一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器的制作方法

本发明涉及用于油田化学及油气藏增产领域一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器。

背景技术：

在碳酸盐岩油气藏的开发过程中，基质酸化和酸压是其主要的改造和増产方式。酸压是将酸液挤入裂缝和地层，或交替挤入压裂液和酸，从而形成裂缝来提高地层的渗透性。而基质酸化主要应用在近井筒地带解堵，它通过产生深穿透酸蚀蚓孔，在井筒附近形成沟通原始地层的高导流通道，降低表皮系数，促进油气生产。酸蚀蚓孔生长及其形态的准确表征，是碳酸盐岩酸化增产机理研究中的基础问题。而国内蚓孔模拟装置或多或少存在一些不足：(1)装置多以小岩心(直径2.54cm)为主，因尺度受限，无法准确描述蚓孔生长的真实规律；(2)已有大尺寸酸蚀蚓孔模拟装置密封性差，不能模拟地层压力下酸岩反应真实情况；大尺寸流动实验仅能满足酸液径向流动，不具备轴向流动的功能；且因酸液流动受限，导致其在孔洞中无法形成对流扩散，同时残酸难以滤失，导致鲜酸不能及时补充，接触面酸液浓度下降，反应受表面反应控制，形成面溶蚀，同时，实验设备自动化程度较低，实验人员劳动强度大，操作不便利。

因此，为完善上述装置的不足，需根据相似性原理，建立一种新的酸蚀蚓孔全直径物理夹持器，以满足酸液与全直径岩心的流动反应更符合储层真实环境，同时实现模拟操作过程的高效便捷。该夹持器也适合于其他室内全直径柱状岩心室内驱替试验。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：为了在稳定的温度和压力条件下，安全便捷地模拟酸液在全直径岩心内径向和轴向流动和反应情况，高效地形成酸式蚓孔，特研制一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器，包括：上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、密封圈(4)、锥度套(5)、筒体(6)、胶皮套(7)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、旋转轴(13)、旋转轴座(14)、支架(15)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)；其特征在于：上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、密封圈(4)、锥度套(5)、筒体(6)、胶皮套(7)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)通过旋转轴(13)、旋转轴座(14)安装在支架(15)上；筒体夹具(12)连接旋转轴(13)和筒体(6)；筒体(6)和合金外环(2)由上法兰(3)和下小压帽(10)连接，并由下压小帽(10)牢固；锥度套(5)放置于筒体(6)与上堵头(1)、下堵头(8)之间，可以防止装置金属部分受压挤压受损变形；安装在筒体夹具(12)旋转轴座(14)上的旋转轴(13)可使整个装置在360度内旋转；下堵头(8)、与上堵头(1)、下法兰(9)与上法兰(3)的安装方式、安装位置、作用、形状大小完全一样。上堵头(1)和下堵头(8)中心有两个孔，能够实现酸液有效循环。胶皮套(7)的两端加工为喇叭口状；锥度套(5)由一个柱环部和一个锥环部组成，其中锥度套(5)的结构与胶皮套(7)的喇叭口部相应，锥度套(5)的锥环部插入到岩心套筒的喇叭口部内时，二者密封接触；在锥度套(5)环部的外壁沿圆周加工有环槽，该环槽内衬O型密封圈，另外锥度套(5)的柱环部及锥环部的内径是相等的；两端插有锥度套(5)的岩心套筒整体装入到筒体内，在筒体(6)及胶皮套(7)之间、在锥度套(5)及O型密封圈的作用下围成了一个封闭的环压仓。上堵头(1)和下堵头(8)间距离可以通过增减堵头垫片(17)进行调整，可以满足不同长度岩心的操作要求。上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、筒体(6)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)采用耐酸的哈氏合金。加热系统(11)产生热量依次通过筒体(6)、胶皮套(7)给岩心加热。

本实用新型与现有技术比较，具备以下有益效果：1)采用全直径结构，能够揭示更大尺度下酸岩反应生成蚓孔的实验规律；2)采用耐酸的哈氏合金，除了满足酸液流动条件下，酸蚀蚓孔生长的条件；还能够用于碱液、地层水、聚合物等石油化工领域常见驱替药剂的流动实验；3)通过调整堵头垫片的厚度，可实现模拟岩心长度的改变，继而满足不同岩心长度下的酸化过程中酸蚀蚓孔的变化规律；4)装置的机械化程度高，极大减轻操作人员的劳动强度，实现了实验的安全与便捷。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型结构侧视图；

图3为本模拟装置上堵头截面图。

图中，1.上堵头；2.合金外环；3.上法兰；4.密封圈；5.锥度套；6.筒体；7.胶皮套；8.下堵头；9.下法兰；10.下小压帽；11.加热系统；12.筒体夹具；13.旋转轴；14.旋转轴座；15.支架；16.通酸导管；17.堵头垫片。

具体实施方式

依照附图进一步说明本实用新型。参照图1、图2、图3。

一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器，包括：上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、密封圈(4)、锥度套(5)、筒体(6)、胶皮套(7)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、旋转轴(13)、旋转轴座(14)、支架(15)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)；其特征在于：上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、密封圈(4)、锥度套(5)、筒体(6)、胶皮套(7)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)通过旋转轴(13)、旋转轴座(14)安装在支架(15)上；筒体夹具(12)连接旋转轴(13)和筒体(6)；筒体(6)和合金外环(2)由上法兰(3)和下小压帽(10)连接，并由下压小帽(10)牢固；锥度套 (5)放置于筒体(6)与上堵头(1)、下堵头(8)之间，可以防止装置金属部分受压挤压受损变形；安装在筒体夹具(12)旋转轴座(14)上的旋转轴(13)可使整个装置在360度内旋转；下堵头(8)、与上堵头(1)、下法兰(9)与上法兰(3)的安装方式、安装位置、作用、形状大小完全一样。上堵头(1)和下堵头(8)中心有两个孔，能够实现酸液有效循环。胶皮套(7)的两端加工为喇叭口状；锥度套(5)，由一个柱环部和一个锥环部组成，其中锥度套(5)的结构与胶皮套(7)的喇叭口部相应，锥度套(5)的锥环部插入到岩心套筒的喇叭口部内时，二者密封接触；在锥度套(5)环部的外壁沿圆周加工有环槽，该环槽内衬O型密封圈，另外锥度套(5)的柱环部及锥环部的内径是相等的；两端插有锥度套(5)的岩心套筒整体装入到筒体内，在筒体(6)及胶皮套(7)之间、在锥度套(5)及O型密封圈的作用下围成了一个封闭的环压仓。上堵头(1)和下堵头(8)间距离可以通过增减堵头垫片(17)进行调整，可以满足不同长度岩心的操作要求。上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、筒体(6)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)采用耐酸的哈氏合金。加热系统(11)产生热量依次通过筒体(6)、胶皮套(7)给岩心加热。

本实用新型的使用方法是：

将全直径岩心放置于下堵头(8)之上，通过调整堵头垫片(17)的个数和厚度使得上堵头(1)安装在装置上后，全直径岩心能够完全充满整个装置内部，其中，全直径岩心直径为100cm。待全直径岩心装入后，上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、密封圈(4)、锥度套(5)、筒体(6)、胶皮套(7)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)通过旋转轴(13)、旋转轴座(14)安装在支架(15)上；筒体夹具(12)连接旋转轴(13)和筒体(6)；筒体(6)和合金外环(2)由上法兰(3)和下小压帽(10)连接，并由下小压帽(10)牢固；锥度套(5)放置于筒体(6)与上堵头(1)、下堵头(8)之间，可以防止装置金属部分受压挤压 受损变形；安装在筒体夹具(12)旋转轴座(14)上的旋转轴(13)可使整个装置在360度内旋转；下堵头(8)、与上堵头(1)、下法兰(9)与上法兰(3)的安装方式、安装位置、作用、形状大小完全一样。上堵头(1)和下堵头(8)中心有两个孔，能够实现酸液有效循环。胶皮套(7)的两端加工为喇叭口状；锥度套(5)，由一个柱环部和一个锥环部组成，其中锥度套(5)的结构与胶皮套(7)的喇叭口部相应，锥度套(5)的锥环部插入到岩心套筒的喇叭口部内时，二者密封接触；在锥度套(5)环部的外壁沿圆周加工有环槽，该环槽内衬O型密封圈，另外锥度套(5)的柱环部及锥环部的内径是相等的；两端插有锥度套(5)的岩心套筒整体装入到筒体内，在筒体(6)及胶皮套(7)之间、在锥度套(5)及O型密封圈的作用下围成了一个封闭的环压仓。上堵头(1)和下堵头(8)间距离可以通过增减堵头垫片(17)进行调整，可以满足不同长度岩心的操作要求。上堵头(1)、合金外环(2)；上法兰(3)、筒体(6)、下堵头(8)、下法兰(9)、下小压帽(10)、加热系统(11)、筒体夹具(12)、通酸导管(16)、堵头垫片(17)采用耐酸的哈氏合金。加热系统(11)产生热量依次通过筒体(6)、胶皮套(7)给岩心加热。。至此，一种全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟夹持器装配完成，配合酸液注入系统和注入成型系统即可进行全直径酸蚀蚓孔扩展物理模拟实验。

本实用新型能够模拟酸液与全直径岩心的流动反应，从更大尺寸的角度、考虑重力的影响，更加准确地揭示地层温度，压力条件下酸蚀蚓孔的生长情况。因此本实用新型具有一定的市场前景。