[發明專利]一種三維大尺寸人造巖心的制作方法

有效

• 申請號: 201710236049.0
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107063826B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 周文勝;熊鈺;劉晨;徐宏光;耿艷宏;沙雁紅
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

本發明公開了一種三維大尺寸人造巖心的制作方法。所述制作方法包括如下步驟：(1)根據預制作的三維大尺寸人造巖心的尺寸，制作模具；(2)將骨架顆粒、地層水和膠結劑的混合物填充至模具中；骨架顆粒與天然巖心的粒度分布狀況一致；(3)壓制模具內的所述混合物；(4)對經壓制后的所述模具進行烘烤定型即得。本發明制作的巖心在粒度分布、孔隙度、滲透率、膠結程度、孔喉特征以及力學性質等方面與天然巖心接近，制作的巖心可以替代儲層巖心進行宏觀尺度上的實驗研究。本發明制作的巖心可以模擬實際儲層的沉積韻律和構造形態。本發明制作的巖心可以模擬不同的完井條件、井網模式，實現高壓條件下的室內實驗。

技術領域

本發明涉及一種三維大尺寸人造巖心的制作方法，屬于石油領域。

背景技術

在石油勘探開發與生產過程中，許多問題的解決都需要進行巖心流動實驗。由于天然巖心取芯難度大，成本高等限制，通常采用人造巖心代替天然巖心進行物理模擬實驗。

目前，室內實驗采用的巖心主要有柱塞巖心、全直徑巖心以及大尺寸巖心。其中，柱塞巖心能夠模擬一維空間上的流動，在微觀研究方面較為廣泛。全直徑巖心能夠模擬二維空間上的流動，比柱塞巖心更具有代表性。宏觀上的研究主要采用三維大尺寸巖心，三維物理模型主要有填砂模型、玻璃刻蝕模型以及燒結模型。填砂模型只能在低壓條件下進行，玻璃模型可視但也不能滿足中高壓力要求，燒結模型在力學性質和膠結程度方面與儲層差異較大。上述模型不能滿足實驗對溫度、較高壓力的要求，不能模擬不同的完井條件，反映注采井組、注采井間等宏觀上的特征。

由此，提出一種可以模擬不同完井條件下的三維大尺寸人造巖心的制作方法。

發明內容

為了解決現有模型的局限性，本發明提供了一種模擬不同完井條件下的三維大尺寸人造巖心的制作方法，本發明方法能夠制作不同沉積韻律、構造形態以及不同物性的三維大尺寸巖心，所制作巖心能夠模擬不同的完井條件，反應注采井組、注采井間等宏觀上的特征。

相比于現有方法制作的巖心不能滿足高壓的要求，且不能有效模擬儲層的非均質性和不同滲透率組合的差異性，本發明方法制作的巖心可以實現一次成型，無需二次加工，可重復性好，且制作的模型可以承受較高壓力。

本發明所述“三維大尺寸巖心”指的是尺寸為300×300×500mm～300×300×200mm的巖心，可根據需要進行調整。

本發明所提供的三維大尺寸人造巖心的制作方法，包括如下步驟：

(1)根據預制作的三維大尺寸人造巖心的尺寸，制作模具；

(2)將骨架顆粒、地層水和膠結劑的混合物填充至所述模具中；

所述骨架顆粒與天然巖心的粒度分布狀況相似；

(3)壓制所述模具內的所述混合物；

(4)對經所述壓制后的所述模具進行烘烤定型，即得所述三維大尺寸人造巖心。

上述的制作方法中，步驟(1)中，可采用鋼板制作所述模具；如采用20cm厚的鋼板，側板4塊，底板1塊，將4塊側板采用螺絲可拆式聯接的方式(便于脫模)拼接成正方體盒狀，中空。

上述的制作方法中，所述“粒度分布狀況”指的是粒徑分布范圍和不同級別粒徑的質量含量，所述“相似”指的是與天然巖心的粒度分布狀況的相似度達到95％。

本發明具體可選擇河砂與儲層巖石碎屑顆粒的混合物作為所述骨架顆粒；

可根據相似準則確定所述混合物中所述骨架顆粒、所述地層水與所述膠結劑之間的用量比，所述“相似準則”指的是所述骨架顆粒的粒度分布、孔隙度、滲透率、孔徑分布與天然巖心的相似性。

確定各組分的用量之后，經所述骨架顆粒與所述膠結劑混合均勻，加入所述地層水潤濕并攪拌均勻即可填充至所述模具中；