[發明專利]一種人工砂巖物理模型及其制作方法與應用

有效

• 申請號: 201310646188.2
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103616715A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 丁拼搏;狄幫讓;魏建新;欒鑫元
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術領域

本發明涉及一種人工砂巖物理模型及其制作方法與應用，屬于油氣勘探和開發的地球物理研究技術領域。

背景技術

自然界中的砂巖是指由石英、長石等碎屑礦物成分沉積形成的沉積碎屑巖，是源區巖石經過風化、剝蝕、搬運等一系列地質作用在盆地中堆積形成的。砂巖巖石由碎屑和填隙物兩部分構成。碎屑主要是石英、長石兩種礦物，此外還有白云母、重礦物、巖屑等。填隙物包括膠結物和碎屑雜基兩種組分。砂巖常見膠結方式有硅質膠結和碳酸鹽質膠結；雜基成分主要指與碎屑同時沉積的顆粒更細的黏土礦物或粉砂質物。填隙物的成分和結構反映砂巖形成的地質構造環境和物理化學條件。砂巖一般可劃分為：石英砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖三大類。

砂層和砂巖是構成石油、天然氣和地下水儲集和運移的主要地層。砂巖儲層是由砂礫沉積并經過膠結物膠結而形成的多孔介質，固體顆粒構成骨架，顆粒之間的間隙稱為孔隙。砂巖主要是由性質不同、形狀各異、大小不等的沙粒經膠結物膠結而形成的。砂巖儲層的儲層性質主要受顆粒的大小、形狀、排列方式，膠結物的成分、數量、性質以及膠結方式所控制。

利用地震物理模型和室內超聲波采集系統進行實驗室采集、處理，進而研究特定模型的地震響應特征，已經成為儲層巖石物理分析的一項重要技術。其中一項關鍵技術是制作具有特定孔隙度、密度和速度的巖石物理模型，用于模擬特定的油氣儲層。這是一項具有重要的研究價值和意義的工作。

在地震物理模擬實驗中，用到的砂巖是一種模擬天然砂巖的成分和結構的人工砂巖，具有特定的儲層巖石物理和地震參數，用于研究其地震響應與儲集參數之間的關系。長期以來，國內外制作人工砂巖通常是采用環氧樹脂膠結石英砂的方式，但是這種方式制作出來的人工砂巖，其礦物成分與天然砂巖相差較大，而作為膠結物的環氧樹脂與天然砂巖的膠結物和膠結方式有著非常大的差別。在實際地下地層中，巖石是處于高溫高壓的狀態，而地層中的孔隙流體會收到溫度和壓力的影響，若要真實的反應儲層的巖石物理參數和地震響應，必須對人工砂巖進行高溫高壓條件下的測試。而傳統的利用環氧樹脂膠結石英砂制作出來的人工砂巖，不能承受較高的壓力和溫度，因此不能真實地反映地下儲層的巖石物理特征和地震響應。因此，尋找制作人工砂巖的新方法新工藝，制作出與天然砂巖的礦物成分、孔隙結構等各種參數都相似的人工砂巖，是當前必須解決的技術難題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種人工砂巖物理模型及其制作方法。本發明的制作方法能夠制作得到更接近于天然巖石的人工砂巖物理模型。

本發明的目的還在于提供上述人工砂巖物理模型在砂巖儲層地震波響應模擬研究中的應用。

為達上述目的，本發明提供一種人工砂巖物理模型的制作方法，其包括以下步驟：

將石英砂、長石、高嶺土和滑石進行球磨混合，得到一混合粉體；

在所述混合粉體中加入粘結劑，攪拌混合均勻后，得到一混合物料；

將所述混合物料放入模具中，得到填充混合物料的模具；

將所述填充混合物料的模具進行壓實處理后，得到坯體，將所述坯體依次進行烘烤、燒結后，得到所述的人工砂巖物理模型。

在上述的制作方法中，優選地，所述石英砂、長石、高嶺土和滑石的重量比為10:1:1:1-10:3:1.5:1。更優選地，所述石英砂、長石、高嶺土和滑石的重量比為10:1:1:1。

在上述的制作方法中，優選地，石英砂、長石、高嶺土和滑石的細度均為60至1000目，并且依據制作要求變化。更優選地，所述石英砂的細度為60-400目，所述長石的細度為325-350目，所述高嶺土的細度為460-540目，所述滑石的細度為800-900目。選擇不同目數的石英砂可制作出具有不同孔隙度的人工砂巖物理模型。要求制作孔隙度較大的物理模型則選用顆粒分選性較好的目數較大的砂粒，要求制作孔隙度較小的物理模型則選用顆粒分選范圍較大的目數適當小的砂粒。還可以根據實際需要，采用不同目數的石英砂按照一定比例進行混合而使用。

在上述的制作方法中，優選地，所述混合粉體與粘結劑的重量比為10:1-10:3。更優選地，所述混合粉體與粘結劑的重量比為10:1。

在上述的制作方法中，優選地，所述粘結劑為水玻璃，該水玻璃粘結劑起到塑造坯體的作用。更優選地，所述水玻璃的模數為2.5，密度為1.4g/cc。使用模數稍低、密度稍小的水玻璃，能夠延長固化時間，有利于混合物料和坯體的均勻。

在上述的制作方法中，優選地，所述模具為清洗干凈并涂抹凡士林后的模具，使坯體不會與模具四周粘連。