测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法与流程

本发明涉及多尺度压裂液渗吸实验及微流控，特别是涉及到一种测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法。

背景技术：

1、致密油藏储层普遍存在强非均质性，其孔隙结构复杂，应力敏感突出，天然微裂缝发育，储层基质表现出显著的超低孔超低渗特征。生产实践表明，常规油藏的水驱模式不适用于致密油藏开发，致密油藏储层缝网发育，水力压裂缝和天然裂缝沟通，基质中的原油得以有效动用。一方面，压裂液与储层的相互作用可能改变其润湿性，进而导致相渗规律的改变；另一方面，由于储层孔隙空间普遍具有尺寸微小、形态和结构复杂等特征，其内部的两相流体在密度、黏度和界面张力等性质上具有明显差异，造成多尺度介质渗吸过程在空间和时间维度上具有显著的复杂性。同时传统实验无法模拟地层高温高压的真实条件，造成实验结果与实际情况存在一定的偏差。真实的岩心模型难以定量表征复杂空隙的变化，不易对实验变量进行控制，极大的增大了物力，财力和人力的花费。因此在实验室中模拟地层条件下的渗吸实验对指导裂缝、基质组成的多孔介质油藏的高效开发具有实际意义。

2、为解此类问题，现有的最常见的实验方法有体积法和重量法室内渗吸实验，但是此类实验基本是采用压裂液完全浸泡岩心样品，然而在地层条件下压裂液只能直接接触裂缝面处的储层基质而非浸泡，因此上述实验得出的认识可能偏离实际情况。

3、传统的渗吸实验利用天然岩心，结合压汞，电镜扫描和x射线衍射等实验，研究了致密储层静态渗吸的规律及其影响因素。静态渗吸速度和最终采出程度随岩心亲水性的增强而增加；压裂时所用的压裂液浓度越低，储层的渗吸效果越好。但是目前的实验条件大多为常温常压，后期经过改进的渗吸动态测定装置的实验条件也只能满足高温或者高压条件。没有考虑到地层条件下高温高压情况对渗吸规律的影响，以及界面润湿性，流体粘度，密度和界面张力的改变的不同。

4、除此之外，实际取样的岩心，实验耗时长，一方面，岩石在使用过程中会受到磨损，随着实验进行，它的基本参数会改变，而且用过的岩石不易冲洗，重复性低；同时，压裂液渗吸过程也难以准确观察，另一方面，真实岩心无法很好的体现出基质-裂缝-溶洞的多尺度孔隙，研究不同尺度孔隙中渗吸规律变化采用真实岩心很难准确的控制变量，准确度低，操作困难。

5、现有研究中，专利cn104020098a提出另一种高温盖亚条件下渗吸动态测定装置，可长时间测定岩心在高温高压条件下渗吸水驱油动态，同时可以调节高温高压釜体以及内部实验用液的温度；专利cn110306960提出一种双孔双渗介质储层的压裂液渗吸增产模拟方法及装置；专利cn113848162a提出一种高温高压致密油藏压裂液渗吸深度评价实验装置及实验方法，通过搭建物理模拟实验模拟地层条件下压裂液与裂缝面处储层基质接触，但是此方法使用真实的岩心，实验装置前端有大量的死孔隙体积，无法准确的模拟地层条件下的渗吸情况；专利cn113477281a提出多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片；2021年第42卷第7期石油学报，黄兴等人在《致密油藏裂缝动态渗吸排驱规律》一文中建立了3类储层分类评价标准，并对代表性岩心开展了基于核磁共振在线扫描的动态渗吸实验，模拟了水驱过程中裂缝－基质间的动态渗吸过程，考虑了不同孔径下的渗吸能力，但未涉及压裂液的渗吸情况，没有充分考虑地层条件下高温高压的复杂情况对界面现象和流体性质的影响，在压裂液渗吸中，温度压力会改变储层的润湿性，界面张力的大小，极大的影响渗吸规律，只有充分考虑地层真实条件，才能进一步明确压裂液在不同尺寸孔隙下的渗吸规律。2021年第28卷第3期断块油气田，刘博峰等人在《致密油储层压裂液渗吸特征及水锁损害评价》一文中用三种不同的压裂液研究了压裂液在致密油储层中的渗吸特征；2020年第5卷第4期石油科学通报，汪勇等人在《基于数字岩心与格子boltzmann方法的渗吸模拟研究》一文中分析三种典型孔隙结构特征及不同润湿条件影响下的渗吸前缘演化和采出程度变化规律，基于数字岩心模型，采用微米ct扫描构建了致密砂岩数字岩心模型，但文中只涉及到了自发渗吸规律，未充分研究压裂液在储层中的渗吸特征。现有研究均未充分结合岩心尺寸，地层高温高压环境以及压裂液性质对渗吸特征的影响进行分析，大多单一的对其中某一种影响因素进行分析，且采用真实岩心进行试验，本方法可解决上述问题。

6、因此，要全面深入了解不同尺度孔隙中高温高压条件下压裂液渗吸特征，我们不仅要尽可能的还原地层高温高压环境和复杂孔隙结构，对能否准确的表征不同尺度，不同孔隙中压裂液的渗吸能力，实验操作的灵活性，实验数据的精确性提出了新的要求。

7、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种易于实现流体流动的可视化，为宏观实验和实际应用提供理论指导的测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法，该测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法包括：

3、步骤1，将玻璃刻蚀芯片安装在高压密封夹持器中；

4、步骤2，注入围压液，并进行加压升温；

5、步骤3，注入原油直至玻璃刻蚀模型饱和原油；

6、步骤4，将玻璃刻蚀模型置于显微镜下观察；

7、步骤5，将压裂液装入加热恒温活塞容器中，模拟地层压力状态，进行渗吸；

8、步骤6，实时采集渗吸过程图像；

9、步骤7，渗吸完成后，对不同时刻的通道内流体流动特征进行分析。

10、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

11、该测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法还包括，在步骤1之前，基于常规物性、扫描电镜、铸体薄片、压汞测试资料，通过对取芯扫描图像的预处理、分割、恢复及校正，明确基质孔隙的孔隙度、裂缝的弹性储容比和裂缝走向、溶洞体积，充填状态和连通性，分别制作基质孔隙、基质-裂缝孔隙和基质-裂缝-溶洞孔隙储层条件下岩样的玻璃刻蚀模型。

12、在步骤1，将基质孔隙储层条件下岩样的玻璃刻蚀芯片安装在高压密封夹持器中，通过抽真空系统对储层围压环腔和玻璃刻蚀模型进行抽真空后，关闭注入和出口阀门，确保微纳米尺度通道的可视化模型没有空气存在。

13、在步骤2，通过围压监测管道向储层围压环腔中注入围压液，并通过围压跟踪泵控制围压，使储层围压环腔中压力高于玻璃刻蚀模型的注入压力；开启高压磁力循环泵，通过高温加热容器对储层围压环腔中的围压液加热升温，直至地层温度。

14、在步骤3，保持玻璃刻蚀模型前端注入阀门关闭，从玻璃刻蚀模型的出口端注入原油直至玻璃刻蚀模型饱和原油。

15、在步骤4，将玻璃刻蚀模型置于显微镜下，调节显微镜聚集位置及放大倍数，至高速摄像机能够采集到清晰的玻璃刻蚀模型内部的微纳米尺度通道图像。

16、在步骤5，将压裂液装入加热恒温活塞容器中，将回压单元调节至地层模拟压力，高压注入泵保持地层模拟压力状态，同时监测注入端和出口端压力直至相等，然后打开注入端阀门，使玻璃刻蚀模型进行渗吸。

17、在步骤6，渗吸过程中通过数据采集处理系统实时采集图像，当玻璃刻蚀模型的孔隙及孔道中的剩余油不再发生变化时，停止渗吸。

18、在步骤7，渗吸完成后，通过温度传感器和压力传感器的记录数据以及玻璃刻蚀模型对应时刻的通道内流体流动特征进行分析，获得实验结果。

19、该测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法还包括，在步骤7之后，步骤8，将介质换为石油醚冲刷清洗可视化模型及渗吸管路。

20、该测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法还包括，在步骤8之后，步骤9，保持温度不变，改变不同压力重复两次上述步骤；保持压力不变，改变不同温度重复两次上述实验步骤。

21、该测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法还包括，在步骤9之后，步骤10，分别使用其它孔隙储层条件下岩样的玻璃刻蚀模型重复上述操作；对比实验结果。

22、本发明中的测量高温高压多尺度孔隙中压裂液渗吸的微流控实验方法，研究高温高压地层真实条件下，多尺度孔隙中压裂液渗吸特征，与传统实际岩石相比，微流控技术可以有效的研究复杂流体在多孔介质中的流动行为，基于微流控技术的微流控模型可以轻松构建尺度在10μm～100μm之间的复杂流道，这与岩层下的孔隙和裂缝尺寸在同一个量级上。相比难以获得的岩芯模型，微流控模型可以很大程度上的对实验的变量进行简化和控制，其优秀的光学性能也易于实现流体流动的可视化，为宏观实验和实际应用提供理论指导。