本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)面表面溶蝕系數(shù)尺寸效應(yīng)取樣評(píng)價(jià)方法,尤其涉及一種碳酸鹽巖板被酸蝕后不均勻的結(jié)構(gòu)面溶蝕體積和高度參數(shù)的評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù):
目前,世界上近60%的油氣產(chǎn)量來(lái)自約占總油氣田數(shù)量50%的碳酸鹽巖石油氣藏,在這類(lèi)油氣田開(kāi)發(fā)作業(yè)中,為了增加油氣產(chǎn)能,往往需要對(duì)底層進(jìn)行酸化壓裂作業(yè),將地層縫隙打開(kāi)或拓寬。在酸化壓力過(guò)程中,因?yàn)樗嵋簩?duì)碳酸面表層腐蝕具有不均勻性,保證了在壓裂作業(yè)結(jié)束后,巖縫失去壓力后自然閉合的情況下,裂縫仍然有大量的不均勻裂縫,具有一定的導(dǎo)流能力。
酸化壓裂施工的效果雖然受到很多因素的影響和控制,但最關(guān)鍵的因素是酸蝕裂縫長(zhǎng)度和酸蝕裂縫導(dǎo)流能力,其中,裂縫導(dǎo)流能力收節(jié)理面的影響較大,節(jié)理面的滲流性質(zhì)又與節(jié)理的表面形貌密切相關(guān),因此,精確測(cè)量酸蝕后的碳酸鹽巖板表面形貌,對(duì)于酸蝕效果評(píng)價(jià)有極大的幫助,以此為酸化液的研發(fā)和施工提供指導(dǎo)。
目前,國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)人員對(duì)酸化技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,對(duì)酸蝕效果評(píng)價(jià)也取得了部分成果,如馬俯波等的《乳化酸酸化效果動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法》、楊艷麗等的《利用酸蝕裂縫導(dǎo)流能力方法檢測(cè)對(duì)比不同酸液在碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓的效果研究》等。但這些文獻(xiàn)的側(cè)重點(diǎn)主要是理論研究,而且實(shí)驗(yàn)對(duì)象往往需要采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),存在實(shí)驗(yàn)成本高、參數(shù)采集難、不可控因素多等問(wèn)題,不利于快速采集所需數(shù)據(jù),也不能形成三維圖形。
而現(xiàn)有的巖樣表面系數(shù)檢測(cè)方法普遍也都是采用接觸式采集,容易對(duì)巖石表面造成破壞,同時(shí)掃描測(cè)量精度較差,采用單點(diǎn)位掃描,一次只能掃描一個(gè)點(diǎn)位,掃描時(shí)間長(zhǎng),掃描后也需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,少部分使用光學(xué)原理測(cè)量的方法,同樣也是采用單點(diǎn)位掃描,多個(gè)單點(diǎn)位掃描的結(jié)果存在橫向累計(jì)誤差,最終的測(cè)量精度與真實(shí)結(jié)果有很大差別,不能滿足測(cè)量需求。
針對(duì)上述問(wèn)題,申請(qǐng)人曾提出過(guò)專(zhuān)利號(hào)為CN203572447U的《一種酸蝕巖板三維激光掃描儀》方案,本發(fā)明是在此方案的基礎(chǔ)上,對(duì)其使用方法提出進(jìn)一步的補(bǔ)充完善。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述問(wèn)題,為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的是提供一種精度高、能形成二維和三維圖形,可定量分析表面的巖板不均勻酸蝕參數(shù)評(píng)價(jià)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種巖板不均勻酸蝕參數(shù)評(píng)價(jià)方法,包含以下步驟:
S1、用微風(fēng)對(duì)切割后的未進(jìn)行酸蝕實(shí)驗(yàn)的巖板表面進(jìn)行清理,清除巖板表面切割過(guò)程中殘留的粉塵;
S2、將巖板放置于酸蝕巖板三維激光掃描儀的工作平臺(tái)上的基準(zhǔn)板,并用專(zhuān)用夾具固定好;
S3、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕,酸蝕巖板三維激光掃描儀的X、Y、Z軸在伺服系統(tǒng)帶動(dòng)下由機(jī)械原點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)入到工作起點(diǎn)位置,帶動(dòng)激光頭移動(dòng)到起點(diǎn)位置;
S4、打開(kāi)激光頭,發(fā)射出線激光,線激光的寬度大于整個(gè)巖板的寬度,可同時(shí)掃描最多800個(gè)點(diǎn)位,從左到右完全覆蓋巖板,在伺服系統(tǒng)帶動(dòng)下,按照0.1mm的精度從前到后進(jìn)行激光掃描,行程最大為1000mm,掃描時(shí)間不超過(guò)3min,最后可獲取最大為800萬(wàn)個(gè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù),掃描完成后的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳到工控機(jī);
S5、掃描完成后,將巖板取下,對(duì)其表面進(jìn)行酸蝕實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)完成后,將酸蝕實(shí)驗(yàn)后的巖板烘干,做標(biāo)記,再次用微風(fēng)對(duì)切割后的巖石表面進(jìn)行清理,將巖板表面的部分脫落顆粒和切割過(guò)程中殘留的粉塵清除;
S6、重復(fù)步驟S2~S4的過(guò)程,然后在工控機(jī)中,將兩次掃描的數(shù)據(jù)分別整理,采用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制成二維圖和三維圖,并計(jì)算出酸蝕反應(yīng)評(píng)價(jià)所需的參數(shù);
S7、測(cè)試完成,取下被測(cè)巖板,關(guān)閉裝置并清理工作平臺(tái)。
進(jìn)一步的,所述步驟S3的工作平臺(tái)上的基準(zhǔn)板采用00級(jí)光學(xué)平臺(tái),其平面度小于等于5μm/m2。
進(jìn)一步的,所述步驟S4過(guò)程中,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到工控機(jī)并形成3D俯視圖,可直觀的了解測(cè)量是否穩(wěn)定。
進(jìn)一步的,所述步驟S4的激光掃描所需達(dá)到的要求是:
1)50kHz取樣率,F(xiàn).S.的±0.03%線性度;
2)分辨率為0.005mm;
3)能測(cè)量漫反射、鏡面及透明或半透明目標(biāo)物;
4)一次對(duì)巖樣掃描800個(gè)點(diǎn)位。
進(jìn)一步的,所述步驟S6計(jì)算出的酸蝕反應(yīng)評(píng)價(jià)所需參數(shù)包括:平均腐蝕高度、平均腐蝕體積、被腐蝕掉的體積等。
進(jìn)一步的,所述步驟S6的平均腐蝕高度的計(jì)算方法是:在第一次掃描中,采集了巖板每個(gè)點(diǎn)位在酸蝕前的高度,在第二次掃描中,采集了巖板每個(gè)點(diǎn)位在酸蝕后的高度;將每個(gè)點(diǎn)位的第一次采集數(shù)據(jù)減去第二次采集數(shù)據(jù),求出此點(diǎn)位被酸液溶蝕的高度,再將所求得的所有溶蝕高度想加并除去所采集的點(diǎn)位數(shù)量,求取平均值,得出平均腐蝕高度,并自動(dòng)將其生成高度圖;平均腐蝕高度可參考作為近似縫寬。
進(jìn)一步的,所述步驟S6的平均腐蝕體積的計(jì)算方法是:在第一次掃描中,采集了巖板每個(gè)點(diǎn)位在酸蝕前的高度,在第二次掃描中,采集了巖板每個(gè)點(diǎn)位在酸蝕后的高度,根據(jù)每次掃描的寬度和高度以及前進(jìn)的幅度,求得本點(diǎn)位的溶蝕體積,并自動(dòng)將其生成溶蝕體積的三維圖。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)使用高精度線激光傳感器,采用線性掃描,保證精度0.1mm,橫向不存在累積誤差,提高測(cè)量精度;
(2)測(cè)得的三維點(diǎn)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出,生成二維或三維圖形,定量分析:表面溶蝕高度、體積等,生成酸蝕體積形態(tài)二維或三維圖形;
(3)采用00級(jí)光學(xué)平臺(tái),在保證機(jī)械精度的情況下可掃描巖板長(zhǎng)度達(dá)1000mm;
(4)采用伺服系統(tǒng)控制行程,運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、速度快、單行的掃描線一次能掃描800個(gè)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明掃描工作原理示意圖;
圖2是本發(fā)明實(shí)施例中巖樣酸蝕前后云圖對(duì)比二維示意圖;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中巖樣酸蝕前后對(duì)比三維示意圖;
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中巖樣被腐蝕掉的部分三維示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明,但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
實(shí)施例:
對(duì)西南油氣田某區(qū)塊采集的巖板進(jìn)行酸蝕實(shí)驗(yàn)。
S1、選取巖板中心腐蝕效果最明顯的部位,按照60×160mm的尺寸進(jìn)行切割處理,標(biāo)記為1號(hào)樣本,用微風(fēng)對(duì)切割后的巖石表面進(jìn)行清理,將巖板表面的部分脫落顆粒和切割過(guò)程中殘留的粉塵清除,避免搬運(yùn)過(guò)程中邊緣劃傷實(shí)驗(yàn)人員,清理過(guò)程需控制風(fēng)力強(qiáng)度和時(shí)間,避免破壞酸蝕后的巖石表面;
S2、將巖板放置于酸蝕巖板三維激光掃描儀的工作平臺(tái)上的基準(zhǔn)板,并用專(zhuān)用夾具固定好;
S3、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)按鈕,酸蝕巖板三維激光掃描儀的X、Y、Z軸在伺服系統(tǒng)帶動(dòng)下由機(jī)械原點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)入到工作起點(diǎn)位置,帶動(dòng)激光頭移動(dòng)到起點(diǎn)位置;
S4、如圖1所示,打開(kāi)激光頭,發(fā)射出線激光,線激光的寬度大于整個(gè)巖板的寬度,從左到右完全覆蓋巖板,在伺服系統(tǒng)帶動(dòng)下,按照0.1mm的精度從前到后進(jìn)行激光掃描,X軸行程為60mm,Y軸行程為200mm,Z軸行程為±48mm,掃描時(shí)間為2min;掃描過(guò)程中,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)上傳到工控機(jī),并形成3D俯視圖,如果觀察到圖形有模糊,則暫停測(cè)試,調(diào)試酸蝕巖板三維激光掃描儀,如圖形完全穩(wěn)定,則持續(xù)測(cè)試;掃描完成后的數(shù)據(jù)再次通過(guò)以太網(wǎng)上傳到工控機(jī),專(zhuān)用的數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制成二維圖和三維圖;
S5、掃描完成后,將巖板取下,對(duì)其表面進(jìn)行酸蝕實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)完成后,將酸蝕實(shí)驗(yàn)后的巖板烘干,做標(biāo)記,再次用微風(fēng)對(duì)切割后的巖石表面進(jìn)行清理,將巖板表面的部分脫落顆粒和切割過(guò)程中殘留的粉塵清除;
S6、重復(fù)步驟S2~S4的過(guò)程,其中,對(duì)切割后的巖石表面進(jìn)行表面清理時(shí)的微風(fēng)更小,以避免破壞酸蝕后的巖石表面;然后在工控機(jī)中,將兩次掃描的數(shù)據(jù)分別整理,采用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制成二維圖和三維圖,通過(guò)二維圖(如圖2所示)的對(duì)比和三維圖(如圖3所示)的對(duì)比,了解巖板腐蝕情況,其中圖2左側(cè)是酸蝕前,右側(cè)是酸蝕后;圖3上側(cè)為酸蝕前,下側(cè)為酸蝕后,并計(jì)算出酸蝕反應(yīng)評(píng)價(jià)所需的參數(shù);
通過(guò)上述數(shù)據(jù)和圖形,直觀的反應(yīng)出平均腐蝕高度、平均腐蝕體積,并可以模擬出被腐蝕掉體積的圖形,如圖4所示。
S7、測(cè)試完成,取下被測(cè)巖板,關(guān)閉裝置并清理工作平臺(tái)。
1號(hào)樣本巖板采用本方法測(cè)試后,其測(cè)試數(shù)據(jù)如下表所示:
1號(hào)樣本相關(guān)計(jì)算參數(shù)表
工作人員可以從上表的參數(shù)獲得酸蝕效果評(píng)價(jià)結(jié)果,因此,本發(fā)明所提供的方法,能完美的測(cè)量巖板酸蝕后的溶蝕體積和溶蝕平均高度,極好的滿足酸液評(píng)價(jià)的需求,對(duì)提高酸化作業(yè)藥劑的配置,有很大的幫助。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。