技术领域
[0001] 本
发明涉及一种酸岩反应双岩板缝洞模拟装置及其工作方法，属于油气藏增产措施的技术领域。
背景技术
[0002]
酸化作为现今开发低孔隙度、低渗透率
碳酸盐岩油藏的主要技术措施，能够有效解除井筒附近储层的污染和堵塞，提高井筒与储层的连通性，恢复或提高油气产量。酸化中，可将
酸蚀结果按溶蚀形态分为面溶蚀、蚓孔和均一溶蚀，面溶蚀和均一溶蚀两种情况消耗酸液多，导流能
力差；蚓孔是一种具有高导流能力的溶蚀通道，形成蚓孔消耗酸液少，改造效果好。蚓孔是缝洞之间连通孔道发育的主要形式，酸蚀时间、酸液用量对孔道的发育会产生重要影响，随着酸蚀时间和酸液用量的变化，缝洞之间的连通和孔道的发育会产生变化。缝洞间的沟通状态和酸液穿洞过程是定量测试与分析是酸化酸压工艺精细化设计的
基础，因此对缝洞间孔道生长速率和酸液消耗量进行计算、对三维蚓孔在缝洞之间的扩展过程和竞争情况进行描述，对于提高酸化施工效果具有重要意义。
[0003] 当前国内外对蚓孔的研究以经验型或半经验型为主，建立了一系列模型来对蚓孔分布进行描述，对蚓孔的评价主要通过一系列无量纲数来实现，如戴姆科勒数Da、佩克莱特数Pe等，对蚓孔生长速率的描述主要借鉴Buijse对于蚓孔前缘推进速度的处理方法；而物模实验则以
岩心驱替实验为主，通过计算突破体积来寻找最优注入速度。同时对于蚓孔在
地层中的发育过程主要是通过
可视化单岩板模型实验进行观测，这种实验方法存在一定的局限性：(1)可视窗体开口较小，对于整个酸液扩展阶段和蚓孔发育过程可视程度不高。(2)承压能力不足，由于存在可视模
块，
密封性不好，压力升高后，可视窗和管线
接口处可能会产生酸液泄露至喷溅的现象，从而导致实验失败且安全容易受到威胁；(3)对于酸蚀模拟充分但对于裂缝的模拟不足，由于岩板间的距离不可调节，其模拟的地层情况相对较少。(4)单岩板的可视化是基于二维蚓孔扩展过程的裂缝模拟装置，描述的只是平面上的扩展，对孔道发育的好坏的描述准确度不足；(5)模拟地层
温度的方法是给整个装置空间升温，给实验中间的操作和检查带来不便。
[0004] 中国
专利CN201611046285.8公开了一种可视化裂缝型岩板酸液
刻蚀实验装置及实验方法，包括酸液注入系统，可视化实验系统，对可视腔体的供压系统，废液收集系统。该装置从小尺度的模拟缝的
角度来进行模拟缝的酸蚀以及酸蚀后裂缝导流的评价，对压裂液、酸液进行螺旋盘管剪切模拟和流变性能测试。通
过酸蚀裂缝导流能力评价装置的室内模拟实验，对酸蚀裂缝导流能力各种主要影响因素进行模拟。
[0005] 当前国内对酸化施工的模拟和观测主要通过两种方式，一种是通过驱替装置的导流能力测量，这种方式只能在一个较小的尺寸上进行酸化模拟，实验数据由于
岩石非均质性的影响会产生一定的误差，同时由于实验过程完全处于密闭的环境，对于整个实验过程只能进行规律的推导而不能进行过程的观察；另一种是通过可视化单岩板对酸化刻蚀过程的实时监测，这种方式对于缝洞间沟通以及蚓孔的扩展只能在二维上进行观测，对于蚓孔的三维生长过程缺少观测条件，以及由于是基于单板的可视化，对于
酸化压裂的模拟能力不足，对于三维裂缝的刻蚀过程缺乏模拟条件，同时，可视腔体利用的组合配件过多以及材质问题，其密封性和承压能力不足。本发明从小尺度的模拟缝洞的角度来进行缝洞的酸蚀和酸压的模拟，对压裂液和酸液进行螺旋盘管剪切模拟和流变性能测试。通过缝洞连通和蚓孔三维扩展室内模拟实验，能够对酸蚀缝洞连通情况以及蚓孔三维生长情况等各种主要影响因素进行模拟，并找出最佳的工艺参数，同时可以在该装置上对各种提高缝洞连通、三维蚓孔有效引导生长等新工艺新措施进行模拟研究。
发明内容
[0006] 针对
现有技术的不足，本发明提供了一种酸岩反应双岩板缝洞模拟装置及该装置的工作方法。
[0007] 一种酸岩反应双岩板缝洞模拟装置，包括供压注入系统、前处理信息采集系统、双岩板缝洞模型CT成像系统、出口信息采集系统、冷凝回压系统、废液回收系统和
数据处理系统；上述各系统通过连接装置依次贯通；
[0008] 所述供压注入系统为所述双岩板缝洞模拟装置提供注入压力并调节注入酸液的量和速度；所述前处理信息检测系统用于调节酸液压力和温度同时和采集所述双岩板缝洞模型CT成像系统入口端
流体的压力、温度、流量信息；所述双岩板缝洞模型CT成像系统用于通过CT成像技术动态观察双岩板间的酸液流动、缝洞在酸液作用下的沟通穿洞过程；所述出口信息采集系统用于采集所述双岩板缝洞模型CT成像系统出口端流体的压力、温度、流量信息；所述冷凝回压系统用于将双岩板缝洞模型出口端的高温流体降温，同时控制出口端的回压稳定在实验要求之下；所述废液回收系统用于废液的回收；所述
数据处理系统用于
整理计算采集到的入口端、出口端实验数据。
[0009] 根据本发明优选的，所述双岩板缝洞模型CT成像系统包括岩板固定夹持装置、CT扫描装置、旋转装置，所述岩板
腐蚀夹持器设置在
支架上，所述缝板腐蚀夹持器放置在所述CT扫描装置内；CT扫描装置用于双岩板酸化实验中观测三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程，酸
压实验中三维裂缝酸蚀过程的动态观测。
[0010] 根据本发明优选的，所述岩板腐蚀夹持器包括
箱体、粗线管接口，所述箱体的两侧面设有连通至所述箱体内的粗线管接口，所述箱体内设有CT腔、岩板固定夹持装置、注液管线；所述岩板固定夹持装置放置于CT腔体内；注液管线与岩板固定夹持装置相连接；
[0011] 所述岩板固定夹持装置具有一定的空间，其中包括该装置主体、亲
水胶结剂胶结后的双岩板、
橡胶托盘、液体腔，所述装置两边设有所述液体腔，所述液体腔中间设有所述橡胶托盘，所述橡胶托盘上固定所述双岩板，所述夹持装置放置于CT腔体内，所述CT腔体外接电脑可以直接呈现CT扫描结果，用于动态观测酸化时三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程，酸压时三维裂缝酸蚀过程。通过所述液体腔连通注液管线
泵入实验所需的高温液体同时给所述装置空间附加围压。
[0012] 所述岩板夹持装置内部有卡槽，通过卡槽可以调整岩板之间的距离，所述岩板固定夹持装置设有旋转装置，所述旋转装置包括两根旋
转轴，所述
旋转轴的一端连接所述箱体，另一端通过
键槽嵌入所述岩板固定夹持装置，所述装置四周都设有旋转轴卡槽；所述旋转轴的旋转带动所述岩板固定夹持装置正向或侧向0-90°旋转。
[0013] 根据本发明优选的，所述液体箱的长、宽、高的取值范围分别为300-500mm、200-400mm、50-100mm；所述岩板的长、宽、高的取值范围分别为200-300mm、50-200mm、5-15mm。
[0014] 进一步优选的，所述液体箱的长、宽、高的取值分别为400mm、200mm、100mm；所述岩板的长、宽、高的取值分别为200mm、100mm、10mm。
[0015] 根据本发明优选的，所述供压注入系统通过粗管线连通中间容器，所注入液体先存放在中间容器，中间容器可以对液体进行保温，中间容器通过注液管线连通岩板固定夹持装置，由所述夹持装置内部带有
隔热材料的液体腔注入双岩板缝洞模型空间，为所述空间岩板提供实验所需温度和压力的酸液；所述注液管线连接所述管线接口，所述粗管线内径为4mm，外径为40mm，所述双岩板缝洞模型空间设有气体放空
阀，用于调整压力为实验需求。
[0016] 根据本发明优选的，所述供压注入系统包括中间容器、耐酸
增压泵，所述耐酸增压泵通过管线连接中间容器，可以用于中间容器增压泵出酸液。
[0017] 所述预热系统包括预热套、温度
传感器，所述预热套包括加热
套管及套在所述加热套管上的保温套，所述中间容器连接温度传感器；所述耐酸增压泵连通所述中间容器。
[0018] 所述入口检测系统包括入口流量计、入口
压力传感器、入口温度传感器，所述中间容器连通所述入口流量计，所述入口流量计通过阀
门连通所述双岩板缝洞模型空间的入口端，所述入口压力传感器、所述入口温度检测仪连接所述双岩板缝洞模型空间的入口端。
[0019] 所述出口检测系统包括出口流量计、出口压力传感器、出口温度传感器，所述双岩板缝洞模型空间的出口端连接所述出口压力传感器、所述出口温度检测仪，所述出口流量计通过阀门连通所述气液分离器出口端。
[0020] 所述回压系统包括回压阀、回压容器、回压表以及回压泵，所述双岩板缝洞模型空间的出口端通过所述回压阀分别连通所述回压容器、所述回压泵、所述回压表。
[0021] 所述废液回收系统包括气液分离器、废液罐、
冷凝器；所述回压阀、所述气液分离器、所述出口流量计、所述冷凝器、所述废液罐依次连通，所述气液分离器通过阀门连通所述出口流量计。
[0022] 所述数据处理系统包括采集控制处理
软件、工控机、
打印机、控制柜。所述采集控制处理软件在Win7或Win10环境下运行，采用VB编程。
[0023] 上述酸岩反应双岩板缝洞模拟装置的工作方法，具体步骤包括：
[0024] (1)选取地层岩石，将所述地层岩石加工成所述岩板，模拟酸化时，两个岩板均需雕刻缝洞，再将两个雕刻面相向叠放装入岩板腐蚀夹持器中的双岩板缝洞模型空间，用亲水胶结剂胶结，不留间隙，模拟酸压时，两个雕刻面相向叠放，由内部卡槽和夹持器调整岩板间距，岩板依据实验要求装入双岩板缝洞模型空间后，打开所述数据处理系统，进行实验数据的前处理；
[0025] (2)打开气体放空阀，调整酸岩反应双岩板缝洞模拟装置内压力平衡，关闭气体放空阀；
[0026] (3)配置
质量浓度为0～37％的酸液，注入中间容器中；打开所述预热套，将温度调整为20～120℃；打开所述回压系统，设置0～8MPa的回压；打开入口流量计、入口压力传感器、入口温度传感器、出口流量计、出口压力传感器、出口温度检测仪、冷凝器、CT扫描装置以及连通的电脑处理装置；
[0027] (4)设置注入速度为0～2L/h，打开所述耐酸泵，通过所述耐酸泵将所述中间容器中的酸液泵入所述双岩板缝洞模型空间；
[0028] (5)通过所述入口流量计、所述入口压力传感器、所述入口温度检测仪实时采集双岩板缝洞模型入口端流体的流量、压力、温度，通过出口流量计、出口压力传感器、出口温度检测仪实时采集所述双岩板缝洞模型出口端流体的流量、压力、温度，通过双岩板缝洞模型CT成像系统实时采集模拟酸化时三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程的图片信息；酸压时，三维酸压裂缝刻蚀动态过程的图片信息；
[0029] (6)将步骤(5)采集的数据及图片信息传输至数据处理系统，得到蚓孔生长速率、岩板渗透率变化的实时数据并对三维蚓孔竞争情况，缝洞间的沟通和穿洞过程，以及三维裂缝动态酸蚀程度，酸蚀过程的分析。
[0030] 本发明的有益效果为：
[0031] 1、所述岩板为双岩板，规模较小，便于拆装。对实验装置进行优化设计，增加了仪器空间的承压能力，同时关键部位改用高聚物材料，更好的解决酸对仪器的腐蚀。
[0032] 2、填补了平板装置对双岩板进行酸岩反应以及与CT装置结合的技术手段的空白。
[0033] 3、通过旋转装置可以实现模拟不同地层倾角(0～90°)的三维裂缝酸化及压裂情况。
[0034] 4、通过双岩板缝洞模型空间的卡槽可以实现岩板中间间隙的调节，以此模拟地层不同的裂缝。
[0035] 5、可以实现酸化酸压两用模拟，既能模拟酸化时蚓孔发育，缝洞连通，也能模拟酸压时三维酸压裂缝刻蚀动态过程。
[0036] 6、可以通过CT装置实现酸化时三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程的动态观测；酸压时，三维酸压裂缝刻蚀动态过程的实时监测。
附图说明
[0037] 图1是本发明酸岩反应双岩板缝洞模拟装置的结构
框图；
[0038] 图2是本发明操作室各系统的结构示意图；
[0039] 图3是本发明岩板腐蚀夹持器的主视图；
[0040] 图4是本发明岩板腐蚀夹持器的俯视图；
[0041] 图5是本发明液体腔结构示意图；
[0042] 图6是本发明夹持器的主视图；
[0043] 图7是本发明夹持器的侧视图；
[0044] 其中：1、中间容器，2、耐酸增压泵，3、入口温度传感器，4、入口流量计，5、入口压力传感器，6、双岩板缝洞模型，7、放空阀8、CT装置，9、出口温度传感器，10、出口压力传感器，11、回压阀，12、回压容器，13、回压表，14、回压泵，15、气液分离器，16、放气阀，17、出口流量计，18、冷凝器，19、废液罐，20、操作室，21、粗线管接口，22、加热套，23、液体腔，24、注液管线，25、旋转轴，26、键槽，27、卡槽，28、夹持器，29、固定栓，30、长
槽口，31、夹持板。
具体实施方式
[0045] 下面结合
说明书附图和
实施例对本发明作进一步限定，但本发明的保护范围不限于此。
[0046] 实施例1
[0047] 一种酸岩反应双岩板缝洞模拟装置，如图1所示，包括注入系统、预热系统、入口检测系统、双岩板缝洞模型6、出口检测系统、冷凝器18、回压系统、废液回收系统和数据处理系统；注入系统、预热系统、入口检测系统、双岩板缝洞模型6、出口检测系统、回压系统、冷凝器18、废液回收系统依次贯通；
[0048] 注入系统为所述双岩板缝洞模拟装置提供注入动力并调节注入酸液的速度；入口检测系统用于采集所述双岩板缝洞模型6入口端流体的压力、温度、流量；预热系统将中间容器中酸液温度预热到实验要求温度；双岩板缝洞模型6用于动态观察三维裂缝中的酸液流动情况并提供模拟酸化和酸压的两种不同酸岩反应结构；出口检测系统用于采集双岩板缝洞模型6出口端流体的压力、温度、流量；冷凝器18将高温废液冷凝降温；回压系统用于控制双岩板缝洞模型6出口端回压，保持回压恒定在实验要求数值；废液回收系统用于回收废液；数据处理系统用于整理计算采集到的双岩板缝洞模型6的入口端、出口端实验数据。管阀件系统用于连接并控制各个系统，包括注入系统、预热系统、入口检测系统、双岩板缝洞模型6、出口检测系统、冷凝器18、回压系统、废液回收系统和数据处理系统。
[0049] 所述双岩板缝洞模型包括岩板腐蚀夹持器、CT扫描装置，岩板腐蚀夹持器放置在CT腔体内。用于双岩板实验中观测三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程，酸压实验中三维裂缝酸蚀过程的动态观测。
[0050] 岩板腐蚀夹持器，如图3、4、5所示，包括液体腔23，注液管线24，旋转轴25，、键槽26，、卡槽27，夹持器28，岩板腐蚀夹持器的两侧面设有连通至液体腔23内的注液管线24，岩板腐蚀夹持器内设有液体腔23，液体腔23内设有卡槽27，卡槽27内设有可以移动的夹持器；
[0051] 夹持器包括固定栓29、长槽口30、夹持板28和岩板，亲水胶结物胶结的岩板放置在夹持板28中间，利用固定栓29固定，夹持器可在卡槽27内移动，同时可以通过长槽口30改变固定栓29的
位置以控制夹持板28之间的距离，将两块岩板分别放置在夹持板28上部，可以通过调整固定栓29的距离改变两块岩板之间的距离。
[0052] 岩板腐蚀夹持器上还设有旋转装置，旋转装置包括四根旋转轴25，旋转轴25的一端连接外部支架，另一端通过键槽26嵌入箱体；旋转轴25带动箱体旋转0-90°。
[0053] 箱体的长、宽、高的取值分别为400mm、200mm、100mm；岩板的长、宽、高的取值分别为200mm、100mm、10mm。
[0054] 入口检测系统通过注液管线连通液体腔23，以防止普通管线弯曲
变形而不能与岩板紧密
接触；设有的注液管线连通箱体内部至液体腔，管线内径为4mm，双岩板缝洞模型6上部设有气体放空阀7。用于调整酸岩反应双岩板缝洞模拟装置内压力平衡。液体腔23表面涂有隔热材料。通过向液体腔23泵入高温液体为岩板提供围压并提供实验所需温度。
[0055] 注入系统包括中间容器1、耐酸泵2，中间容器1通过阀门连通耐酸泵2；耐酸泵2的最大流量为2L/h，最大注入压力10MPa，采用哈氏
合金衬氟塑料，通过
变频器可以实现注入流量的远程调节。中间容器1的容积为2L，采用塑料罐容器。
[0056] 预热系统包括加热套1、温度传感器3，中间容器外围附着的保温套，中间容器出口连接温度传感器；耐酸泵2连通中间容器1；加热套1控温
精度为±0.5℃。
[0057] 入口检测系统包括入口温度传感器3、入口流量计4、入口压力传感器5，中间容器1连通入口流量计4，入口流量计4通过阀门连通双岩板缝洞模型6的入口端，入口压力传感器5、入口温度传感器3连接双岩板缝洞模型6的入口端；
[0058] 出口检测系统包括出口温度传感器9、出口压力传感器10、出口流量计17，双岩板缝洞模型6的出口端连接出口温度检测仪9、出口压力传感器10；
[0059] 入口压力传感器5及出口压力传感器10量程均为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。
[0060] 入口流量计4及出口流量计17均选用耐腐耐酸
碱全四氟流量计，管道口径为Φ10mm，流量2L/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。
[0061] 入口传感器3及出口温度传感器9检测范围均为室温～180℃，控温精度±0.5℃，带RS232接口，可实现与计算机的联网。
[0062] 回压系统包括回压阀11、回压容器12、回压表13及回压泵14，双岩板缝洞模型6的出口端通过回压阀11分别连通回压容器12、回压泵14；
[0063] 废液回收系统包括气液分离器15、废液罐19；回压阀11、气液分离器15、出口流量计17、冷凝器18、废液罐19依次连通，气液分离器15通过阀门连通出口流量计10。废液罐19容积为50L，采用塑料桶。冷凝器18采用蛇管式螺旋结构，外加冷
循环水套式结构。
[0064] 管阀件系统包括所有的粗管线和阀门。粗管线内径为4mm。阀门最大承压为7MPa。阀门采用哈氏合金，可承受
工作温度下的酸碱腐蚀。
[0065] 实施例2
[0066] 实施例1所述酸岩反应双岩板缝洞模拟装置的工作方法，具体步骤包括：
[0067] (1)选取地层岩石，即碳酸盐岩，将地层岩石加工成所述岩板，模拟酸化时，两个岩板均需雕刻缝洞，再将两个雕刻面相向叠放装入岩板腐蚀夹持器中的双岩板缝洞模型空间，用亲水胶结剂胶结，不留间隙，模拟酸压时，两个雕刻面相向叠放，由内部卡槽和夹持器调整岩板间距，岩板依据实验要求装入双岩板缝洞模型空间后，打开所述数据处理系统，进行实验数据的前处理；
[0068] (2)打开气体放空阀7，调整酸岩反应双岩板缝洞模拟装置内压力平衡，关闭气体放空阀7；
[0069] (3)配置质量浓度为15％的酸液，注入所述中间容器1中；打开预热套1，将温度调整为90℃；打开所述回压系统，设置5MPa的回压；打开入口温度传感器4、入口流量计5、入口压力传感器6、出口流量计17、出口压力传感器10、出口温度传感器9、冷凝器18、CT装置8以及连通的电脑处理装置；
[0070] (4)设置注入速度为1.5L/h，打开所述耐酸泵2，通过耐酸泵2向中间容器1中的酸液泵入所述双岩板缝洞模型6；
[0071] (5)通过入口温度传感器3、入口流量计4、入口压力传感器5实时采集所述双岩板缝洞模型入口端流体的流量、压力、温度，通过出口流量计17、出口压力传感器10、出口温度传感器9实时采集所述双岩板缝洞模型出口端流体的流量、压力、温度，通过所述CT装置8实时采集模拟酸化时三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程的图片信息；酸压时，三维酸压裂缝刻蚀动态过程的图片信息；
[0072] (6)将步骤(5)采集的数据及图片信息传输至所述数据处理系统，得到蚓孔生长速率、岩板渗透率变化的实时数据并对三维蚓孔竞争情况，缝洞间的沟通和穿洞过程，以及三维裂缝动态酸蚀程度，酸蚀过程的分析。
[0073] 实施例3
[0074] 实施例2所述模拟装置工作方法中进行CT数据处理的方法，具体步骤包括：
[0075] (1)酸液通过入口温度传感器3、入口流量计4、入口压力传感器5实时采集所述双岩板缝洞模型入口端流体的流量、压力、温度，通过出口流量计17、出口压力传感器10、出口温度传感器9实时采集所述双岩板缝洞模型出口端流体的流量、压力、温度，并将所得信息实时录入信息处理系统；
[0076] (2)酸液通过所述双岩板缝洞模型空间前，实时采集反应前岩样的孔隙结构特征；
[0077] (3)酸液通过所述双岩板缝洞模型空间时，通过数据处理系统实时录入模拟双岩板酸化、酸压过程的各数据信息变化；
[0078] (4)通过数据录入信息以及CT装置的成像输出，对模拟酸化时三维状态下的蚓孔延伸、竞争、缝洞间的沟通和穿洞过程的特征信息进行分析，对模拟酸压时裂缝的动态刻蚀进行数据处理以及过程分析；
[0079] (5)通过数据动态拟合，将各组实验之间的相关度和差异在数据层面进行分析，对数据进行合理有效的优化筛选，排除不合理的实验结果；
[0080] (6)根据多组实验结果，可在输入初始和终止时数据的情况下，由信息处理系统拟合出酸化时可能的酸蚀情况以及蚓孔扩展情况，同时对酸压时裂缝的刻蚀形态有一个依据具体实验的合理模拟。
[0081] 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披露的技术范围内，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
权利要求书的保护范围为准。
