不同粘度酸液体系酸岩反应动力学参数测定装置

摘要

不同粘度酸液体系酸岩反应动力学参数测定装置是一种用于石油工程领域碳酸盐岩油气储层酸压改造技术中不同粘度酸液体系酸岩反应动力学参数测定的装置，适应不同粘度及酸液浓度液体体系的酸岩反应动力学参数的测定，更精确地模拟了酸液在裂缝中的真实流动方向与特征。 装置由一个反应釜和两套不同型号的夹持器构成主体部分，还包括一些给釜体内提供旋转的动力装置及一些简单的测量装置。主体部分采用哈氏合金材料锻造而成，且系统承压可达20兆帕，耐温至150摄氏度。实验时搅动反应釜内部的液体，酸液沿釜体壁面流过与釜体两侧夹持器固定的岩盘表面发生酸岩反应，从釜体另一侧夹持器的堵头处或釜体下部的卸压口，可以取样进行酸液的离子浓度分析，测定酸岩反应动力学参数。

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，用于碳酸盐岩油气储层酸压改造技术中酸岩反应动力学参数的测定。

技术背景

传统旋转岩盘实验被广泛的用于测定酸岩反应动力学参数，如反应活化能、H⁺有效传质系数、反应级数、反应速度常数等，但未考虑地层裂缝的延伸方向、岩石沉积方向、酸液体系粘度变化等对测定酸岩反应参数的影响。本发明适应不同粘度及酸液浓度液体体系的酸岩反应动力学参数的测定，更精确地模拟了酸液在裂缝中的真实流动方向与特征。

发明内容

本发明的目的是可以模拟不同粘度酸液体系在地层裂缝流动过程，同时测定该过程酸岩反应动力学参数。

装置由一个反应釜和两套不同型号的夹持器构成主体部分，还包括一套使釜体内液体产生匀速旋转的动力装置及一些简单的测量装置。

装置主体部分：一个反应釜两侧连接有两套岩心夹持器，一套是直径为25.4毫米(模拟1″岩面)的岩心夹持器，另一套是直径为50.8毫米(模拟2″岩面)的岩心夹持器。反应釜和岩心夹持器采用整体哈氏合金锻造而成，能承耐强酸的腐蚀，釜体与两侧的岩心夹持器接口采用螺纹连接，上盖设搅拌杆可与动力装置相连，使液体在釜体内以不同流速转动，上盖与釜体采用快开式卡箍连接，拆装方便，并且系统承压可达20兆帕，耐温至150摄氏度，安全可靠。

本发明的目的由以下技术措施实现：

1.工作原理

本实验装置在设定温度压力下由电动机带动搅动杆和转子，搅动反应釜内部的液体，酸液沿釜体壁面流过与釜体两侧夹持器固定的岩盘表面发生酸岩反应，从釜体另一侧夹持器的堵头处或釜体下部的卸压口，可以取样进行酸液的离子浓度分析，测定反应动力学参数。

2.模拟实际裂缝真实流动

本实验装置与传统的酸岩反应动力学测定装置中液体在圆盘表面附近的旋转流动不同，由于其岩心在釜体两侧的夹持器中，且与酸液接触的岩面被固定在釜体内部的两侧的内壁面上，当酸液在釜体中被搅动而匀速旋转时，酸液将平行流过岩面，因此酸液流动相对于岩面具有了方向性，本发明正是本着模拟酸化压裂施工时的酸液真实流动情况，使酸液沿着真实裂缝的延伸方向流动，因此在实验中将岩面按其取芯时的方向放置在夹持器中(加工岩面时有特别要求)，可以更真实地模拟地层中的酸岩反应及测定动力学参数，如反应活化能、H⁺有效传质系数、反应级数、反应速度常数等。

3.模拟不同粘度酸液体系的酸岩反应

传统的旋转岩盘实验测试的酸液体系只能针对粘度较小、离子扩散阻力小的液体体系。当测试粘度较高且氢离子扩散阻力大的液体时，釜体边缘的液体即使在岩盘高速旋转时也达不到紊流状态，使得釜体内酸液氢离子浓度不均匀，在釜体边缘处取样必然导致结果不准确。本实验装置是用搅拌器带动酸液旋转，因此在反应釜中测试任何粘度的酸液都可以让整个反应釜中的液体同时达到紊流态，而且设计3个不同直径的转子以调节转子与釜体内壁间距大小，可模拟酸液在不同裂缝宽度间隙中的流动特征，同时取样时可以从两侧夹持器的任意一侧取样，也可以从釜体下侧的卸压接口取样，保证了酸样与反应釜中的岩面反应的酸液各离子含量均匀，且准确性更高。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

附图是本发明的装置结构图。

图中1.搅拌器，2.快开式卡箍，3.25.4毫米岩心夹持器，4.堵头，5.反应釜，6.卸压接口，7.搅拌转子，8.堵头，9.50.8毫米岩心夹持器，10.搅拌杆。

具体实施方式

下面通过具体的实验步骤，对本发明进行详细的描述。实验过程如下：

1.先连接管线及各个部件，然后试压，确定工作系统正常；

2.将实验用的岩心装入夹持器中，注意加工岩面方向与取芯时的岩面方向一致，如果仅做一个尺寸岩样，则另一侧使用垫块和死堵堵死，以免漏酸，也可装有带有小孔的节流阀以便取样，并尽量保证内部没有空气；

3.连接好夹持器后，对反应釜加温至地层温度，加入预热好的酸液；

4.对夹持器逐步加环压，同时对反应釜加压，保持环压始终高于釜内压力2至3个兆帕。同时开动电机使其缓慢转动，调节转速到预设转速；

5.当系统稳定到预设压力、温度及转速时，在国标要求的时间间隔内缓慢打开未加岩心的夹持器堵头出口或节流阀取样或打开卸压出口取样；

具体的酸样的分析测试与传统旋转岩盘实验相同。