專(zhuān)利名稱(chēng)：不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，用于碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層酸壓改造技術(shù)中酸巖反應(yīng)動(dòng)力
學(xué)參數(shù)的測(cè)定。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)巖盤(pán)實(shí)驗(yàn)被廣泛的用于測(cè)定酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如反應(yīng)活化能、H+有 效傳質(zhì)系數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)速度常數(shù)等，但未考慮地層裂縫的延伸方向、巖石沉積方向、酸 液體系粘度變化等對(duì)測(cè)定酸巖反應(yīng)參數(shù)的影響。本發(fā)明適應(yīng)不同粘度及酸液濃度液體體系 的酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，更精確地模擬了酸液在裂縫中的真實(shí)流動(dòng)方向與特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是可以模擬不同粘度酸液體系在地層裂縫流動(dòng)過(guò)程，同時(shí)測(cè)定該過(guò) 程酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。 裝置由一個(gè)反應(yīng)釜和兩套不同型號(hào)的夾持器構(gòu)成主體部分，還包括一套使釜體內(nèi) 液體產(chǎn)生勻速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置及一些簡(jiǎn)單的測(cè)量裝置。 裝置主體部分一個(gè)反應(yīng)釜兩側(cè)連接有兩套巖心夾持器， 一套是直徑為25. 4毫米 (模擬1〃巖面)的巖心夾持器，另一套是直徑為50.8毫米(模擬2〃巖面)的巖心夾持 器。反應(yīng)釜和巖心夾持器采用整體哈氏合金鍛造而成，能承耐強(qiáng)酸的腐蝕，釜體與兩側(cè)的 巖心夾持器接口采用螺紋連接，上蓋設(shè)攪拌桿可與動(dòng)力裝置相連，使液體在釜體內(nèi)以不同 流速轉(zhuǎn)動(dòng)，上蓋與釜體采用快開(kāi)式卡箍連接，拆裝方便，并且系統(tǒng)承壓可達(dá)20兆帕，耐溫至 150攝氏度，安全可靠。 本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)
1.工作原理 本實(shí)驗(yàn)裝置在設(shè)定溫度壓力下由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)攪動(dòng)桿和轉(zhuǎn)子，攪動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)部的液 體，酸液沿釜體壁面流過(guò)與釜體兩側(cè)夾持器固定的巖盤(pán)表面發(fā)生酸巖反應(yīng)，從釜體另一側(cè) 夾持器的堵頭處或釜體下部的卸壓口 ，可以取樣進(jìn)行酸液的離子濃度分析，測(cè)定反應(yīng)動(dòng)力 學(xué)參數(shù)。 2.模擬實(shí)際裂縫真實(shí)流動(dòng) 本實(shí)驗(yàn)裝置與傳統(tǒng)的酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測(cè)定裝置中液體在圓盤(pán)表面附近的旋轉(zhuǎn)流 動(dòng)不同，由于其巖心在釜體兩側(cè)的夾持器中，且與酸液接觸的巖面被固定在釜體內(nèi)部的兩 側(cè)的內(nèi)壁面上，當(dāng)酸液在釜體中被攪動(dòng)而勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，酸液將平行流過(guò)巖面，因此酸液流動(dòng) 相對(duì)于巖面具有了方向性，本發(fā)明正是本著模擬酸化壓裂施工時(shí)的酸液真實(shí)流動(dòng)情況，使 酸液沿著真實(shí)裂縫的延伸方向流動(dòng)，因此在實(shí)驗(yàn)中將巖面按其取芯時(shí)的方向放置在夾持器 中(加工巖面時(shí)有特別要求)，可以更真實(shí)地模擬地層中的酸巖反應(yīng)及測(cè)定動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如 反應(yīng)活化能、^有效傳質(zhì)系數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)速度常數(shù)等。
3.模擬不同粘度酸液體系的酸巖反應(yīng)
傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)巖盤(pán)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的酸液體系只能針對(duì)粘度較小、離子擴(kuò)散阻力小的液體 體系。當(dāng)測(cè)試粘度較高且氫離子擴(kuò)散阻力大的液體時(shí)，釜體邊緣的液體即使在巖盤(pán)高速旋 轉(zhuǎn)時(shí)也達(dá)不到紊流狀態(tài)，使得釜體內(nèi)酸液氫離子濃度不均勻，在釜體邊緣處取樣必然導(dǎo)致 結(jié)果不準(zhǔn)確。本實(shí)驗(yàn)裝置是用攪拌器帶動(dòng)酸液旋轉(zhuǎn)，因此在反應(yīng)釜中測(cè)試任何粘度的酸液 都可以讓整個(gè)反應(yīng)釜中的液體同時(shí)達(dá)到紊流態(tài)，而且設(shè)計(jì)3個(gè)不同直徑的轉(zhuǎn)子以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子 與釜體內(nèi)壁間距大小，可模擬酸液在不同裂縫寬度間隙中的流動(dòng)特征，同時(shí)取樣時(shí)可以從 兩側(cè)夾持器的任意一側(cè)取樣，也可以從釜體下側(cè)的卸壓接口取樣，保證了酸樣與反應(yīng)釜中 的巖面反應(yīng)的酸液各離子含量均勻，且準(zhǔn)確性更高。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
附圖是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。 圖中1.攪拌器，2.快開(kāi)式卡箍，3.25.4毫米巖心夾持器，4.堵頭，5.反應(yīng)釜，6.卸 壓接口，7.攪拌轉(zhuǎn)子，8.堵頭，9.50.8毫米巖心夾持器，10.攪拌桿。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下
1.先連接管線(xiàn)及各個(gè)部件，然后試壓，確定工作系統(tǒng)正常； 2.將實(shí)驗(yàn)用的巖心裝入夾持器中，注意加工巖面方向與取芯時(shí)的巖面方向一致， 如果僅做一個(gè)尺寸巖樣，則另一側(cè)使用墊塊和死堵堵死，以免漏酸，也可裝有帶有小孔的節(jié) 流閥以便取樣，并盡量保證內(nèi)部沒(méi)有空氣； 3.連接好夾持器后，對(duì)反應(yīng)釜加溫至地層溫度，加入預(yù)熱好的酸液； 4.對(duì)夾持器逐步加環(huán)壓，同時(shí)對(duì)反應(yīng)釜加壓，保持環(huán)壓始終高于釜內(nèi)壓力2至3個(gè)
兆帕。同時(shí)開(kāi)動(dòng)電機(jī)使其緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速； 5.當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定到預(yù)設(shè)壓力、溫度及轉(zhuǎn)速時(shí)，在國(guó)標(biāo)要求的時(shí)間間隔內(nèi)緩慢打開(kāi)未 加巖心的夾持器堵頭出口或節(jié)流閥取樣或打開(kāi)卸壓出口取樣；
具體的酸樣的分析測(cè)試與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)巖盤(pán)實(shí)驗(yàn)相同。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用于石油工程領(lǐng)域的碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層酸壓改造中使酸液能勻速且平行與巖盤(pán)表面相接觸的酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置。裝置主體部分由一個(gè)反應(yīng)釜和兩側(cè)的不同型號(hào)的夾持器組成。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，攪動(dòng)并旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜中酸液使其沿釜體壁面流過(guò)釜體兩側(cè)夾持器中的巖盤(pán)表面發(fā)生酸巖反應(yīng)，通過(guò)另一側(cè)夾持器堵頭處或反應(yīng)釜下部的卸壓口取樣，進(jìn)行酸液離子濃度分析，測(cè)定酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的工作原 理，其特征在于旋轉(zhuǎn)酸液使其平行流過(guò)巖石表面，發(fā)生酸巖反應(yīng)，模擬酸化壓裂施工時(shí)酸 液沿地層人工裂縫真實(shí)的流動(dòng)方向；
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的工作方 式，其特征在于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)攪動(dòng)反應(yīng)釜中的酸液使其旋轉(zhuǎn)，可以使不同粘度酸液 內(nèi)離子濃度均勻；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的工作方 式，其特征在于調(diào)節(jié)攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，來(lái)控制酸液在釜體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速率，模擬地層中酸 液不同的流動(dòng)速率；
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的工作方 式，其特征在于調(diào)整夾持器中巖面方向，來(lái)模擬酸液在地層沿不同方向流動(dòng)時(shí)的反應(yīng)速率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)，其 特征在于兩個(gè)不同型號(hào)的夾持器用螺紋連接在反應(yīng)釜的釜體兩側(cè)，用于將巖盤(pán)面固定在 反應(yīng)釜的內(nèi)壁上使釜內(nèi)液體攪動(dòng)并旋轉(zhuǎn)時(shí)可以平行流過(guò)巖面，上蓋設(shè)攪拌桿可與動(dòng)力裝置 相連，上蓋與釜體采用快開(kāi)式卡箍連接，裝置整體采用哈氏合金鍛造，耐強(qiáng)酸腐蝕，且承壓 可達(dá)20兆帕，耐溫至150攝氏度。
全文摘要
不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定裝置是一種用于石油工程領(lǐng)域碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層酸壓改造技術(shù)中不同粘度酸液體系酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定的裝置，適應(yīng)不同粘度及酸液濃度液體體系的酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，更精確地模擬了酸液在裂縫中的真實(shí)流動(dòng)方向與特征。裝置由一個(gè)反應(yīng)釜和兩套不同型號(hào)的夾持器構(gòu)成主體部分，還包括一些給釜體內(nèi)提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力裝置及一些簡(jiǎn)單的測(cè)量裝置。主體部分采用哈氏合金材料鍛造而成，且系統(tǒng)承壓可達(dá)20兆帕，耐溫至150攝氏度。實(shí)驗(yàn)時(shí)攪動(dòng)反應(yīng)釜內(nèi)部的液體，酸液沿釜體壁面流過(guò)與釜體兩側(cè)夾持器固定的巖盤(pán)表面發(fā)生酸巖反應(yīng)，從釜體另一側(cè)夾持器的堵頭處或釜體下部的卸壓口，可以取樣進(jìn)行酸液的離子濃度分析，測(cè)定酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N33/24GK101699282SQ200910058898
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者伊向藝, 盧淵, 張哨楠, 李沁 申請(qǐng)人:伊向藝;盧淵;李沁;張哨楠;成都理工大學(xué)