[發(fā)明專利]一種考慮層間界面性質(zhì)的煤巖組合體物模試樣的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111506556.4
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114279800B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁曉敏;康天合;康健婷;張彬;李立功;張連昆;張智敏;李昊洋
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/28
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

一種考慮層間界面性質(zhì)的煤巖組合體物模試樣的制備方法，屬于巖樣制備技術(shù)領(lǐng)域，可解決現(xiàn)有技術(shù)制備煤系氣復(fù)合儲層煤巖組合體試樣時不能有效還原巖層及層間界面力學(xué)、物理性質(zhì)等問題，本發(fā)明采用地下煤系氣復(fù)合儲層真實大塊巖樣，加工為長方體煤樣及各層長方體巖樣，能夠更準(zhǔn)確地還原真實儲層的煤巖割理、天然裂縫等物理力學(xué)性質(zhì)，能夠較真實的還原煤系氣復(fù)合儲層各層巖層的滲透率；同時按照比例制作各巖層長方體試樣所得煤巖組合體試樣的相似模擬程度高；以煤系氣復(fù)合儲層新鮮煤樣與頁巖巖樣制備層間界面粘合劑，避免了以往所用相似材料、化學(xué)粘合劑理化性質(zhì)對層間界面滲透性的影響，較真實的還原了層間界面性質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖樣制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種考慮層間界面性質(zhì)的煤巖組合體物模試樣的制備方法。

背景技術(shù)

煤系天然氣，簡稱煤系氣，泛指賦存于煤系地層中的各類天然氣，以煤層氣（CBM）、煤系頁巖氣（TG）、致密砂巖氣（TSG）等非常規(guī)天然氣為主，煤系氣資源“增儲上產(chǎn)”空間巨大。煤系獨特的構(gòu)造-沉積背景使煤系氣儲層巖性具有多樣性、低孔隙率與低滲透性的特點，儲層結(jié)構(gòu)特殊且復(fù)雜，常為富有有機質(zhì)泥頁巖、致密砂巖與煤層互層形成的復(fù)合儲層。從降低煤系氣開采成本、增加煤層氣井的服務(wù)年限、提高煤系氣的采收率等角度出發(fā)，對煤系氣進行合采，是綜合開發(fā)煤系非常規(guī)資源的必然發(fā)展趨勢。

煤系氣復(fù)合儲層的合層滲透率是評估其商業(yè)開發(fā)可行性的重要參數(shù)，目前煤系氣復(fù)合儲層的合層滲透率可由現(xiàn)場試井?dāng)?shù)據(jù)分析、數(shù)值模擬及實驗室測量得到。

但煤系氣合采現(xiàn)場試井作業(yè)成本較高、周期較長、影響因素較多；數(shù)值模擬軟件受煤系氣復(fù)合儲層復(fù)雜賦存特點難以準(zhǔn)確還原的制約，其模擬結(jié)果的精度和直觀性較低；而實驗室制備煤系氣復(fù)合儲層煤巖組合體試樣測定其合層滲透率的準(zhǔn)確度較高且較為直觀，可為煤系氣精細化排采奠定基礎(chǔ)。

在公開文獻中可以獲得公開號為?CN110220756A的“煤系頁巖物模試件以及煤系頁巖物模試件的制備方法”專利，該發(fā)明使用相似材料澆筑得到第一預(yù)成型煤巖薄層和第二預(yù)成型煤巖薄層，在所得預(yù)成型煤巖薄層內(nèi)布置由紙板或滲透性膜構(gòu)成的滲透片模擬煤巖層中的面割理和端割理，同時在第一預(yù)成型煤巖薄層和第二預(yù)成型煤巖薄層層間界面處布置滲透片以模擬煤巖層理，然后將第一、第二預(yù)成型煤巖薄層組合后進行干燥處理得到煤巖層；以同樣的方法不同的相似材料配比澆筑得到多個頁巖薄層，在多個頁巖薄層層間界面處布置滲透片以模擬頁巖層理，將多個頁巖薄層組合后進行干燥處理得到頁巖層；進一步將水泥和石英砂按1：1的比例混合得到粘結(jié)層基料，在所得煤巖層與頁巖層之間澆筑厚度為10mm的粘結(jié)層基料模擬不同巖層之間的交界弱面，將所得組合體試件干燥后得到煤系頁巖物模試件。該方法存在的缺點其一是在相似材料澆筑得到的巖層試件上布置紙板或滲透性膜模擬天然煤巖的結(jié)構(gòu)性質(zhì)時，人為的隨機性無法準(zhǔn)確還原真實巖層的裂隙發(fā)育情況，并且紙板或滲透性膜的選擇性和滲透性能對天然巖石的滲透率影響較大；其二是不同巖層之間均鋪設(shè)厚度為10mm，由水泥和石英砂混合得到的粘結(jié)層基料作為層間界面，無法有效還原不同巖層層間界面的力學(xué)、物理性質(zhì)。

在公開文獻中可以獲得公開號為CN105334090A的“一種含煤產(chǎn)層組壓裂物模試樣的制備方法”專利，該發(fā)明根據(jù)含煤產(chǎn)層組中各巖樣的巖性特征，將露頭的煤巖和巖石加工成長方體薄板，通過AB?硅膠將煤巖薄板粘固于巖石薄板兩側(cè)的寬面上，得到含煤產(chǎn)層組中不同巖性組合的試樣。該方法使用露頭的煤巖和巖石加工得到各巖層長方體薄板，可以更好地模擬多層介質(zhì)的物性差異，真實地反映各巖層中天然裂縫的特征和巖石力學(xué)的性質(zhì)，但是其通過AB硅膠將煤巖薄板與巖石薄板粘固在一起，AB硅膠的力學(xué)、物理性質(zhì)與煤系氣復(fù)合儲層真實的層間界面力學(xué)、物理性質(zhì)差異較大，AB硅膠的物理性質(zhì)將對層間界面的滲透率產(chǎn)生較大影響。

現(xiàn)有實驗室制備煤巖組合體試樣的方法選取層間界面粘合劑材料時未考慮巖層層間界面力學(xué)、物理性質(zhì)對合層滲透率的影響，故該類煤巖組合體試樣的制備方法不適用于煤系氣復(fù)合儲層合層滲透率的精確測量。