[發明專利]一種水合物人工巖心及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010888142.1
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112129612A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 李向陽;陳海峰;撒振宇;蔡志光;孫紹寒;梅璐璐
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/38;G01N1/28
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;張德斌

本發明提供了一種水合物人工巖心及其制備方法和應用。所述水合物人工巖心包括礦粉和膠結劑；其中，以質量百分比計，所述礦粉包括：綠泥石10?20％、伊利石20?40％、方解石10?20％、云母5?15％和石英20?40％；所述礦粉與膠結劑的質量比為100：(8?10)；所述人工巖心的制備方法包括以下步驟：(1)將所述礦粉和膠結劑混合形成混合物料；(2)將所述混合物料放入模具中，進一步加壓、保壓、固化，即得。本發明制得的人工巖心的孔隙度、密度、聲波速度能夠滿足海域天然氣水合物地層巖石骨架制備的要求。

技術領域

本發明涉及地球物理模型制作技術領域，具體涉及一種水合物人工巖心及其制備方法和應用。

背景技術

隨著石油資源的日趨緊張，天然氣水合物作為一種新型的能源，成為了研究的熱點。天然氣水合物是一種極具潛力的能量資源，儲量極其豐富，我國海域預測遠景資源量約800億噸油當量，成功開采水合物對緩解日益緊張的石油能源危機具有重要的意義。

天然氣水合物主要分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環境。分析不同存在地方水合物的巖石物理特征，了解不同的彈性變化，對開采有很大意義。

海域天然氣水合物巖心極易破碎、難以獲取且成本高昂，因此需要實驗室中制備水合物巖心來代替天然巖心。通過人工制作，可以更容易定量獲得不同孔隙度的巖心。并得到與縱橫波速度的變化規律。

人工巖心在油氣開采領域應用較為廣泛，技術比較成熟，但是在水合物研究中還不太完善。由此可知傳統的用于生成水合物實驗的人工巖心所使用的材料主要為不同粒徑的石英砂、莫來石、膨潤土、玻璃砂、白剛玉等，與實際水合物地層巖石骨架的礦物成分相差較大，經過實驗生成水合物后得到的聲波速度可達到3600-4800m/s，而已知的南海地區水合物地層的聲波速度經過勘探得知約為1500-2300m/s，二者相差較大。因此，亟需研制出與實際地層更接近的天然氣水合物地層巖石骨架。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種水合物人工巖心的制備方法，以解決現有技術中存在的水合物人工巖心與實際地層巖石骨架礦物成分相差較遠的問題。

本發明的另一個目的在于提供一種水合物人工巖心。

本發明的再一目的在于提供一種水合物人工巖心的制備方法的應用。

為達上述目的，一方面，本發明提供了一種水合物人工巖心的制備方法，其中，所述水合物人工巖心包括礦粉和膠結劑；以質量百分比計，所述礦粉包括：綠泥石10-20％、伊利石20-40％、方解石10-20％、云母5-15％和石英20-40％；所述礦粉與膠結劑的質量比為100：(8-10)；所述人工巖心的制備方法包括以下步驟：(1)將所述礦粉和膠結劑混合形成混合物料；(2)將所述混合物料放入模具中，進一步加壓、保壓、固化，即得。

上述膠結劑的含量是經過多次試驗得出的，由于膠結劑含量過高，會影響人工樣品的孔隙特征，膠結劑含量低時，含有的粘土成分吸水膨脹會導致巖心開裂，最終得出8-10％范圍的膠結劑能夠保持巖心的穩定。

根據本發明的一些具體實施方案，步驟(1)中，所述礦粉中所包含的各組分的粒徑分別為：綠泥石10-30μm、伊利石10-30μm、方解石10-20μm、云母10-30μm、石英70-300μm。

根據本發明的一些具體實施方案，步驟(1)中，所述礦粉是通過將各組分球磨混合形成的，優選的，所述球磨選擇的是立式方形行星式球磨機。

根據本發明的一些具體實施方案，步驟(1)中，所述球磨混合時設定的轉速為200-334轉/分鐘，混合時間為10-15分鐘。

根據本發明的一些具體實施方案，步驟(1)中，所述礦粉和膠結劑的混合時間為0.9-1.4小時。