一种长岩心多节点流动实验装置及方法

1.本发明涉及实验装置技术领域，具体涉及一种长岩心多节点流动实验装置及方法。


背景技术：

2.石油作为国家战略能源扮演的角色越来越重，油气田的开发逐渐走向高精端。油气田开发效益的提高与酸化技术密切相关，酸液性能的室内评价将决定酸化工艺是否能成功应用。岩心尺度越大，室内评价效果越好，越贴近实际。目前长岩心多节点流动实验装置评价酸液体系性能还存在诸多缺陷，如“全直径岩心酸蚀裂缝导流能力的实时动态评价装置及方法”(公开号：cn108645999a)，仅能通过岩心两端压力和流量的变化来确定岩心导流能力，无法获知酸液体系在岩心内部的流动变化规律。
3.现有技术中，利用长岩心夹持器做酸液有效作用距离、工作液侵入伤害深度等实验时，一般是在实验结束后将岩心从夹持器中取出观察或扫描等手段获取岩心试验后的相关数据，由于岩心取出后环境改变，导致测试数据不够精确，二是不能在实验过程中获取岩心的相关数据，而是每次必须等到实验结束后才能取出岩心获取数据，步骤比较繁琐，所需时间也比较长。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种长岩心多节点流动实验装置及方法,用于研究酸液体系在岩心内部的流动规律、反应规律以及转向酸和转向剂的转向规律，如岩心内部的压力降、转向酸和转向剂的转向点、转向时间、酸液浓度的变化规律等。
5.本发明采用下述的技术方案：
6.一种长岩心多节点流动实验装置，包括注入系统、围压泵(6)、恒温箱(7)、长岩心夹持器(10)、电脑(11)、取样装置、b六通阀(5)和c六通阀(8)，所述b六通阀(5)的一端连接注入系统，另一端连接长岩心夹持器(10)，所述c六通阀(8)的一端连接长岩心夹持器(10)，另一端连接取样装置，b六通阀(5)通过管路还与c六通阀(8)相连，所述长岩心夹持器(10)上连接有围压泵(6)；
7.所述长岩心夹持器(10)径向设有取样口，所述取样口的一端与长岩心夹持器(10)内部连通，另一端连接取样装置；
8.所述取样口包括a取样口(16)、b取样口(17)、c取样口(18)、d取样口(19)，所述c取样口(18)位于长岩心夹持器(10)轴向长度的黄金分割点上，所述b取样口(17)位于长岩心夹持器(10)左端面至c取样口(18)之间的黄金分割点上，所述a取样口(16)位于长岩心夹持器(10)左端面至b取样口(17)之间的黄金分割点上，所述d取样口(19)位于长岩心夹持器(10)的右端。
9.本技术方案的进一步优选，所述注入系统包括恒流泵(1)、储液罐(2)、储水罐(3)和a六通阀(4)，所述恒流泵(1)的一端连接储水罐(3)，另一端连接a六通阀(4)，所述储液罐
(2)的数量为3个，入口端均连接在a六通阀(4)上，出口端与b六通阀(5)相连。
10.本技术方案的进一步优选，所述取样装置包括第二压力表(14)和量筒(15)。
11.本技术方案的进一步优选，所述b六通阀(5)上设有第一压力表(12)，所述第一压力表(12)和第二压力表(14)均与电脑(11)相连。
12.本技术方案的进一步优选，所述长岩心夹持器(10)设置在恒温箱(7)内。
13.一种利用长岩心多节点流动实验装置的方法，包括以下步骤：
14.s1、收集岩心参数，连接好实验装置后设定实验参数，并将按照黄金分割比例切割好的岩心装入长岩心夹持器(10)中；
15.s2、打开恒流泵(1)，将储液罐(2)中的液体驱替至岩心中，读取第一压力表(12)和第二压力表(14)的数据；
16.s3、对长岩心夹持器(10)上取样口处酸液反应后的液体进行取样，测试反应后液体的浓度，通过液体浓度变化的分析，确定液体的有效作用距离或侵入伤害的深度；通过量筒(15)的累积数据计算各段岩心的液体滤失量；
17.s4、实验结束，清洗实验装置。
18.本技术方案的进一步优选，所述岩心参数包括岩心尺寸、孔隙度，所述实验参数包括恒温箱(7)温度、围压泵(6)的加压压力、恒流泵(1)的流量。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明用于评价各类酸液体系的性能，并能在实验过程中实时获取酸液体系反应速率、酸液有效作用距离、工作液侵入伤害深度、酸液滤失量、转向酸转向性能、转向剂桥接性能，以及多种酸液协同酸化效果等；
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
22.图1为本发明的结构示意图；
23.图2为本发明长岩心夹持器的结构示意图；
24.图中所示
25.1—恒流泵，2—储液罐，3—储水罐，4—a六通阀，5—b六通阀，6—围压泵，7—恒温箱，8—c六通阀，10—岩心夹持器，11—电脑，12—第一压力表，14—第二压力表，15—量筒，16—a取样口，17—b取样口，18—c取样口，19—d取样口；
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不
排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
28.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
29.如图1至图2所示，一种长岩心多节点流动实验装置，包括注入系统、围压泵6、恒温箱7、长岩心夹持器10、电脑11、取样装置、b六通阀5和c六通阀8，所述长岩心夹持器10的左右两端分别通过管路连接b六通阀5和c六通阀8，上端连接有围压泵6；围压泵6的流量控制单元调节围压泵的流量大小，向长岩心夹持器10注入围压液体，对长岩心夹持器10施加围压，夹紧岩心，模拟地层实际情况；
30.所述注入系统包括恒流泵1、储液罐2、储水罐3和a六通阀4，所述恒流泵1的一端通过管路连接储水罐3，另一端通过管路连接a六通阀4，所述储液罐2为中间容器，数量为3个，入口端均连接在a六通阀4上，出口端与b六通阀5相连；
31.所述取样装置包括第二压力表14和量筒15，所述c六通阀8连接有第二压力表14和量筒15；所述b六通阀5和c六通阀8通过管路连通。
32.所述长岩心夹持器10的管壁上径向设有通孔，通孔上安装管柱，所述通孔和管柱构成取样口，所述取样口的一端与长岩心夹持器10内部连通，另一端连接第二压力表14和量筒15；
33.所述取样口包括a取样口16、b取样口17、c取样口18、d取样口19，所述c取样口18位于长岩心夹持器10轴向长度的黄金分割点上，所述b取样口17位于长岩心夹持器10左端(长岩心夹持器10的入口端)面至c取样口18之间的黄金分割点上，所述a取样口16位于长岩心夹持器10左端面至b取样口17之间的黄金分割点上，所述d取样口19位于长岩心夹持器10的右端，并与长岩心夹持器10内岩心最右端端面处连通。
34.所述取样口按黄金分割点设置的作用在于：在评价各类酸液体系的性能的实验过程中，将长岩心夹持器10内的岩心按照黄金比例分割后，岩心在酸液或工作液(压裂液)作用下，其前段酸液浓度较大，酸岩反应速率较快，酸液中各离子浓度变化较快，酸液流经单位岩心长度后酸液中离子浓度变化大，取样口在长岩心夹持器10前段(左端)设置较后段(右端)密集，这样从取样口实时取出的实验数据较为精确，更能反应出酸液中离子浓度在岩心流动中的变化规律，在酸液有效作用距离、工作液侵入伤害深度、酸液滤失量、转向酸转向性能实验中，更能准确的记录实验实时的变化数据，实验结果更加精确。
35.所述第一压力表12和第二压力表14均通过数据采集卡与电脑11相连，所述长岩心夹持器10设置在恒温箱7内，恒温箱7的温度控制单元控制整个长岩心夹持器的温度。
36.一种利用长岩心多节点流动实验装置的方法，包括以下步骤：
37.评价转向酸转向性能实验：
38.s1、收集岩心参数，所述岩心参数包括岩心长度、岩心截面积、孔隙度，连接好实验装置后设定实验参数，将恒温箱7的温度设置为120℃(目标储层温度)，围压泵6围压设置为32mpa(目标地层压力)，并将按照黄金分割比例切割好的，长度分别为l1＝5.9cm、l2＝9.55cm，l3＝15.45cm，l4＝25.00cm的岩心装入长岩心夹持器10中，岩心的两端端面打磨平整。
39.s2、打开恒流泵1，驱替流量设置为20ml/mi n，将储液罐2中的转向酸驱替至岩心中，所述转向酸的配比为：20％ hc l+6％ ct1-18+2％ ct1-3c+1％ ct1-5b，同时关闭a取
样口16、b取样口17、c取样口18，待d取样口19有稳定液体流出时，记录该时间为t1并同时打开a取样口16、b取样口17、c取样口18，利用电脑11读取读取第一压力表12数据p5和第二压力表14的数据，a取样口16的压力表数据为p1、b取样口17的压力表数据为p2、c取样口18的压力表数据为p3、d取样口19的压力表数据为p4，第一压力表数据为p5。
40.s3、对长岩心夹持器10上取样口处酸液反应后的液体进行取样，a取样口16上的量筒的取样体积为v1、b取样口17上的量筒的取样体积为v2、c取样口18上的量筒的取样体积为v3、d取样口19上的量筒的取样体积为v4，测试反应后酸液的浓度，依次将a取样口16、b取样口17、c取样口18、d取样口19的酸液进行酸碱滴定，测试酸液浓度分别为c1、c2、c3、c4，通过酸液浓度变化的分析，确定液体的有效作用距离或侵入伤害的深度；通过量筒15的累积数据计算各段岩心的液体滤失量；
41.s4、实验结束，关闭恒流泵1，降温泄压，待温度接近室温，压力降到大气压后取出岩心，清洗实验装置。
42.将实验采集数据进行计算分析，如表1所示：
43.a,cm2δt,minμ,mpa
·
st1,s4.9245.5174l1,cml2,cml3,cml4,cm5.909.5515.4525.00v1,mlv2,mlv3,mlv4,ml6.24.644.904.24p1,mpap2,mpap3,mpap4,mpa11.58.25.51.3p5,mpac0,mol/lc1,mol/lc2,mol/l13.26.02155.82415.4624c3,mol/lc4,mol/l
ꢀꢀ
5.02564.4257
ꢀꢀ
44.表1转向酸转向性能实验数据表
45.根据如下公式计算取样口流量:
[0046][0047]
式中qi—某段岩心的流量，cm3/min；
[0048]
δt—时间，min；
[0049]
采用如下公式计算岩心渗透率：
[0050][0051]
式中ki—某段岩心渗透率，μm2；
[0052]
μ—试验温度下试验液体的粘度，mpa
·
s；
[0053]
δpi—某段岩心入口与出口压差(p
5-pi)，kpa；
[0054]
li—某段岩心长度，cm；
[0055]
a—岩心横截面积，cm2；
[0056]
计算得出各段岩心的渗透率为：
[0057]
岩心l1：q1＝3.10ml/min，k1＝9.99μm2；
[0058]
岩心l2：q2＝2.32ml/min，k2＝6.64μm2；
[0059]
岩心l3：q3＝2.45ml/min，k3＝9.11μm2；
[0060]
岩心l4：q4＝2.12ml/min，k4＝9.24μm2；
[0061]
转向酸转向点在第二个岩心(岩心l2)内，转向酸转向效率为：
[0062]
(k
1-k2)/k2×
100％＝33.58％
[0063]
转向效果较差。
[0064]
酸岩反应速度为：
[0065]
(c
0-c4)/(t1×a×
∑li)＝3.35
×
10-5
mol/s
·
cm3。
[0066]
酸液有效作用距离、工作液侵入伤害深度主要是在实验结束后，取出岩心观察，并结合压力表14在实验过程中的压力变化数据进行综合判断。
[0067]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种长岩心多节点流动实验装置，其特征在于，包括注入系统、围压泵(6)、恒温箱(7)、长岩心夹持器(10)、电脑(11)、取样装置、b六通阀(5)和c六通阀(8)，所述b六通阀(5)的一端连接注入系统，另一端连接长岩心夹持器(10)，所述c六通阀(8)的一端连接长岩心夹持器(10)，另一端连接取样装置，b六通阀(5)通过管路还与c六通阀(8)相连，所述长岩心夹持器(10)上连接有围压泵(6)；所述长岩心夹持器(10)径向设有取样口，所述取样口的一端与长岩心夹持器(10)内部连通，另一端连接取样装置；所述取样口包括a取样口(16)、b取样口(17)、c取样口(18)、d取样口(19)，所述c取样口(18)位于长岩心夹持器(10)轴向长度的黄金分割点上，所述b取样口(17)位于长岩心夹持器(10)左端面至c取样口(18)之间的黄金分割点上，所述a取样口(16)位于长岩心夹持器(10)左端面至b取样口(17)之间的黄金分割点上，所述d取样口(19)位于长岩心夹持器(10)的右端。2.根据权利要求1所述的所述一种长岩心多节点流动实验装置，其特征在于，注入系统包括恒流泵(1)、储液罐(2)、储水罐(3)和a六通阀(4)，所述恒流泵(1)的一端连接储水罐(3)，另一端连接a六通阀(4)，所述储液罐(2)的数量为3个，入口端均连接在a六通阀(4)上，出口端与b六通阀(5)相连。3.根据权利要求1所述的所述一种长岩心多节点流动实验装置，其特征在于，所述取样装置包括第二压力表(14)和量筒(15)。4.根据权利要求1所述的所述一种长岩心多节点流动实验装置，其特征在于，所述b六通阀(5)上设有第一压力表(12)，所述第一压力表(12)和第二压力表(14)均与电脑(11)相连。5.根据权利要求1所述的所述一种长岩心多节点流动实验装置，其特征在于，所述长岩心夹持器(10)设置在恒温箱(7)内。6.一种利用权利要求1所述的长岩心多节点流动实验装置的方法，包括以下步骤：s1、收集岩心参数，连接好实验装置后设定实验参数，并将按照黄金分割比例切割好的岩心装入长岩心夹持器(10)中；s2、打开恒流泵(1)，将储液罐(2)中的液体驱替至岩心中，读取第一压力表(12)和第二压力表(14)的数据；s3、对长岩心夹持器(10)上取样口处酸液反应后的液体进行取样，测试反应后液体的浓度，通过液体浓度变化的分析，确定液体的有效作用距离或侵入伤害的深度；通过量筒(15)的累积数据计算各段岩心的液体滤失量；s4、实验结束，清洗实验装置。7.根据权利要求6所述的一种长岩心多节点流动实验方法，其特征在于，所述岩心参数包括岩心尺寸、孔隙度，所述实验参数包括恒温箱(7)温度、围压泵(6)的加压压力、恒流泵(1)的流量。

技术总结
本发明公开了一种长岩心多节点流动实验装置及方法，包括注入系统、围压泵、恒温箱、长岩心夹持器、电脑、取样装置、b六通阀和c六通阀，所述b六通阀的一端连接注入系统，另一端连接长岩心夹持器，所述c六通阀的一端连接长岩心夹持器，另一端连接取样装置，b六通阀通过管路还与c六通阀相连，所述长岩心夹持器上连接有围压泵；所述长岩心夹持器径向设有取样口，所述取样口的一端与长岩心夹持器内部连通，另一端连接取样装置；利用本装置进行各类酸液体系的性能评价，用于研究酸液体系在岩心内部的流动规律、反应规律以及转向酸和转向剂的转向规律，如岩心内部的压力降、转向酸和转向剂的转向点、转向时间、酸液浓度的变化规律等。酸液浓度的变化规律等。酸液浓度的变化规律等。


技术研发人员：李年银 朱世杰 冯文涛 余佳杰 蒋晨 张红 王元
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/8/6