基于刻蚀形态数字化表征的酸蚀裂缝导流能力研究

发布时间：2020-02-18 01:00

【摘要】：酸化压裂(简称酸压)是碳酸盐岩油气资源动用的关键技术。酸压利用酸液对裂缝表面进行非均匀刻蚀,形成具有一定导流能力的酸蚀裂缝。酸蚀裂缝导流能力是评价酸压成功与否的重要指标,裂缝表面的刻蚀形态是影响裂缝导流能力的重要因素。合理、准确地描述酸蚀裂缝表面的几何形态,并研究表面特征与导流能力的关系对于酸压工艺优化研究有着非常重要的作用。由于缺乏现代的三维数字化表征方法,目前对裂缝表面刻蚀形态、裂缝在闭合压力下的接触特征以及导流能力的规律性和系统性研究还不够细化和深入。本论文利用三维数字化分析方法,定义了具有明确物理意义的酸蚀裂缝表面形态表征参数,定量揭示了表征参数和裂缝表面流动通道的关系；利用表征参数首次提出了酸蚀裂缝刻蚀类型的数字化分类方法；利用统计理论、赫兹接触理论结合实验方法研究了酸蚀裂缝表面在一定闭合压力作用下的裂缝宽度分布,建立了酸蚀裂缝导流能力计算模型；基于酸蚀裂缝刻蚀类型的数字化分类方法和导流能力计算模型的数值模拟,研究并揭示了不同刻蚀形态对酸蚀裂缝导流能力的影响规律。本论文研究表明：具有明确物理意义的表征参数不仅能准确地描述裂缝表面的刻蚀形态,并且更加适合作为裂缝导流能力模型的计算参数；在裂缝导流能力的研究过程中,考虑裂缝接触面积的影响将有利于提高导流能力模型的计算精度；在不同的刻蚀类型中,具有沟槽结构的裂缝表面无论是在初始导流能力还是在导流能力随闭合压力变化方面都具有明显的优势,而钉床刻蚀形态的裂缝表面虽然初始导流能力较高,但随着闭合压力的增加,导流能力下降较快。本论文的研究成果对描述酸蚀裂缝表面几何形态与揭示酸蚀裂缝形态与导流能力的相关规律具有重要指导意义,为酸蚀裂缝导流能力的研究提供了新的量化分析方法,对酸压物理模拟实验及酸压现场施工具有一定的指导意义。
【图文】：

流程图,模拟系统,流程图,岩板

图2-1酸刻烛模拟系统及流程图图2-1为本实验室采用的酸刻烛物理模拟实验装置。实验样品采用API标准尺寸岩样，酸刻烛导流室采用API标准导流室。实验过程中，在两个岩板表面之间设置一定开度的缝隙模拟地层条件下的裂缝，将酸液菜入API导流室中，则酸液在裂缝中流动时对岩石表面造成溶烛。以此模拟酸压施工过程中酸液与裂缝表面岩石的化学溶烛过程，获取用于研究所需的酸刻t虫岩样。装置和系统原理及流程见图2-1。2.1.2实验步聚(1)岩样制备如图2-2所示，，将地层全直径岩心或露头切割成长、宽、高分别为178mm、38mm、20mm?30mm的符合API标准尺寸的圆弧形岩板。考虑到岩心及露头尺寸的限制，也可以将岩心或露头切割成长、宽、高分别为MOmm、38mm、20mm~30mm的长方体岩板

框架图,激光扫描,框架图,岩样

图2-11激光扫描装置及框架图岩样表面轮廓数据测量采用三维激光扫描仪，如图2-11所示，该扫描仪采用紫色线光源，数据采集基于激光三角形原理。在岩样表面扫描过程中，由线激光源发出线性光线作为测量信号投射在岩样表面，此时岩样表面产生反射现象。被反射的光线由CCD图形感应器接收并在内部经过处理成后成像。根据激光条纹路径、线性激光源坐标信息及CCD图形感应器中的成像信息三者的空间位置关系，系统自动计算出被扫描物体表面的真实空间坐标该设备在X方向、Y方面的测量（扫描）步长分别为0.0532mm和0.062mm,在Z轴（高度）方向的精度为0.0001 mm。2.2.2实验步歘完成酸刻烛实验后，利用三维激光扫描仪对岩样表面进行三维扫描以获取表面三维点云数据。具体操作步骤如下：(1)将待测岩样放置于扫描仪测试台，待测表面朝匕保证岩样与测试台边平行；16
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE357.2

【参考文献】