[发明专利]利用表面嵌入确定酸液对碳酸盐岩力学性质影响的方法

说明书

本发明公开利用表面嵌入确定酸液对碳酸盐岩力学性质影响的方法，主要是将密度、孔隙度、渗透率、声波速度基本一致的两组致密碳酸盐岩制作成标准圆柱体岩样，并分为酸处理组和原始状态组；将酸处理组岩样放入岩心驱替装置中，开展酸液驱替实验得到酸损伤组岩样，并记录驱替过程中流量与压力随驱替时间的变化；再利用平底圆柱形压头分别对酸损伤组、原始状态组岩样开展表面嵌入实验，并记录实验过程参数；根据实验过程参数和平底圆柱形压头的参数，计算岩样力学性质；对比酸损伤组岩样和原始状态组岩样的力学性质，确定酸液对致密碳酸盐岩力学性质的影响。本发明原理可靠，操作简便，真实反映酸液对致密碳酸盐岩力学性质的影响。

技术领域

本发明属于石油天然气勘探开发技术领域，涉及利用表面嵌入确定酸液对碳酸盐岩力学性质影响的方法。

背景技术

酸处理是碳酸盐岩储层增产改造的主要措施，包括酸化和酸压技术。酸化施工过程中，酸液流入岩石基质部分并发生酸岩反应，溶蚀反应性矿物，扩大孔隙空间并形成流动通道，提高油气储层产量；酸压施工过程中，向储层高压挤注酸液，酸液对人工裂缝或天然裂缝表面产生非均匀刻蚀，形成具有一定导流能力的酸蚀裂缝，为流体提供流动通道，从而达到改善油气渗流条件和油气增产的目的。酸岩反应增大了岩石孔隙空间、形成了油气流动通道，同时也会弱化岩石力学性质，导致岩石承压能力变弱，在压力作用下垮塌并堵塞流动通道。在孔隙空间扩大与力学性质弱化之间寻找平衡点，才能保证油气储层产量长期稳定。

酸处理前后岩石力学性质的变化常使用实验方法确定，采用岩心驱替实验模拟实际储层中酸液的流动反应过程。对于孔隙发育的碳酸盐岩，驱替过程中酸液可直接流通整个岩样，酸岩反应对整个岩样产生力学性质弱化作用，通常采用如下两种方法测试酸液对岩石整体力学性质的影响：(1)采用三轴岩石力学实验测试酸处理前后岩样的力学性质，分析酸岩反应对岩石抗压强度、杨氏模量等的影响；(2)测试酸处理前后声波在岩石中的传播速度，分析酸岩反应对岩石弹性参数的影响。

对于致密碳酸盐岩，酸液很难驱替进入岩心内部，酸岩反应集中发生在岩心入口端端面，酸液主要对岩石表面力学性质产生弱化作用，采用三轴岩石力学实验或声波速度测试方法难以反映岩石表面力学性质的变化，从而不利于定量评估酸液对致密碳酸盐岩力学性质的影响，直接影响酸压设计中酸蚀裂缝导流能力计算的准确性。因此，需要重点研究酸液对岩石表面力学性质的影响。

在石油天然气勘探开发技术领域，学者们常采用布氏硬度表征岩石表面力学性质。布氏硬度由金属材料领域提出并广泛应用，将球状压头压入材料表面，压入载荷与压痕表面积之比定义为布氏硬度。与金属等连续介质体不同的是，岩石属于非连续介质体，随着压入深度增大，压痕表面积跳跃式增长，且压痕边缘处岩石破碎导致压痕表面积难以准确测量，从而影响了布氏硬度的准确计算。A.D.Hill(2007)测试了酸刻蚀前后酸蚀裂缝表面布氏硬度，发现酸岩反应后部分区域的布氏硬度减小，而部分区域的布氏硬度增大。M.Pournik(2011)指出，由于布氏硬度测试值波动范围较大，不能准确反映酸岩反应对裂缝表面力学性质的影响规律。

使用布氏硬度表征岩石表面力学性质存在明显的局限性，需要采用新的方法确定酸液对岩石表面力学性质的影响。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种可以真实反映酸液对致密碳酸盐岩力学性质影响的利用表面嵌入确定酸液对碳酸盐岩力学性质影响的方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：利用表面嵌入确定酸液对碳酸盐岩力学性质影响的方法，包括以下步骤：

S10、采集研究工区的致密碳酸盐岩，并制作成两组的标准圆柱体岩样，一组为酸处理组，另一组为原始状态组；

S20、对酸处理组岩样开展酸液驱替实验得到酸损伤组岩样，并记录驱替过程中流量与压力随驱替时间的变化；

S30、利用平底圆柱形压头分别对酸损伤组和原始状态组岩样开展表面嵌入实验，并记录实验过程参数；