本发明专利技术公开了一种酸岩反应速率预测装置和方法，属于石油地质测试技术领域。该装置包括反应釜，反应釜包括端盖和釜体，端盖通过法兰与釜体连接，釜体内设有岩样，岩样下方设有活塞；还设有增压泵，增压泵的出口端设于活塞下方；预热罐，其底部与反应釜内部连通；排液管，其一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，排液管上设有冷凝装置。该方法包括：首先测出岩样在多个浓度的酸液中的反应速率，随后对其进行拟合得到酸岩反应速率方程，根据该方程即可进行预测。本装置的实验条件能够达到350℃、30MPa。同时提供了一种酸盐反应速率的预测方法，能够为酸化压裂施工提供足够的数据支持。足够的数据支持。足够的数据支持。
【技术实现步骤摘要】
一种酸岩反应速率预测装置和方法
[0001]本专利技术涉及石油地质测试
，具体为一种酸岩反应速率预测装置和方法。
技术介绍
[0002]酸压是碳酸盐岩储层增储上产的有效技术之一。酸岩反应动力学的实验研究是酸压技术的重要组成部分，其为分析酸岩反应规律、评价酸液体系及进行酸压设计模拟的提供关键参数。酸岩反应速度决定了酸液有效穿透距离和酸蚀裂缝面的刻蚀形态，从而决定了酸蚀裂缝导流能力，最终影响酸压效果。
[0003]目前，酸岩反应旋转岩盘仪和平行板流动装置是酸岩反应动力学实验最常用的装置。且酸岩反应旋转岩盘仪是已市售且通用的实验设备，国际上代表为美国TEMCO公司生产的酸岩反应动力学实验仪，国内以江苏海安相关石油设备加工企业生产的旋转岩盘酸反应动力学装置。这两类设备本专利技术单位都已有固定资产，且本专利技术人长期从事相关工作以及相关研究。这两类设备的共同特征是不适用于超高温、超高压实验环境。
[0004]近年来，我国常规油气资源进入自然递减阶段，上产难度大，同时随着我国石油天然气需求的快速增加，我国油气资源勘探开发逐渐向深层（含超深层）发展，深层油气资源勘探当量达671亿吨，占油气资源总量的34%，陆上有39%的剩余石油和57%的剩余天然气资源分布在深部地层。深层油气资源丰富、潜力大，是我国重要的能源接替领域，尤其是8000m以深油气资源的勘探开发是实现中国能源接替战略的重大需求，也是当前和未来油气勘探开发的重点和热点，2021年到2022年国内完钻的井就有近百口，深的达万米。为了有效动用万米深层，相关的研究与技术必须要有相应的实验条件支撑。
[0005]专利CN 200910058898.7公开的不同粘度酸液体系酸岩反应动力学参数测定装置，相对于现有的市售设备及方法，改变了岩样置放位置，通过转动酸液的方式，此方法无法满足超高温、高压实验环境。且其采用气体进行增压。
[0006]专利CN 202010119923.4公开一种评价CO2对平板酸岩反应速率影响的测试装置及方法。专利CN201210359475.0公开一种平板流模拟酸岩反应动力学参数的测试方法。专利CN201220491049.8公开一种平板流模拟酸岩反应动力学参数的测试装置。平板流相对于旋转圆盘，模拟的是注酸的流动过程，同样无法实现超高温、高压实验环境。专利CN201410198740.0公开的一种自动控制的酸岩反应动力学参数实验装置，属于智能设备，可实现制动化过程测试，众所周知酸液在高温下、特别是盐酸极易气化，因此该专利同样无法用于超高温、高压实验环境。
[0007]专利CN202210324213.4公开的一种用于高粘液体酸岩反应动力学参数的测定装置和方法。专利CN201310110239.X公开的一种酸
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岩反应速率动态测试装置及计算方法。专利CN202220991966.6公开的一种测定常压下酸岩反应速率的装置。都是采用测试CO2产生量计算酸岩反应速率。同理高温下盐酸极易气化，损失的重量是气化的HCl还是生产的CO2无法准确获得，因此该类方法不适用于高温实验环境。
[0008]专利CN202120631460.X公开的一种酸岩反应动力学实验装置，对现有的测试方法
进行了改进，通过测试岩样的重量损失计算酸岩反应速率，但该方法是将岩样两端面卡住，反应岩样的圆柱面，这在实际实施过程中，有两个问题，一、岩样柱面被酸溶后的面积一直在缩小而无法计算酸岩接触面积（就像是卷纸被一层层的剥落），二、最大的问题是岩样柱很可能被酸溶断裂而致使实验失败。因此该方法不具有可操作性。
[0009]对于上述装置来讲，其大多采用气体进行增压，且适用温度最高250℃，然而，经过专利技术人大量试验后发现，采用气体增压时，在高压的作用下，气体会溶解在酸液中，导致酸液的组分发生变化，因此在实际溶蚀的过程中，其溶蚀速率和地层中酸液溶蚀速率具有较大的差距。
[0010]同时，对于酸岩反应来讲，目前大多方法都是直接对酸岩反应进行测量，然而，对于实际操作过程中，所采用的酸液浓度有高有低，且在酸蚀过程中，酸液浓度不断下降，导致其反应速率也不断降低。而在实际的酸化压裂过程中，通常需要注入多种酸，比如对于一些酸岩反应速率更快的酸液来讲，其波及深度较低；而对于一些酸岩反应速率较慢的酸液来讲，其波及范围更广。因此，有必要对酸岩反应速率进行准确的预测。
[0011]为了有效动用万米深层碳酸盐岩，做好工程设计及工程实施，实验研究、评价等手段必须在相应的高温、高压下获得准确数据，以确保工程实施安全有效。为此相关的研究与技术必须要有相应的实验条件支撑。
技术实现思路
[0012]为解决上述至少一种问题，本专利技术提供了一种酸岩反应速率预测装置和方法，其能够准确的获取不同条件下的酸岩反应速率，为实际生产提供数据支持。
[0013]本专利技术的技术方案如下：一种酸岩反应速率预测装置，包括：反应釜，包括端盖和釜体，所述端盖通过法兰与所述釜体可拆卸连接，所述端盖上设有磁力耦合搅拌器，所述磁力耦合搅拌器设于所述反应釜内部的一端设有连杆，所述连杆远离所述磁力耦合搅拌器的一端设有岩样，所述岩样下方设有活塞；同时还设有增压泵，所述增压泵的出口端设于所述活塞下方，所述增压泵的出口端、所述岩样和所述活塞均设于所述反应釜内部；预热罐，所述预热罐底部与所述反应釜内部连通以提供所述岩样反应的酸液，所述预热罐上部还连通有惰性气源；排液管，所述排液管一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，所述液体吸入口设于所述活塞和岩样之间，且所述液体吸入口通过重力作用吸出反应釜内的残酸，所述排液管上设有冷凝装置。
[0014]本专利技术的另一个目的是提供一种酸岩反应速率预测方法，该方法基于任一上述的装置，采用如下步骤进行预测：S1、确定待测岩样的酸消耗能力：配制两份不同浓度的酸溶液，取岩样，分别加入酸液中并使岩样过量，常温下进行酸溶实验10800
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21600s，随后计算过量岩样酸溶前后的失重量；取岩样加入高浓度酸液中并使酸液过量，常温下进行酸溶实验10800
‑
21600s，记录少量岩样酸溶前后的失重量，随后获取少量岩样的酸可溶物含量：a=1
‑
N1/N2，式中，a表示少量岩样中的酸可溶物含量，N1表示
少量岩样酸溶后的质量，N2表示少量岩样酸溶前的质量；计算岩样的酸消耗能力：X=10
△
M/(
△
C
·
a)，式中，X表示岩样的酸消耗能力；
△
M=m2‑
m1，m2表示高浓度酸液中过量岩样的失重量，m1表示低浓度酸液中过量岩样的失重量；
△
C=C2ꢀ‑ꢀ
C1，式中，C2表示高浓度酸液的浓度，C1表示低浓度酸液的浓度；S2、将待测岩样烘干并记录其初始质量R1，同时获取其端面面积A，利用热缩管将岩样与连杆固定并使岩样的一个端面暴露；后安装好装置，并对其进行密封性实验；S3、将过量的待实验酸液注入预热罐中加热至本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种酸岩反应速率预测装置，其特征在于，包括：反应釜，包括端盖和釜体，所述端盖通过法兰与所述釜体可拆卸连接，所述端盖上设有磁力耦合搅拌器，所述磁力耦合搅拌器设于所述反应釜内部的一端设有连杆，所述连杆远离所述磁力耦合搅拌器的一端设有岩样，所述岩样下方设有活塞；同时还设有增压泵，所述增压泵的出口端设于所述活塞下方，所述增压泵的出口端、所述岩样和所述活塞均设于所述反应釜内部；预热罐，所述预热罐底部与所述反应釜内部连通以提供所述岩样反应的酸液，所述预热罐上部还连通有惰性气源；排液管，所述排液管一端通过软管连接有液体吸入口，另一端连通残酸收集罐，所述液体吸入口设于所述活塞和岩样之间，且所述液体吸入口通过重力作用吸出反应釜内的残酸，所述排液管上设有冷凝装置。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应釜和所述预热罐上均设有加热层和温度传感器，所述增压泵上设有压力表。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预热罐内还设有搅拌器。4.一种酸岩反应速率预测方法，其特征在于，基于权利要求1
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3任一所述的装置，采用如下方法进行预测：S1、确定待测岩样的酸消耗能力：配制两份不同浓度的酸溶液，取岩样，分别加入酸液中并使岩样过量，常温下进行酸溶实验10800
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21600s，随后计算过量岩样酸溶前后的失重量；取岩样加入高浓度酸液中并使酸液过量，常温下进行酸溶实验10800
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21600s，记录少量岩样酸溶前后的失重量，随后获取少量岩样的酸可溶物含量：a=1
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N1/N2，式中，a表示少量岩样中的酸可溶物含量，N1表示少量岩样酸溶后的质量，N2表示少量岩样酸溶前的质量；计算岩样的酸消耗能力：X=10
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M/(
△
C
· a)，式中，X表示岩样的酸消耗能力；
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M=m2‑
m1，m2表示高浓度酸液中过量岩样的失重量，m1表示低浓度酸液中过量岩样的失重量；
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【专利技术属性】
技术研发人员：杜娟，李策，刘平礼，刘金明，罗曦翼，陈祥，石亿泉，卢宵，李金龙，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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