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)量來自約占總油氣田數(shù)量50％的碳酸鹽巖石油氣藏，在這類油氣田開發(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)，將地層縫隙打開或拓寬。在酸化壓力過程中，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)上述問題，申請(qǐng)人曾提出過專利號(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，并用專用夾具固定好；

S3、啟動(dòng)開關(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3min，最后可獲取最大為800萬個(gè)點(diǎn)位的數(shù)據(jù)，掃描完成后的數(shù)據(jù)通過以太網(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程中殘留的粉塵清除；

S6、重復(fù)步驟S2～S4的過程，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程中殘留的粉塵清除，避免搬運(yùn)過程中邊緣劃傷實(shí)驗(yàn)人員，清理過程需控制風(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，并用專用夾具固定好；

S3、啟動(dòng)開關(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；掃描過程中，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過以太網(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)再次通過以太網(wǎng)上傳到工控機(jī)，專用的數(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程中殘留的粉塵清除；

S6、重復(fù)步驟S2～S4的過程，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)。