[發(fā)明專利]一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110998761.0
• 申請日: 2021-08-28
• 公開（公告）號: CN113670204A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 羅志鋒;陳翔;趙立強;汪鑫;繆尉杰;謝耀增;程龍;王春雷
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置及方法，所述測量裝置包括儲液罐、廢液罐、注入泵、圍壓泵、液壓系統、測試單元、激光掃描儀、計算機組成；所述測試單元內嵌有橡膠內膽，外部有液壓系統，使得本發(fā)明能同時用于酸液刻蝕體積和支撐劑嵌入深度的測量；所述激光掃描儀能對實驗前后巖板表面高程數據進行捕捉，能夠準確獲取巖板表面高程變化量，從而直接得到酸液的刻蝕體積及支撐劑嵌入深度。利用本裝置及方法可對酸液刻蝕巖石體積及支撐劑嵌入巖石深度進行直接測量，能夠極大的減小誤差，對優(yōu)化儲層改造設計方案及提高增產改造效果尤為重要。

技術領域

本發(fā)明涉及石油天然氣勘探開發(fā)領域，尤其是酸化壓裂或水力壓裂的一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置及方法。

背景技術

酸化壓裂和水力壓裂是低滲低孔油氣藏增產改造的主要手段，它們是利用地面高壓泵組，以超過地層吸液能力的施工排量泵送前置壓裂液來壓開地層產生裂縫，其中酸壓施工主要是通過后續(xù)泵送的酸液對壓開后的裂縫巖石表面進行非均勻刻蝕，而水力壓裂則是通過泵入支撐劑來充填壓開裂縫。當施工結束后，人工裂縫在地層壓力的作用下會趨于閉合，此時，酸液刻蝕形成的酸蝕溝槽和支撐劑支撐的裂縫則提供了油氣的主要滲流通道，所以酸蝕溝槽和支撐劑建立的通道大小對改造效果尤為重要。然而，酸液刻蝕體積會受巖石類型、儲層溫度、施工排量等眾多因素影響，支撐劑在地層壓力作用下會嵌入裂縫表面巖石中，降低裂縫寬度。因此，研究并確定酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度對優(yōu)化儲層改造設計方案及提高增產改造效果尤為重要。

目前沒有關于酸液刻蝕巖板體積的直接測量方法公布，往往是采用實驗前后巖板的質量差與平均密度計算，但實驗前后需烘干巖石且需要測試巖石密度導致實驗過程繁瑣。目前獲取支撐劑嵌入深度的方法主要是間接測量方法和數模方法。常見的實驗方法是對比鋼板下支撐劑縫寬與巖板下支撐劑壓實后的縫寬，從而得到支撐劑嵌入，但忽略了薄鋼板對小粒徑高強度支撐劑的嵌入和嵌入后對支撐劑相互擠壓的影響。常見的數模方法，主要是通過巖石力學等參數計算得到支撐劑嵌入深度，但忽略了多層支撐劑顆粒之間的相互擠壓作用。

本發(fā)明提供一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置及方法，本裝置能同時用于酸液刻蝕體積和支撐劑嵌入深度的測量，其方法主要是在實驗過程中通過激光掃描的方法精準獲取因酸液刻蝕或支撐劑嵌入導致的巖板表面高程變化量，從而直接計算出酸液的刻蝕體積及支撐劑嵌入深度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置及方法。使用這種測量裝置及方法，能夠真實模擬地層條件下酸液或支撐劑在裂縫中的反應及嵌入情況，能夠直接獲取不同條件下的酸壓或水力壓裂過程中刻蝕體積及支撐劑嵌入深度。該裝置及方法原理可靠，所得實驗結果更加精確可信。

本發(fā)明是由以下技術方案實現的：

一種酸液刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量裝置，該裝置由儲液罐、廢液罐、注入泵、圍壓泵、液壓系統、測試單元、激光掃描儀、計算機組成。注入泵、儲液罐、測試單元和廢液罐是通過管線串聯。所述測試單元放置于液壓機平臺上；所述激光掃描儀放置在測試單元上方。

所述測試單元由金屬外殼、橡膠內膽、矩形活塞、實驗巖板組成。所述金屬外殼是中空框體；所述橡膠內膽為中空膠套，橡膠內膽位于金屬外殼內部；所述橡膠內膽空腔可容納兩塊實驗巖板；所述實驗巖板為長178mm、寬35mm、厚25mm的矩形巖板；所述矩形活塞位于橡膠內膽空腔上下，上下活塞之間放置兩塊實驗巖板，兩塊巖板中間可鋪置支撐劑；所述金屬外殼與橡膠內膽兩端開有貫穿的小孔，用于連接液罐，其小孔與兩塊巖板之間的縫隙對齊；所述金屬外殼一側有小孔，用于連接圍壓泵。

本發(fā)明刻蝕體積及支撐劑嵌入深度的測量方法，包括以下步驟：

(1)將一塊實驗巖板放置于測試單元中，巖板表面對齊酸液管線孔眼，以便在酸液刻蝕實驗中，液體能流經巖板表面；然后采用夾持器上方的激光掃描儀對巖板表面進行掃描。