[发明专利]一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法

权利要求书

1.一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法，其特征在于：该装置由注入泵(1)、储液罐(2)、围压泵(3)、液压系统(4)、测试单元(5)、激光扫描仪(6)、计算机(7)和废液罐(8)组成。注入泵、储液罐、测试单元、废液罐通过管线串联。所述测试单元放置于液压系统上；所述激光扫描仪放置在测试单元上方。

所述测试单元由金属外壳(9)、橡胶内胆(10)、矩形活塞(11)、实验岩板(12)组成。所述金属外壳是中空框体；所述橡胶内胆为中空胶套，橡胶内胆位于金属外壳内部；所述橡胶内胆空腔可容纳两块实验岩板；所述实验岩板为长178mm、宽35mm、厚25mm的矩形岩板；所述矩形活塞位于橡胶内胆空腔上下，上下活塞之间放置两块实验岩板，两块岩板中间可铺置支撑剂或铺置垫片；所述金属外壳与橡胶内胆两端开有贯穿的小孔(13)，用于连接液罐，其小孔与两块岩板之间的缝隙对齐；所述金属外壳一侧有小孔，用于连接围压泵。

2.一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)将一块测试岩板放置于测试单元中，岩板表面对齐酸液管线孔眼，采用夹持器上方的激光扫描仪对岩板表面进行扫描。

(2)在扫描后的岩板表面上铺置支撑剂，然后再放置另一块岩板盖住支撑剂组成裂缝模拟单元。若是测试酸液刻蚀体积，则不加入支撑剂。

(3)安装矩形活塞，密闭岩心夹持器，连接注入泵、围压泵、储液罐、废液罐、计算机。通过围压泵泵入清水，使得橡胶内胆挤压实验岩板侧面，保证酸液或支撑剂作用于岩板表面。

(4)若是进行酸液刻蚀体积测试实验，则用注入泵泵送酸液进入测试单元进行酸岩刻蚀反应。若是进行支撑剂嵌入深度测试，则不泵送酸液，直接启动液压机，对测试单元进行压力加载，模拟地层应力条件进行支撑剂嵌入实验。

(5)实验结束后，取出上覆岩板，冲洗测试岩板表面液体残余或支撑剂。然后再次采用激光扫描仪对测试单元内岩板表面进行扫描。

(6)计算机通过控制程序进行数据处理，得到实验条件下的刻蚀体积或支撑剂嵌入深度。

所述步骤(1)中在实验前对岩板表面S_ABCD进行激光扫描，能获取其面上在实验前每个网格的垂向高程数据Z₀(i,j)；所述步骤(5)中对实验后的岩板进行激光扫描获取实验后每个网格的垂向高程数据Z₁(i,j)，两次扫描过程需选取一样的网格步长，且实验过程中不能移动岩板，保证Z₀(i,j)与Z₁(i,j)一一对应；所述步骤(6)中酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入体积的计算方法为：

所述步骤(6)中支撑剂平均嵌入深度计算方法为：

式中，V_H为酸液刻蚀体积，d_H为支撑剂嵌入深度，N_x为横向网格数量,N_y为纵向网格数量,Z₀(i,j)是实验前第(i,j)个网格的垂向高程,Z₁(i,j)实验后第(i,j)个网格的垂向高程,S_ABCD是岩板表面的闭合面积。