[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

说明书

本发明公开了一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法，所述测量装置包括储液罐、废液罐、注入泵、围压泵、液压系统、测试单元、激光扫描仪、计算机组成；所述测试单元内嵌有橡胶内胆，外部有液压系统，使得本发明能同时用于酸液刻蚀体积和支撑剂嵌入深度的测量；所述激光扫描仪能对实验前后岩板表面高程数据进行捕捉，能够准确获取岩板表面高程变化量，从而直接得到酸液的刻蚀体积及支撑剂嵌入深度。利用本装置及方法可对酸液刻蚀岩石体积及支撑剂嵌入岩石深度进行直接测量，能够极大的减小误差，对优化储层改造设计方案及提高增产改造效果尤为重要。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，尤其是酸化压裂或水力压裂的一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法。

背景技术

酸化压裂和水力压裂是低渗低孔油气藏增产改造的主要手段，它们是利用地面高压泵组，以超过地层吸液能力的施工排量泵送前置压裂液来压开地层产生裂缝，其中酸压施工主要是通过后续泵送的酸液对压开后的裂缝岩石表面进行非均匀刻蚀，而水力压裂则是通过泵入支撑剂来充填压开裂缝。当施工结束后，人工裂缝在地层压力的作用下会趋于闭合，此时，酸液刻蚀形成的酸蚀沟槽和支撑剂支撑的裂缝则提供了油气的主要渗流通道，所以酸蚀沟槽和支撑剂建立的通道大小对改造效果尤为重要。然而，酸液刻蚀体积会受岩石类型、储层温度、施工排量等众多因素影响，支撑剂在地层压力作用下会嵌入裂缝表面岩石中，降低裂缝宽度。因此，研究并确定酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度对优化储层改造设计方案及提高增产改造效果尤为重要。

目前没有关于酸液刻蚀岩板体积的直接测量方法公布，往往是采用实验前后岩板的质量差与平均密度计算，但实验前后需烘干岩石且需要测试岩石密度导致实验过程繁琐。目前获取支撑剂嵌入深度的方法主要是间接测量方法和数模方法。常见的实验方法是对比钢板下支撑剂缝宽与岩板下支撑剂压实后的缝宽，从而得到支撑剂嵌入，但忽略了薄钢板对小粒径高强度支撑剂的嵌入和嵌入后对支撑剂相互挤压的影响。常见的数模方法，主要是通过岩石力学等参数计算得到支撑剂嵌入深度，但忽略了多层支撑剂颗粒之间的相互挤压作用。

本发明提供一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法，本装置能同时用于酸液刻蚀体积和支撑剂嵌入深度的测量，其方法主要是在实验过程中通过激光扫描的方法精准获取因酸液刻蚀或支撑剂嵌入导致的岩板表面高程变化量，从而直接计算出酸液的刻蚀体积及支撑剂嵌入深度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置及方法。使用这种测量装置及方法，能够真实模拟地层条件下酸液或支撑剂在裂缝中的反应及嵌入情况，能够直接获取不同条件下的酸压或水力压裂过程中刻蚀体积及支撑剂嵌入深度。该装置及方法原理可靠，所得实验结果更加精确可信。

本发明是由以下技术方案实现的：

一种酸液刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量装置，该装置由储液罐、废液罐、注入泵、围压泵、液压系统、测试单元、激光扫描仪、计算机组成。注入泵、储液罐、测试单元和废液罐是通过管线串联。所述测试单元放置于液压机平台上；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、橡胶内胆、矩形活塞、实验岩板组成。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；所述金属外壳与橡胶内胆两端开有贯穿的小孔，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。

本发明刻蚀体积及支撑剂嵌入深度的测量方法，包括以下步骤：

(1)将一块实验岩板放置于测试单元中，岩板表面对齐酸液管线孔眼，以便在酸液刻蚀实验中，液体能流经岩板表面；然后采用夹持器上方的激光扫描仪对岩板表面进行扫描。