[發明專利]真實巖心微觀模型制作方法及所用研磨夾持器和粘合劑

有效

• 申請號: 201210415347.3
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN103778841A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 李奮;陳亞寧;孟小海;陳霆;耿建梅;姚風英;段紅斌;劉麗;王曦;劉津;李繼山
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司地質科學研究院
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40;B24B37/27;C09J4/04
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 謝省法

技術領域

本發明屬于石油開采技術領域，尤其在石油行業室內實驗提高采收率領域的微觀模擬驅油技術中采用的超薄、高清晰度真實巖心微觀模型制作方法及所用研磨夾持器和粘合劑。

背景技術

目前，石油行業室內實驗提高采收率領域微觀模擬驅油技術中采用的微觀模型有兩類。

1、微觀滲流仿真模型（專利號：00109777）

該技術采用光化學蝕刻工藝，將天然巖心切片的孔隙結構精確光刻到平面光學玻璃上，經氫氟酸蝕刻后高溫燒結成型制成。

主要缺點：采用氫氟酸刻蝕技術，最小喉道只能控制在50－80微米，孔喉尺寸過大，仿真程度低，另外玻璃和巖石顆粒存在差異，無法模擬巖心原貌，實驗結果的說服力差。

2、真實儲集巖微觀孔隙模型及其制作技術（專利號:??93105170）

該微觀模型主要由真實儲集巖心切片、針頭、引槽、蓋玻璃、載玻璃和環氧樹脂膠組成。制作技術的關鍵在于盡可能地保持原儲集巖的孔隙特征和巖片上表面與蓋玻璃的恰當粘結。結構簡單，易于制作。

主要缺點：雖然保持了真實巖心的原貌，但是巖心切片厚度是毫米級別，顯微鏡下觀察巖石顆粒層次疊加嚴重，成像清晰度低，原油、巖石顆粒邊界不清，無法清楚的觀察到孔隙級別驅油的全過程。

清晰度與微觀模型的有效厚度是息息相關，通常中等滲透率（>500×10^-3μm²）巖心的顆粒粒徑大致分布在幾十微米到一百微米之間。目前微觀模擬驅油實驗的成像技術直接影響實驗水平和認識程度，“仿真玻璃刻蝕模型”驅油過程清晰可見，源于模型縱向有效深度小于80μm，縱向上不存在顆粒、孔隙的疊加，但是由于是仿真技術，模型與真實巖心的孔隙結構仍然存在較大差異，不能真實反映巖心內部孔喉特征。“真實儲集巖微觀孔隙模型”的縱向厚度1?mm?~3mm，與前者存在著數量級的差異，縱向顆粒疊加嚴重，成像模糊不清。另外，模型雖然都具有良好的表面平整性，但是由于所用粘合劑（環氧樹脂）固定巖石切片后，影響其透光性，降低成像清晰度。雖然后者彌補了前者巖心仿真性的不足，但其在成像清晰度上與前者差距太大。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種超薄、高清晰度真實巖心微觀模型制作方法，并指明了所用研磨夾持器和粘合劑，方法科學，易于制作，攻克了模型制作技術1和2的缺點，以期替代前者。使用該方法制作的真實巖心微觀模型進行微觀物理模擬實驗，鏡下觀察成像清晰度高，原油、巖石顆粒邊界清晰，可清楚的觀察到孔隙級別驅油的全過程。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：本發明超薄、高清晰度真實巖心微觀模型制作方法包括以下步驟：

1、選擇實驗用圓柱型巖心（直徑1英寸，長度>1cm），測定并記錄滲透率和孔隙度，滲透率和孔隙度是本行業內認可的最直接反映巖心物性的常用基本參數，測量方法在石油行業是有對應的國標可參照執行；

2、將巖心放入玻璃管中，加入適量填充劑---松香，松香在這里不僅作為巖心孔隙的填充劑，因其常溫下為固態，因此也作為巖心顆粒間的膠結劑，起到對巖心顆粒的固定作用，抽空并加熱飽和10h，加熱到180℃以上，因為松香的熔點是172℃~173℃；溫度要保持10h，是保證松香在液態狀態下更好的充填進巖心孔隙中；

3、在常溫條件下冷卻，用金剛石巖心切片機先將巖心切成2mm~3mm的薄片，平整、清潔巖心表面，做研磨預處理；

?4、將巖心切片用粘合劑粘合固定到鉻版玻璃上，再一起固定到研磨夾持器上，研磨切片表面：先在磨片機上粗磨（磨料用粗金剛砂），將標本磨至厚度約200μm左右。之后，再用細金剛砂細磨，將表面磨平、磨光。細磨到大約80μm~150μm時，將樣品放置在玻璃板上，用剛玉微粉處理表面進行精磨，最終達到巖心切片厚度<80μm，巖心切片表面平整度<10μm技術指標要求；?

5、用酒精試劑浸泡和清洗巖心切片表面，干燥備用；因為松香是溶于酒精的，這個過程是把巖心孔隙中松香去掉，這樣就使巖心孔隙還原到原先相互連通的情形，這樣才能進行微觀驅替試驗；

6、定位巖心切片和玻璃位置，精確光刻到鉻版玻璃上，設計進口端、進口孔道、出口端，出口孔道，進行刻蝕處理；

7、將鉻版玻璃蓋片覆蓋于經研磨后的巖石切片上，上下鉻版玻璃準確定位后，小心緩慢地夾在光滑平整的兩塊陶瓷片之間，并一同放入高溫爐中。