CN209878559U - 一种评价储层酸化改造效果的系统 - Google Patents

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荆铁亚
张健
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本实用新型提供的一种评价储层酸化改造效果的系统,包括清水储液罐、第一清水阀门、反应室、酸液储液罐、第一酸液阀门、废液质量流量计、抽液泵、第一废液阀门和废液筒,其中,清水储液罐的出口与反应室连接;酸液储液罐的出口与反应室的入口连接;反应室的出口依次与废液质量流量计、抽液泵和废液筒连接;其中,第一清水阀门设置在清水储液罐和反应室之间;第一废液阀门设置在抽液泵和废液筒之间;第一酸液阀门设置在酸液储液罐和酸液注液泵之间;本实用新型能够提供一种实验室评价储层酸化改造效果的系统,为地热酸化改造提供可靠的实验室数据;能够利用实验室手段,对酸化改造前后的储层物理性质进行测试分析,且不会对岩石样品造成显著破坏。

Description

一种评价储层酸化改造效果的系统
技术领域
本实用新型涉及地热储层改造技术领域,特别涉及一种评价储层酸化改造效果的系统。
背景技术
地热资源是一种储量大、效率高、稳定性好的清洁可再生能源,对于节能减排、应对全球变暖、治理雾霾具有重大意义。在不具备直接地热开发条件的地区,往往需要通过压裂、酸化等技术手段,预先对地热储层进行改造,以提升地热采灌效率,获取更优质的地热资源。然而,由于实际开发过程中,地下热储往往难以直接观测,若需分析储层改造情况则需投入大量勘探成本。因此,有必要形成一套方便、快捷地测量改造前后岩石物理特性的系统,以期可相对精确地评价地热储层酸化改造效果。
目前尚未形成可直接评价储层酸化改造效果的实验系统,普遍采用的方式是分别测试经酸化改造前后的岩石样品渗透率,从而间接描述储层酸化改造效果。然而,渗透率测量过程往往会造成样品破坏,使得酸化改造前后的数据不具备可对比性。另外,由于酸化过程与渗透率测试过程不在同一实验系统内进行,样品的搬运会造成岩石破裂进一步加剧,影响后期的正常测试。可见,目前的实验测试手段并不利于储层酸化改造效果的精确评价。利用数值模拟手段也可对储层酸化改造效果进行预测,但数值模拟参数设置受人为影响较大,且实际酸化改造过程与流体-化学-力学理论也存在显著差异,因此预测结果与实际情况往往差距较大。
由于地下地质条件复杂,尚未形成合适的实验室系统对实际酸化改造过程进行有效模拟,更不用说对储层酸化改造效果的合理评价。尽管少数学者已提出实验模拟系统的初步设想,但尚未形成实际的模拟系统,也未详细描述具体的系统组合。
发明内容
本实用新型的目的在于提供的一种评价储层酸化改造效果的系统,解决了现有的储层酸化改造效果尚未形成合适的实验室系统对其进行有效模拟,普遍采用的方式是分别测试经酸化改造前后的岩石样品渗透率,从而间接描述储层酸化改造效果,导致其结果不准确。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:
本实用新型提供的一种评价储层酸化改造效果的系统,包括清水储液罐、第一清水阀门、反应室、酸液储液罐、第一酸液阀门、废液质量流量计、抽液泵、第一废液阀门和废液筒,其中,清水储液罐的出口与反应室连接;酸液储液罐的出口与反应室的入口连接;
反应室的出口依次与废液质量流量计、抽液泵和废液筒连接;
其中,第一清水阀门设置在清水储液罐和反应室之间;
第一废液阀门设置在抽液泵和废液筒之间;
第一酸液阀门设置在酸液储液罐和酸液注液泵之间。
优选地,第一清水阀门和反应室之间依次设置有清水注液泵。
优选地,第一清水阀门和清水注液泵之间设置有缓冲室,缓冲室和清水注液泵之间设置有第二清水阀门。
优选地,第一清水阀门和反应室之间设置有清水质量流量计。
优选地,第一酸液阀门和反应室之间设置有酸液注液泵。
优选地,第一废液阀门和废液筒之间通过废液排液管连接,其中,废液排液管的一端伸入至废液筒的底部。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型提供的一种评价储层酸化改造效果的系统,打开阀门,开启质量流量计和注液泵,在对注液压力和流量进行预调整的前提下,记录并计算酸化改造前的液体通过时间。然后,注入酸液以对反应室内的岩石样品进行酸化改造,待充分改造后,抽尽反应室内残液,并在相同压力和流量条件下,记录并计算酸化改造后的液体通过时间,完成实验后处理、拆卸仪器装置以及管路清洗等后续工作。最终,基于通过时间,创新性地定义酸化改造系数,以分析评价酸化作用对地热储层的改造效果;本实用新型能够提供一种实验室评价储层酸化改造效果的系统,为地热酸化改造提供可靠的实验室数据;能够利用实验室手段,对酸化改造前后的储层物理性质进行测试分析,且不会对岩石样品造成显著破坏;能够减少酸化前后对岩石样品的搬运,从而规避因移动样品对实验结果造成的误差。
附图说明
图1是本实用新型涉及的系统结构图;
其中,1、清水储液罐 2、第一清水导管 3、第一清水阀门 4、第二清水导管 5、缓冲室 6、第三清水导管 7、第二清水阀门 8、第四清水导管 9、清水注液泵 10、第五清水导管11、清水质量流量计 12、三接导管 13、第四清水阀门 14、清水排液管 15、清水废液筒 16、第三清水阀门 17、第六清水导管 18、反应室 19、酸液储液罐 20、第三酸液导管 21、第一酸液阀门 22、第二酸液导管 23、酸液注液泵 24、第一酸液导管 25、第一废液导管 26、废液质量流量计 27、第二废液导管 28、抽液泵 29、第三废液导管 30、第一废液阀门 31、废液排液管 32、废液筒。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型主要是在制备满足系统尺寸的页岩样品基础上,组装实验仪器,放入岩石样品,打开阀门,开启质量流量计和注液泵,在对注液压力和流量进行预调整的前提下,记录并计算酸化改造前的液体通过时间。然后,注入酸液以对反应室内的岩石样品进行酸化改造,待充分改造后,抽尽反应室内残液,并在相同压力和流量条件下,记录并计算酸化改造后的液体通过时间,完成实验后处理、拆卸仪器装置以及管路清洗等后续工作。最终,基于通过时间,创新性地定义酸化改造系数,以分析评价酸化作用对地热储层的改造效果。
如图1所示,本实用新型提供的一种评价储层酸化改造效果的系统,包括清水储液罐1,清水储液罐1依次通过第一清水导管2、第一清水阀门3和第二清水导管4与缓冲室5相接,缓冲室5通过第三清水导管6、第二清水阀门7和第四清水导管8与清水注液泵9相接,清水注液泵9通过第五清水导管10与清水质量流量计11进口相接,清水质量流量计11出口通过三接导管12、第三清水阀门16和第六清水导管17与反应室18入口相连,三接导管12的另一接口通过第四清水阀门13、清水排液管14通入清水废液筒15。
反应室18的另一入口通过第一酸液导管24与酸液注液泵23相接,酸液注液泵23通过第二酸液导管22、第一酸液阀门21和第三酸液导管20外接酸液储液罐19。
反应室18的出口通过第一废液导管25与废液质量流量计26入口相接,废液质量流量计26出口通过第二废液导管27与抽液泵28相接,抽液泵28出口通过第三废液导管29、第一废液阀门30和废液排液管31通入废液筒32。
所述的清水储液罐1内注入清水,主要用于酸化改造前后岩石样品物理性质的测量;
所述的酸液储液罐19内注入预先配置好的酸液,主要用于对岩石样品的酸化改造;具体酸液配方根据测试对象不同而有所不同,常见的酸液类型包括土酸系列、缓速酸系列、乳化酸系列和泡沫酸系列,不同酸液系列的配方有所不同,但酸类占比通常不应超过50%。
所述的清水注液泵9和酸液注液泵23能提供0-5MPa范围内的注液动力,注液动力可调节,调节精度为0.01MPa。
所述的抽液泵28能提供0-2MPa范围内的抽液动力,抽液动力可调节,调节精度为0.01MPa。
所述的清水质量流量计11和废液质量流量计26量程为1000ml/min,测量精度为0.5ml/min,耐压5MPa。
所述的反应室18外缘尺寸为5cm×5cm×10cm的耐压耐腐蚀金属箱,其上开设有注水口、排水口和注酸口,,内缘尺寸以刚好放入直径2.5cm、长度约5cm的岩石柱样为宜,反应室外缘长轴、内缘长轴方向均与液体流向一致。
所述的清水排液管14和废液排液管31应分别伸入清水废液筒15和废液筒32底部,防治废液溅出污染。
系统中所述的所有阀门、导管和设备应保证密封性良好,在酸性条件下不发生显著腐蚀与变形。
本实用新型的评价储层酸化改造效果的步骤为:
步骤1,检测系统各部件是否完好无损,组装实验仪器,关闭所有阀门。
根据实验系统示意图,在确定各部件完好无损后,按顺序组装各实验仪器。清水储液罐1可根据实际研究需要注入纯净水或某温度的清水,酸液储液罐19内为预先配置好的某配方酸液,可用于对岩石样品的酸化改造。反应室18保持水平放置,其长轴方向与液体流向一致。系统中所有泵、质量流量计、阀门均调整至关闭或闭合状态,清水废液筒15和废液筒32可保留少量残液以防止废液溅出。
步骤2,制备满足系统尺寸要求的样品,并将制备好的样品放入反应室18内。
基于反应室18尺寸,制备直径约2.5cm、长度约5cm的岩石柱样,岩石样品的选择以具有区域代表性为宜,其岩性、孔隙度、渗透率以及裂缝发育程度应与所评价储层基本保持一致。为保证样品侧向与系统间封堵良好,可用树胶在岩石柱样侧面与反应室18内腔间进行有效固定。
步骤3,打开第一清水阀门3、第二清水阀门7和第四清水阀门13,开启清水质量流量计11和废液质量流量计26,启动清水注液泵9,对注液压力和流量进行预调整。
为保证注液不会对岩石样品造成显著破坏,应预先对注液压力和流量进行调试。打开第一清水阀门3、第二清水阀门7和第四清水阀门13,开启清水质量流量计11和废液质量流量计26,启动清水注液泵9并将其调至低值,通常应不高于0.1MPa。同时,时刻观测质量流量计11的示数变化,并观测系统接口处是否发生漏液现象。不断调整清水注液泵9注液压力大小,待清水质量流量计11示数低于10ml/min且保持稳定后,停止操作并维持一段时间,同时记录下清水注液泵9压力示数P1和清水质量流量计11示数Q1
步骤4,关闭第四清水阀门13,迅速开启第三清水阀门16和第一废液阀门30,同时记录起始时刻T1。待废液质量流量计26示数不再为0时,同时记录对应通过时刻T1’,进而可计算得到在未酸化改造条件下,液体的通过时间T1’-T1
为有效评价酸化作用对储层的改造效果,需分别测量反应前后液体的通过时间。在保持清水注液泵9压力示数P1和清水质量流量计11示数Q1的条件下,关闭第四清水阀门13并迅速开启第三清水阀门16和第一废液阀门30,让液体以稳定的压力和流量注入反应室18,并同时记录起始时刻T1。随时观测废液质量流量计26的示数变化,待其示数不再为0时,同时记录下对应的通过时刻T1’,进而可计算得到酸化改造前的通过时间T1’-T1
步骤5,关闭清水注液泵9,开启抽液泵28,缓慢抽尽反应室18及相邻管道内的余液。待废液质量流量计26示数保持在0值后,将酸液注入反应室18内,对岩石样品进行酸化改造。
关闭清水注液泵9,停止注液过程。开启抽液泵28并保持动力低值,缓慢抽尽反应室18及相邻管道内的余液,且不会对岩石样品造成显著破坏。待废液质量流量计26示数保持在0值后,指示反应室18内余液已被基本抽尽,关闭抽液泵28。打开第一酸液阀门21,开启酸液注液泵23并调至低值,将预先配置好的酸液缓慢注入反应室18,并与室内岩石样品充分接触并反应。
步骤6,充分酸化改造后,关闭酸液注液泵23,开启抽液泵28,抽取反应室18及邻近管道内的酸液。待废液质量流量计26示数保持在0值后,关闭抽液泵28。
待酸液与岩石样品充分反应后,记录下酸化改造时间top,关闭酸液注液泵23,同时开启抽液泵28并调至低值,待废液质量流量计26内示数基本保持在0值后,指示反应室18内残余酸液基本被抽尽,关闭抽液泵28。
步骤7,重复步骤3至步骤4,分别记录下起始时刻T2与通过时刻T2’,并进一步计算出在酸液改造后,液体的通过时间T2’-T2
经过步骤5至步骤6后,岩石样品已被酸液充分改造。此时重复步骤3至步骤4,将清水注液泵9压力和清水质量流量计11流量分别控制在P1和Q1,分别记录下酸化改造时间top后的起始时刻T2和通过时刻T2’,并在此基础上计算酸化改造后的通过时间,即T2’-T2
步骤8,定义酸化改造系数s,并分析储层酸化改造效果。
定义酸化改造系数s为:
即酸化改造前后通过时间的比值,式中各参数定义与前述一致。酸化改造系数s越大,代表酸化作用越显著,酸化改造的效果越好;反之,若酸化改造系数s较小,即s越接近于1,代表酸化作用相对较弱,酸化改造的效果欠佳。
步骤9,实验后处理,关闭系统中所有注液泵、抽液泵和质量流量计,拆卸系统各实验仪器,清洗管路与设备。
待所有分析测试完毕且系统停止稳定后,取出岩石样品,依次拆卸系统各个仪器设备,利用洗涤剂或清水清洗系统各仪器管路与反应室18,将清水废液筒15和废液筒32内残液倒入专门容器进行后续处理,清水储液罐1和酸液储液罐19内液体可放入专门储液容器以备下次使用。
本实用新型克服了目前无法在实验室条件下直接评价储层酸化改造效果的缺点,能够利用实验室手段,在不对样品产生显著物理破坏的前提下,评价酸化作用对岩石储层的改造程度。同时,本实用新型在酸化改造前后对储层样品进行物理性质测试时,并不涉及对样品的多次搬运,避免了反复移动对样品的损坏,也保证了前后对比实验的一致性。本实用新型利用相对简易的系统,可方便、快捷地评价酸化作用对相应储层的改造效果,在地热储层改造阶段的开发设计与评价领域具有较好的推广意义。
以上所述,仅为本实用新型的具体实施例,不能以其限定实用新型的实施范围,所以其等同组件的置换,或依本实用新型保护范围所作的等同变化与修饰,都应仍属于本实用新型涵盖的范畴。

Claims (6)

1.一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,包括清水储液罐(1)、第一清水阀门(3)、反应室(18)、酸液储液罐(19)、第一酸液阀门(21)、废液质量流量计(26)、抽液泵(28)、第一废液阀门(30)和废液筒(32),其中,清水储液罐(1)的出口与反应室(18)连接;酸液储液罐(19)的出口与反应室(18)的入口连接;
反应室(18)的出口依次与废液质量流量计(26)、抽液泵(28)和废液筒(32)连接;
其中,第一清水阀门(3)设置在清水储液罐(1)和反应室(18)之间;
第一废液阀门(30)设置在抽液泵(28)和废液筒(32)之间;
第一酸液阀门(21)设置在酸液储液罐(19)和酸液注液泵(23)之间。
2.根据权利要求1所述的一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,第一清水阀门(3)和反应室(18)之间设置有清水注液泵(9)。
3.根据权利要求2所述的一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,第一清水阀门(3)和清水注液泵(9)之间设置有缓冲室(5),缓冲室(5)和清水注液泵(9)之间设置有第二清水阀门(7)。
4.根据权利要求1所述的一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,第一清水阀门(3)和反应室(18)之间设置有清水质量流量计(11)。
5.根据权利要求1所述的一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,第一酸液阀门(21)和反应室(18)之间设置有酸液注液泵(23)。
6.根据权利要求1所述的一种评价储层酸化改造效果的系统,其特征在于,第一废液阀门(30)和废液筒(32)之间通过废液排液管(31)连接,其中,废液排液管(31)的一端伸入至废液筒(32)的底部。
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CN110018104A (zh) * 2019-04-28 2019-07-16 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种评价储层酸化改造效果的系统及方法

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