[發(fā)明專利]一種真實煤二維微流體模型制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210084589.2
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114495679B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申建;韓磊;桑國蘊;屈晶;程慧杰;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;G06T3/00
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發(fā)明提出一種真實煤二維微流體模型制作方法，所述方法包括步驟一：采用CT儀器對柱狀煤樣進行掃描獲得真實裂隙網(wǎng)絡(luò)；步驟二：采用線切割機，在大塊煤樣上切割出7.2*7.2*1.5 cm的塊狀煤巖；步驟三：將真實的煤巖塊放置在內(nèi)壁尺寸為8 cm*8 cm*2 cm的硅膠磨具后倒入環(huán)氧樹脂膠直至凝固；步驟四：將真實裂隙網(wǎng)絡(luò)或者簡化的裂隙輸入到激光打標機中，在塊狀煤樣表面刻蝕裂隙；步驟五：制作7.2*7.2 cm的PET薄膜，通過涂層工藝在PET薄膜的一面添加一層納米厚度的硅膠涂層，隨后通過硅膠涂層將PET薄膜與煤巖鍵合，保證了實驗的準確性和可控性，PET膜和納米硅膠涂層具有極好的透光性對于推動煤層氣運移基礎(chǔ)理論的研究，提高煤層氣采收率有著重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計煤層氣開發(fā)領(lǐng)域，具體是涉及一種真實煤二維微流體模型制作方法。

背景技術(shù)

目前我國煤層氣產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤層氣相關(guān)的開發(fā)理論的不斷深入，氣水兩相運移機理以及提高低產(chǎn)井產(chǎn)率日益成為研究熱點、難點；現(xiàn)有微觀模型技術(shù)主要是針對石油領(lǐng)域相關(guān)問題研發(fā)的，主要分為兩類：真實砂巖微觀模型和玻璃仿真模型。

煤作為孔隙-裂隙雙重介質(zhì)，具有極強的非均質(zhì)性，且在煤層氣開發(fā)過程中煤巖裂隙網(wǎng)絡(luò)主要作為氣水運移的通道，但是目前石油領(lǐng)域微觀模型主要是用于研究孔隙和吼道中的氣液或液液流動情況，與煤層氣領(lǐng)域待研究的裂隙中氣液流動具有一定的差別，而現(xiàn)有的煤炭模型運用的材料是玻璃材料，而玻璃材料通過現(xiàn)有的濕法刻蝕、干法刻蝕無法達到納米尺度級別或者以真實砂巖切片為原材料制作的微觀模型，在制作過程中需加入粘合劑改變了巖心表面性質(zhì)，并且觀察效果差，達不到觀察通道內(nèi)部流體流動、吸附、擴散的目的，另一方面在制作微觀模型的時候往往選擇的是孔隙發(fā)育較好的砂巖具有一定的局限性，以往應(yīng)用于石油行業(yè)微觀模型無法勝任于孔隙尺度煤儲層中氣水兩相運移的研究，因此需要設(shè)計一種真實煤二維微流體模型制作方法來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種真實煤二維微流體模型制作方法。

本發(fā)明的主要目的是填補現(xiàn)有技術(shù)空白，為進一步研究煤中氣水兩相運移機制，剩余氣液有效動用等問題，提供一種真實煤巖微觀模型制作方法，該真實煤巖微觀模型制作方法為：

一種真實煤二維微流體模型制作方法，其特征在于：所述方法包括：

步驟一：采用CT儀器對柱狀煤樣進行掃描獲得真實裂隙網(wǎng)絡(luò)，提取真實煤巖裂隙網(wǎng)絡(luò)包括通過取樣機在大塊煤巖上鉆取直徑為2.5 cm，長為5 cm的煤柱；所述CT掃描方法，需要先將X射線管抽真空，隨后將煤柱安放在樣品夾持器中啟動射線掃描圖片，然后借助VG將圖片重構(gòu)為三維模型，最后通過Avizo對三維模型進行閾值分析，得到煤中真實的裂隙網(wǎng)絡(luò)；

步驟二：選取20*20*20 cm的大塊煤樣，采用線切割機，在大塊煤樣上切割出7.2*7.2*1.5 cm的塊狀煤巖；

步驟三：將真實的煤巖塊放置在內(nèi)壁尺寸為8 cm*8 cm*2 cm的硅膠磨具后倒入環(huán)氧樹脂膠直至凝固；

步驟四：將真實裂隙網(wǎng)絡(luò)或者簡化的裂隙輸入到激光打標機中，在塊狀煤樣表面刻蝕裂隙；

步驟五：制作7.2*7.2 cm的PET薄膜，通過涂層工藝在PET薄膜的一面添加一層納米厚度的硅膠涂層，隨后通過硅膠涂層將PET薄膜與煤巖鍵合，將具有硅膠涂層面的PET與煤巖表面貼合，在此過程中硅膠涂層會自動排除氣泡，而與煤巖表面緊密貼合，鍵合過程方便，且氣密性好。

本發(fā)明的進一步改進在于：步驟一中的CT儀器，電壓為120 KV，電流為110 μA，獲得分辨率為18.84 μm的煤巖切片，采用VG軟件重構(gòu)煤巖三維模型，通過Avizo軟件，結(jié)合interactive thresholding 和top-hat模塊分割裂隙和基質(zhì)。