[发明专利]研究碳酸盐岩溶蚀特征时空演化规律的试验方法及装置

权利要求书

1.一种研究碳酸盐岩溶蚀特征时空演化规律的试验方法，其特征在于，包括：

S1：将多个碳酸盐岩试块分层堆叠形成碳酸盐岩堆叠体，获取每个碳酸盐岩试块在碳酸盐岩堆叠体中的位置，在碳酸盐岩堆叠体中设有由贯穿碳酸盐岩堆叠体的通孔所形成的管道，且管道具有入口端和出口端；

S2：对碳酸盐岩堆叠体表面的裂缝流量进行标定，以确定碳酸盐岩堆叠体表面的酸液入渗流量；

S3：按照酸液入渗流量使酸液通过碳酸盐岩堆叠体表面向内入渗，以发生酸蚀反应，待碳酸盐岩堆叠体与酸液接触的各表面均无气泡产生后，测定反应后酸液中的Ca²⁺和Mg²⁺的浓度；

S4：在酸蚀反应后的管道入口端通入标定液，测定管道出口端的流量，计算管道流量损失；

S5：确定酸蚀反应后各碳酸盐岩试块在碳酸盐岩堆叠体中的位置；

S6：将酸蚀反应后的碳酸盐岩堆叠体按照堆叠顺序拆分成各碳酸盐岩试块，清洗各碳酸盐岩试块表面的反应残留物，阴干后称取各碳酸盐岩试块的重量并获取各碳酸盐岩试块的表面结构特征；

S7：利用三维建模方法重构碳酸盐岩堆叠体；

S8：不断重复步骤S2～步骤S7，得到碳酸盐岩试块的质量损失、表面结构特征，碳酸盐岩堆叠体经酸蚀反应后溶出的Ca²⁺、Mg²⁺浓度，以及管道流量损失随溶蚀发展的变化规律，分析后得到盐酸岩盐溶蚀特征的时空演化规律。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，步骤S1中，将多个碳酸盐岩试块进行分层堆叠时，利用三维激光扫描仪扫描各层表面确定每个碳酸盐岩试块在碳酸盐岩堆叠体中的位置；步骤S5中，利用三维激光扫描仪逐层扫描反应后的碳酸盐岩堆叠体，以确定酸蚀反应后各碳酸盐岩试块在碳酸盐岩堆叠体中的位置。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

在碳酸盐岩堆叠体上方设置渗漏单元，所述渗漏单元包括依次连通的漏斗、支撑管和渗漏管，所述渗漏管包括均匀布设在所述碳酸盐岩堆叠体表面裂隙正上方的若干管段；

将标定液按固定流量注入所述漏斗，测定所述渗漏管各管段的流量，作为碳酸盐岩堆叠体表面裂隙入渗流量。

4.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

在酸蚀反应后的碳酸盐岩堆叠体的管道入口端通入不同流量的标定液，利用体积流量法测定不同入口端流量下管道出口端的流量，测试多次取统计值，将出入口流量之差与入口流量的比值作为管道流量损失率。

5.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，步骤S6具体包括：

将酸蚀反应后的碳酸盐岩堆叠体进行拆分，清洗各碳酸盐岩试块表面的反应残留物，阴干各碳酸盐岩试块后进行称重并利用三维激光扫描仪获取其外表面结构的点云信息，确定各碳酸盐岩试块的外表面结构特征；对于三维激光扫描仪难以获取点云信息的碳酸盐岩试块内的管道，对管道内表面进行倒模制作，将管道内结构转化为模外结构，从而获取管道内表面结构特征，以此作为碳酸盐岩试块的内表面结构特征；对扫描获取的点云数据进行处理，计算各碳酸盐岩试块的各表面结构特征，包括各碳酸盐岩试块表面的尺寸、倾角、粗糙度、形状曲率和管道构造。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的试验方法，其特征在于，步骤S7还包括以下步骤：

利用透明材料对重构得到的碳酸盐岩堆叠体进行3D打印，得到碳酸盐岩堆叠体的3D模型，对所述3D模型设计不同的渗流工况，并借助工业相机获取渗流流体中有色染料或细微颗粒物在3D模型内的流动规律；

对设计不同的渗流工况下渗流流体在碳酸盐岩堆叠体内的流动规律进行数值模拟，并与所述渗流流体中有色染料或细微颗粒物在3D模型内的流动规律相互对比验证，分析不同工况下溶蚀后碳酸盐岩模型内部的渗流模式。