开的一种测定常压下酸岩反应速率的装置。都是采用测试CO2产生量计算酸岩反应速率。同理高温下盐酸极易气化，损失的重量是气化的HCl还是生产的CO2无法准确获得，因此该类方法不适用于高温实验环境。
专利CN202120631460.X公开的一种酸岩反应动力学实验装置，对现有的测试方法进行了改进，通过测试岩样的重量损失计算酸岩反应速率，但该方法是将岩样两端面卡住，反应岩样的圆柱面，这在实际实施过程中，有两个问题，一、岩样柱面被酸溶后的面积一直在缩小而无法计算酸岩接触面积（就像是卷纸被一层层的剥落），二、最大的问题是岩样柱很可能被酸溶断裂而致使实验失败。因此该方法不具有可操作性。
对于上述装置来讲，其大多采用气体进行增压，且适用温度最高250℃，然而，经过发明人大量试验后发现，采用气体增压时，在高压的作用下，气体会溶解在酸液中，导致酸液的组分发生变化，因此在实际溶蚀的过程中，其溶蚀速率和地层中酸液溶蚀速率具有较大的差距。
同时，对于酸岩反应来讲，目前大多方法都是直接对酸岩反应进行测量，然而，对于实际操作过程中，所采用的酸液浓度有高有低，且在酸蚀过程中，酸液浓度不断下降，导致其反应速率也不断降低。而在实际的酸化压裂过程中，通常需要注入多种酸，比如对于一些酸岩反应速率更快的酸液来讲，其波及深度较低；而对于一些酸岩反应速率较慢的酸液来讲，其波及范围更广。因此，有必要对酸岩反应速率进行准确的预测。
为了有效动用万米深层碳酸盐岩，做好工程设计及工程实施，实验研究、评价等手段必须在相应的高温、高压下获得准确数据，以确保工程实施安全有效。为此相关的研究与技术必须要有相应的实验条件支撑。
发明内容
为解决上述至少一种问题，本发明提供了一种酸岩反应速率预测装置和方法，其能够准确的获取不同条件下的酸岩反应速率，为实际生产提供数据支持。
本发明的技术方案如下：
一种酸岩反应速率预测装置，包括：
反应釜，包括端盖和釜体，所述端盖通过法兰与所述釜体可拆卸连接，所述端盖上设有磁力耦合搅拌器，所述磁力耦合搅拌器设于所述反应釜内部的一端设有连杆，所述连杆远离所述磁力耦合搅拌器的一端设有岩样，所述岩样下方设有活塞；同时还设有增压泵，所述增压泵的出口端设于所述活塞下方，所述增压泵的出口端、所述岩样和所述活塞均设于所述反应釜内部；
预热罐，所述预热罐底部与所述反应釜内部连通以提供所述岩样反应的酸液，所述预热罐上部还连通有惰性气源；
排液管，所述排液管一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，所述液体吸入口设于所述活塞和岩样之间，且所述液体吸入口通过重力作用吸出反应釜内的残酸，所述排液管上设有冷凝装置。
本发明的另一个目的是提供一种酸岩反应速率预测方法，该方法基于任一上述的装置，采用如下步骤进行预测：
S1、确定待测岩样的酸消耗能力：
配制两份不同浓度的酸溶液，取岩样，分别加入酸液中并使岩样过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，随后计算过量岩样酸溶前后的失重量；取岩样加入高浓度酸液中并使酸液过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，记录少量岩样酸溶前后的失重量，随后获取少量岩样的酸可溶物含量：a=1-N1/N2，式中，a表示少量岩样中的酸可溶物含量，N1表示少量岩样酸溶后的质量，N2表示少量岩样酸溶前的质量；
计算岩样的酸消耗能力：X=10△M/(△C·a)，式中，X表示岩样的酸消耗能力；△M=m2-m1，m2表示高浓度酸液中过量岩样的失重量，m1表示低浓度酸液中过量岩样的失重量；△C=C2 - C1，式中，C2表示高浓度酸液的浓度，C1表示低浓度酸液的浓度；
S2、将待测岩样烘干并记录其初始质量R1，同时获取其端面面积A，利用热缩管将岩样与连杆固定并使岩样的一个端面暴露；后安装好装置，并对其进行密封性实验；
S3、将过量的待实验酸液注入预热罐中加热至实验温度，同时将反应釜内部加热至实验温度，将预热罐内的酸液通过氮气注入反应釜中，开启增压泵以推动活塞，对反应釜内的酸液加压至实验压力，反应300-1800s，反应结束后，开启冷凝装置，通过排液管将反应釜内的残酸排出；
S4、取出反应釜中的岩样，进行清洗、烘干并称重，并记录其质量R2，后采用下式计算该浓度酸液下的酸岩反应速率：
J1=（R1-R2）/（X·t·A）
S5、改变S3中待实验酸液的浓度，重复步骤S2-S4，获取多个不同浓度酸液下的酸岩反应速率，随后利用数学线性回归对其进行拟合，得到酸岩反应速率与酸液浓度的函数，采用该函数，即可对酸岩反应速率进行预测。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、突破现有实验装置的实验条件。现有的设备，全球范围都只适用于250℃以下，本装置能够适用于350℃的温度条件。
2、具有可操作性，本装置在高温下确保安全的同时，实验数据更加准确。
3、通过水力加压，相比N2气加压可有效提高实验压力，同时避免N2泄压造成的空气污染，也避免了大量N2对反应环境的改变，使得实验条件更加接近地层。
4、提供了一种切实可行的酸盐反应速率的预测方法，能够为目前的酸化压裂施工提供足够的数据支持，同时，也对酸盐反应的理论研究提供了相应的数据支持。因此具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例装置的整体结构示意图。
图中，1为反应釜，2为预热罐，3为残酸收集罐，4为增压泵，5为活塞，6为磁力耦合搅拌器，7为连杆，8为岩样，9为加热层，10为温度传感器，11为压力表，12为惰性气源，13为搅拌器，14为环形阻挡块，15为排液管，16为液体吸入口，17为软管，18为冷凝装置；101为釜体，102为端盖。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种酸岩反应速率预测装置，包括：
反应釜1，包括端盖102和釜体101，所述端盖102通过法兰与所述釜体101可拆卸连接，所述端盖102上设有磁力耦合搅拌器6，所述磁力耦合搅拌器6设于所述釜体101内部的一端设有连杆7，所述连杆7远离所述磁力耦合搅拌器6的一端设有岩样8，所述岩样8下方设有活塞5；同时还设有增压泵4，所述增压泵4的出口端设于所述活塞5下方，所述增压泵4的出口端、所述岩样8和所述活塞5均设于所述釜体101内部；
预热罐2，所述预热罐2底部与所述反应釜1内部连通以提供所述岩样8反应的酸液，所述预热罐2上部还连通有惰性气源12；
排液管15，所述排液管15一端通过软管17连接有液体吸入口16，另一端连通残酸收集罐3，所述液体吸入口16设于所述活塞5和岩样8之间，且所述液体吸入口16通过重力作用吸出反应釜1内的残酸，所述排液管15上设有冷凝装置18。
具体的，对于本装置来讲，反应釜1是酸岩反应进行的主要场所。现有技术中，为了模拟高温高压条件下的酸岩反应过程，通常是注入包括氮气在内的惰性气体对其进行增压，然而，发明人经过大量实验后发现，在高温高压条件下，酸液可能为气态、液态或两者共存状态，若注入大量惰性气体，其溶解在酸液中时，会改变酸液中酸的浓度，导致其酸蚀条件和地层中的实际酸蚀条件存在较大的差异，因此最终得出的结果准确性相对较低。同时，目前本领域利用气体增压时，通常是采用氮气瓶进行增压，但是氮气瓶的压力较低，导致实验难以模拟高压环境；虽然也有采用气体增压泵进行增压的，但是气体增压泵体积较大，且还需要外部的压缩气源，不仅成本高，同时占地面积较大。为此，发明人在本实施例中，利用活塞5和增压泵4，通过液压的方式对反应釜1进行增压，不仅准确性更高，同时，还避免了常规方法中气体大量溶解于酸液中，改变酸液性质的问题，和实际地层中酸液的溶蚀条件更加接近。
对于预热罐2来讲，由于地层中的岩石本身处于高温状态，因此，如果直接将常温酸液和岩样8接触后再进行加热，不仅会使得反应条件和地层中不同，同时还会使得反应时间难以计量。因此，本实施例中，通过设置预热罐2，将酸液预先进行加热，以避免前述问题。
本领域技术人员清楚的是，对于反应釜1和预热罐2来讲，其都需要维持一定的温度，因此，在反应釜1和预热罐2上还设置有相应的加热层9，该加热层9通常为电加热层。同时为了监控反应釜1和预热罐2内的温度，在反应釜1和预热罐2上还设置有相应的温度传感器10。本实施例利用增压泵4和活塞5进行增压，为了精确的控制压力，在增压泵4上还设置有相应的压力表11；由于本装置为高温高压装置，因此在使用前需要验证装置的密闭性，因此可以在反应釜1或预热罐2上设置相应的压力表11，本实施例中，在预热罐2上设置压力表11。
在反应结束后，为了准确的计量酸岩反应时间，需要尽快将反应釜1内的酸液排出，为此，本实施例中设置有相应的排液管15，该排液管15一端通过软管17连接有液体吸入口16，且液体吸入口16设置于釜体101内，另一端连通残酸收集罐3。之所以在排液管15和液体吸入口16之间设置软管17，是由于本实施例中设置了相应的活塞5，导致釜体101内的酸液底部会发生变化，通过软管17，当酸液底部的高度发生变化时，液体吸入口16仍然能够设置于酸液底部，能够将几乎所有的酸液吸出，以降低釜体101内酸液的含量。本实施例的液体吸入口16，可以设置为常规的抗酸性液体吸入口，其具有一定密度使其能够沉在酸液底部，同时设有通道使得软管17和反应釜1连通，目前市面上有较多该类型的液体吸入口16，因此在此对其不予赘述。
由于反应结束时，反应釜1内的温度较高，排出的酸液中存在大量的气体，这些气体包括二氧化碳、水蒸气、酸气等，同时温度较高，为了避免这些高温气体对操作人员造成伤害，在排液管15上还设置有相应的冷凝装置18，通过冷凝装置18将高温气体降温。优选的，由于本实施例中的装置能够达到300℃，为了更加充分的进行降温，在冷凝装置18内可以添加温度较低的冷源，比如冰块。
目前，常规的酸盐反应速率测试装置在反应釜和顶盖之间设置螺纹，而发明人测试了现有的设备，无论是国产产品还是国外进口产品，其适用温度不超过250℃、适用压力不超过10MPa，为此，发明人经过大量精力和成本，结合加工厂的工作经验，将反应釜和顶盖之间的螺纹连接更改为法兰连接，使得本装置能够耐受350℃、35MPa的压力。
至于惰性气源12，可以采用氮气瓶等，虽然本实施例中也设置有氮气瓶，但是和常规装置中氮气瓶的作用不同，本实施例主要利用氮气瓶将预热罐2内的酸液注入反应釜2内。因此，如图1所示，将预热罐2底部设置为弧形，且预热罐2和反应釜1的连接点设于预热罐2的最低点。至于本实施例中提到的磁力耦合搅拌器6，其属于本领域常见的搅拌器，因此在此对其结构不予赘述。
预热罐2内还设有搅拌器13，在酸化压裂施工过程中，所采用的酸液包括常规的液体酸、高粘度的稠化酸以及固体酸等。对于液体酸来讲，对其进行预热较为方便，但是对于稠化酸和固体酸来讲，如果不设置搅拌装置，则会导致其受热不均。因此，本实施例中，在预热管内设置有一个搅拌器13，该搅拌器13和常规搅拌器的结构相同，不同点在于，其采用耐酸和耐温材料制成，以降低腐蚀。
通过活塞5和增压泵4对反应釜进行增压时，虽然相对于传统的气体增压具有一定的优势，但是，当出现操作失误等情况时，活塞5有可能抵接岩样8甚至是将岩样8破坏，为了避免该情况，本实施例中，在反应釜1内还固定设有环形阻挡块14，且该环形阻挡块14设于活塞5和岩样8之间。
实施例2：一种酸岩反应速率预测方法，利用实施例1的装置，采用如下方法进行测量：
S1、确定待测岩样的酸消耗能力：
配制两份不同浓度的酸溶液，取岩样，分别加入酸液中并使岩样过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，随后计算过量岩样酸溶前后的失重量；取岩样加入高浓度酸液中并使酸液过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，记录少量岩样酸溶前后的失重量，随后获取少量岩样的酸可溶物含量：a=1-N1/N2，式中，a表示少量岩样中的酸可溶物含量，N1表示少量岩样酸溶后的质量，N2表示少量岩样酸溶前的质量；
计算岩样的酸消耗能力：X=10△M/(△C· a)，式中，X表示岩样的酸消耗能力；△M=m2-m1，m2表示高浓度酸液中过量岩样的失重量，m1表示低浓度酸液中过量岩样的失重量；△C=C2 - C1，式中，C2表示高浓度酸液的浓度，C1表示低浓度酸液的浓度。
本实施例中，选定的酸液为盐酸，其中，高浓度酸液的浓度C2=6.053mol/L，低浓度酸液的浓度C1=5.152mol/L，计算可得△C=0.901mol/L。
过量岩样酸溶实验做3组，每组中，高浓度酸液和低浓度酸液均取100ml，岩样取30g，酸溶时间为21600s，酸溶结束后，高浓度酸液的岩样失重量分别为24.86g、25.15g、25.21g，低浓度酸液的岩样失重量分别为21.56g、20.93g、21.38g，计算可得△M=3.783g。
少量岩样酸溶实验做3组，每组中，酸液取100ml，岩样分别取10.15g、9.93g、10.05g，酸溶后，剩余岩样分别为0.81g、1.38g、1.05g，计算可得a=89.25%。
则最终岩样的酸消耗能力X=47.04 g/mol。在本过程中，由于排除了溶蚀过程中，非酸可溶物因岩样主体结构受到酸破坏后产生的影响，使得岩样的酸消耗能力更加准确。
S2、将待测岩样烘干并记录其初始质量R1，同时获取其端面面积A，利用热缩管将岩样与连杆固定并使岩样的一个端面暴露；后安装好装置，并对其进行密封性实验；
本步骤中，首先将岩样制备成直径为2.54cm的圆柱，计算其端面面积A=5.06cm2，在60℃条件下烘干43200s后，测得岩样的质量R1=60.287g，随后用生料带将岩样和连杆缠紧，仅留前述端面作为岩样与酸液的反应面，后再用PTFE铁氟龙热缩管将岩样与连杆固定，即将岩样安装完毕。
由于本实验为高温高压实验，为了保证实验过程的安全性，在正式进行实验之前，还需要对本装置进行密封性检测。该密封性检测的具体步骤为：安装好设备后，使得预热罐和反应釜连通，氮气罐和预热罐连通，随后从氮气罐中通入氮气，使得反应釜和预热罐中的压力为7MPa，随后将氮气罐和预热罐断开，预热罐上的压力表的数值在3600s之内不变化，则视为其具有较好的密闭性。后将预热罐和反应釜内的氮气排出即可。
S3、将过量的待实验酸液注入预热罐中加热至实验温度，同时将反应釜内部加热至实验温度，将预热罐内的酸液通过氮气注入反应釜中，开启增压泵以推动活塞，对反应釜内的酸液加压至实验压力，反应300-1800s，反应结束后，开启冷凝装置，通过排液管将反应釜内的残酸排出；
本步骤中，其是对酸岩反应速率测定的具体实验步骤，本领域技术人员知晓的是，对于酸岩反应来讲，酸岩反应速率的一个重要影响因素就是酸液的浓度，当酸液的浓度降低时，酸盐反应速率下降，因此，在酸岩反应速率测定过程中如何降低酸液浓度下降对最终结果的影响是目前的一个难点。为此，发明人使酸液的加量远远过量，使得反应前后，酸液的浓度变化在0.1mol/L以内，最大限度的降低了上述影响。
和本领域常见操作相似，在反应过程中，需要开启磁力耦合搅拌器，使得岩样持续转动，同时岩样的转动也对酸液进行搅拌，避免陷入酸液局部浓度过低的局面。
如前所述，本实施例中，采用增压泵和活塞的方式，利用液压控制反应釜内的压力，相对于传统的惰性气体增压，其对酸液的影响更小，和实际地层中的情况更加接近，因此测得的值更加准确。同时，通常来讲，酸液不会加满整个反应釜，通常仅为反应釜体积的二分之一至三分之一，在加压过程中活塞会上行使得反应釜内增压，因此，采用增压泵和活塞的增压还具有以下优势：当反应结束后需要对反应釜降压时，可以先对增压泵进行泄压，使得活塞下行，反应釜内的液面下降，导致岩样能够快速与酸液分离，避免因计时不准确而产生的误差。
本实施例中，酸液为盐酸，其浓度为3.08mol/L；首先在预热罐内将酸液升温至200℃，同时将反应釜内的温度升温至200℃，随后使预热罐和反应釜连通并打开氮气罐，利用氮气将预热罐内的酸液顶替至反应釜中，立即利用增压泵对反应釜增压至30MPa，开启磁力耦合搅拌器，以500rpm的速度转动，开始计时，600s后打开排液管，同时利用增压泵对反应釜内进行降压并开启冷凝装置，将反应釜内的残酸排出。（根据岩石的消耗量计算得残酸浓度约为2.99mol/L，即酸液消耗浓度为0.09mol/L。本发明中不直接测试残酸浓度，因为高温高压实验完成后，系统泄压排出残酸，众所周知盐酸极易气化、挥发，因此滴定法不能准确获取残酸浓度。）
S4、取出反应釜中的岩样，进行清洗、烘干并称重，并记录其质量R2，后采用下式计算该浓度酸液下的酸岩反应速率：
J1=（R1-R2）/（X·t·A）
本实施例中R2=56.153g，最终计算得出在浓度为3.08mol/L盐酸条件下，该岩样的酸岩反应速率为J1为2.89X10-5（mol/s·cm2）。
S5、改变S3中待实验酸液的浓度，重复步骤S2-S4，获取多个不同浓度酸液下的酸岩反应速率，随后利用数学线性回归对其进行拟合，得到酸岩反应速率与酸液浓度的函数，采用该函数，即可对酸岩反应速率进行预测。
同时，在该过程中，多个不同浓度酸液是指：酸液以质量浓度计，相邻两个酸液浓度差为3%-5%，且所取酸液的量不小于3个。通常来讲，所取酸液的数量越多，则最终预测结果越准确，但是所花费的时间越长，因此，结合准确性和实际成本，优选所取酸液的量为3-5个。
本实施例中，后改变酸液浓度为4.37mol/L时，其反应速率J2为3.64X10-5（mol/s·cm2）；改变酸液浓度为6.053mol/L时，其反应速率J3为4.44X10-5（mol/s·cm2）。
基于数学线性回归方法对其进行拟合，得到200℃、30MPa条件下，酸岩反应速率的方程为J = 1.43×10-5c0.6301，式中，c表示酸液浓度，mol/L。通过该酸岩反应速率方程，即可对该条件下的酸岩反应速率进行预测。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种酸岩反应速率预测装置，其特征在于，包括：
反应釜，包括端盖和釜体，所述端盖通过法兰与所述釜体可拆卸连接，所述端盖上设有磁力耦合搅拌器，所述磁力耦合搅拌器设于所述反应釜内部的一端设有连杆，所述连杆远离所述磁力耦合搅拌器的一端设有岩样，所述岩样下方设有活塞；同时还设有增压泵，所述增压泵的出口端设于所述活塞下方，所述增压泵的出口端、所述岩样和所述活塞均设于所述反应釜内部；
预热罐，所述预热罐底部与所述反应釜内部连通以提供所述岩样反应的酸液，所述预热罐上部还连通有惰性气源；
排液管，所述排液管一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，所述液体吸入口设于所述活塞和岩样之间，且所述液体吸入口通过重力作用吸出反应釜内的残酸，所述排液管上设有冷凝装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应釜和所述预热罐上均设有加热层和温度传感器，所述增压泵上设有压力表。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预热罐内还设有搅拌器。
4.一种酸岩反应速率预测方法，其特征在于，基于权利要求1-3任一所述的装置，采用如下方法进行预测：
S1、确定待测岩样的酸消耗能力：
配制两份不同浓度的酸溶液，取岩样，分别加入酸液中并使岩样过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，随后计算过量岩样酸溶前后的失重量；取岩样加入高浓度酸液中并使酸液过量，常温下进行酸溶实验10800-21600s，记录少量岩样酸溶前后的失重量，随后获取少量岩样的酸可溶物含量：a=1-N1/N2，式中，a表示少量岩样中的酸可溶物含量，N1表示少量岩样酸溶后的质量，N2表示少量岩样酸溶前的质量；
计算岩样的酸消耗能力：X=10△M/(△C· a)，式中，X表示岩样的酸消耗能力；△M=m2-m1，m2表示高浓度酸液中过量岩样的失重量，m1表示低浓度酸液中过量岩样的失重量；△C=C2 - C1，式中，C2表示高浓度酸液的浓度，C1表示低浓度酸液的浓度；
S2、将待测岩样烘干并记录其初始质量R1，同时获取其端面面积A，利用热缩管将岩样与连杆固定并使岩样的一个端面暴露；后安装好装置，并对其进行密封性实验；
S3、将过量的待实验酸液注入预热罐中加热至实验温度，同时将反应釜内部加热至实验温度，将预热罐内的酸液通过氮气注入反应釜中，开启增压泵以推动活塞，对反应釜内的酸液加压至实验压力，反应300-1800s，反应结束后，开启冷凝装置，通过排液管将反应釜内的残酸排出；
S4、取出反应釜中的岩样，进行清洗、烘干并称重，并记录其质量R2，后采用下式计算该浓度酸液下的酸岩反应速率：
J1=（R1-R2）/（X·t·A）；
S5、改变S3中待实验酸液的浓度，重复步骤S2-S4，获取多个不同浓度酸液下的酸岩反应速率，随后利用数学线性回归对其进行拟合，得到酸岩反应速率与酸液浓度的函数，采用该函数，即可对酸岩反应速率进行预测。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S1中，采用至少两组平行实验求平均值的方法，获取过量岩样酸溶前后的失重量、少量岩样酸溶前后的失重量。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S2中，装置的密封性实验包括以下步骤：使惰性气源、预热罐和反应釜连通，通入惰性气体使得压力为5~10MPa后，使惰性气源与预热罐断开，至少3600s压力不下降，说明具有良好的密封性，随后对其进行泄压。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中，所述待实验酸液过量，使得反应前后，酸液和残酸的浓度差不大于0.1mol/L。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中，实验过程中开启磁力耦合搅拌器使岩样持续转动。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S5中，所述多个不同浓度酸液是指：酸液以质量浓度计，相邻两个酸液浓度差为3%-5%，且所取酸液的量不小于3个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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