CN101798921A

CN101798921A - 一种岩心制作方法

Info

Publication number: CN101798921A
Application number: CN 201010110846
Authority: CN
Inventors: 张东; 叶鹏; 徐典平; 常兴伟; 包亚臣; 张月先; 张立东
Original assignee: Daqing Oilfield Co Ltd
Current assignee: Daqing Oilfield Co Ltd
Priority date: 2010-02-21
Filing date: 2010-02-21
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明涉及一种岩心制作方法。该岩心制作方法包括下列步骤：(1)模具制作、(2)配料、(3)拌砂、(4)装模、(5)加压、(6)在岩心内预埋电极线和测压管、(7)加温、(8)电极加长线的焊接、(9)密封。本发明与目前使用的物理模型相比，具有可以在高压条件下进行室内驱油实验的优点，可以更准确地模拟现场生产情况，还可以较准确地绘制出模型内部油水分布图，及时跟踪岩心内部含油饱和度变化，为开发方案的制定提供科学依据。

Description

一种岩心制作方法

技术领域：

本发明涉及油田采油领域中一种岩心制作方法。

背景技术：

在油田开发技术研究中，许多评价工作都离不开岩心流动实验。目前国内各研究机构进行岩心实验时由于天然岩心来源限制，除少量采用天然的外，绝大多数使用人造岩心。人造岩心制作方法常用的有石英充填、磷酸铝石英烧结、环氧树脂胶结三种。从岩心孔隙结构与天然岩心的相似性、岩心制作的难易性和重复性等方面来看，环氧树脂胶结压制法具有更大优越性。

人造岩心物性参数如渗透率、孔隙度、孔道半径中值的影响因素主要有砂型(颗粒大小及分布)、胶结物含量、加压压力和加压时间等^[26]。不同物性参数人造岩心制作一般是通过改变上述因素种类或大小水平来实现，但由于对这些因素间主次关系还停留在感性认识上，水平调整往往带有一定盲目性，这与需要大量不同渗透率岩心进行科学实验的现状很不相适应。

另外，目前室内物理模拟驱油试验所用的人造岩心只能在常压下进行驱油实验，并且不能观察岩心内部油水分布情况，给试验分析工作带来了不便。

发明内容：

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种岩心制作方法，与目前使用的物理模型相比，具有可以在高压条件下进行室内驱油实验的优点，可以更准确地模拟现场生产情况，还可以较准确地绘制出模型内部油水分布图，及时跟踪岩心内部含油饱和度变化，为开发方案的制定提供科学依据。

本发明的技术方案是：该60×60×10cm多电极环氧树脂胶结人造岩心的制作方法包括下列步骤：

(1)模具制作：

模具由侧板、端板、底板和压板组成，底板与压板为硬杂木，其余为碳钢，两侧板端面各有一组孔眼，用螺栓将2个側板连接在一起；

(2)配料：

模型制作物料由石英砂和胶结物组成，石英砂和胶结物按重量份配比，100份石英砂所需环氧树脂胶结物9～13份，环氧树脂胶结物的组成为1g环氧树脂添加0.2mL软化剂邻苯二甲酸二丁脂、0.08g固化剂乙二胺及0.3mL～0.5mL稀释剂丙酮；上述份数按重量份计。

(3)拌砂：

将不同粒径的石英砂按比例混合，搅拌均匀，分别称量胶结物所需药品，混合后倒入石英砂中，以确保石英砂和胶结物混合均匀；

(4)装模：

砂子装入模具之前，用丙酮将模具内侧擦净，为砂子装入模具后用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动，直到砂子均匀分布为止，最后用压板将砂压实；

(5)加压：

将填装砂的模具置于压力试验机上，调整模具位置，使其保持在压力机承压板中心线上，然后缓慢升压至1.1MPa，稳压15min，卸压；

(6)在岩心内预埋电极线和测压管：岩心采用漆包线做为电极线，在插入岩心之前要将插入端的漆打磨掉2mm，测压管为Φ2mm的不锈钢管，注采井为Φ6mm的不锈钢筛管，模型加压后，在胶结物未干时，把打孔的电极模板放在模型上，将电极线4、测压管2、注采井1插入到岩心内部，然后取下模板，将模型稍微加压，使松动的砂子压实。

(7)加温：

将压制好的岩心放入烘箱内，在85℃条件下6h～8h恒温固化，关闭烘箱电源，自然冷却至室温。

(8)电极加长线的焊接：

将插在模型内部的短电极线与外部的加长漆包线用焊锡焊接；

(9)密封：

①黏接端盖：用环氧树脂将电木板端盖黏在岩心端面，端盖中心设有M8的孔眼与岩心连通，其上装有M8的公锥，用于安装阀门。

②防渗处理：将岩心表面均匀涂抹稠化后的环氧树脂，形成厚度约1mm的薄层，以避免浇铸岩心时环氧树脂侵入岩心内部。

③浇铸：将岩心装在模具内，两端用橡皮泥密封，然后将环氧树脂倒入模具内浇铸，同时保证电极线的焊接点固定在环氧树脂胶的内部，在室温下固化反应24h。

④压力试验：采用压力0.8MPa气体对模型进行试压，以确保不渗不漏。

上述的电极线为5根为一组，中间的为公用电极线3，周围的4根电极线可根据岩心内部不同渗透率砂层所在位置插入不同深度。整个岩心上可排布多组电极线。

本发明具有如下有益效果：本发明通过改变砂型、胶结物含量、加压压力三因素的水平，压制了一批具有不同渗透率的人造岩心。渗透率指标与砂型、胶结物含量、加压压力三因素的关系曲线如图3-1、图3-2、图3-3和图3-4所示，实际曲线的变化趋势与正交实验结果完全一致。本发明与目前使用的物理模型相比，具有可以在高压条件下进行室内驱油实验的优点，可以更准确地模拟现场生产情况，还可以较准确地绘制出模型内部油水分布图，及时跟踪岩心内部含油饱和度变化，为开发方案的制定提供科学依据。

附图说明：

图1是渗透率与胶结物含量关系(砂型：B)；

图2是渗透率与胶结物含量关系(砂型：C)；

图3渗透率与压力关系(砂型：B)；

图4渗透率与压力关系(砂型：C)；

图5注采井、测压点、电极线在岩心上的分布图；

图6是本发明的剖视图；

图7采收率随注入PV数变化关系图；

图8注入压力及采出液含水变化曲线；

图9为水驱结束时的油水分布云图；

图10二元驱结束的油水分布云图；

图11后续水驱结束的油水分布云图。

图中：1-注采井，2-测压管，3-公用电极线，4-电极线，5-环氧树脂层，6-加长漆包线，7-测压点接头，8-外部接头，9-井筒。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

60×60×10cm多电极环氧树脂胶结人造岩心的制作方法包括下列步骤：

(1)模具制作：

(2)配料：

(3)拌砂：

(4)装模：

(5)加压：

(6)在岩心内预埋电极线和测压管：岩心采用漆包线做为电极线，在插入岩心之前要将插入端的漆打磨掉2mm，测压管为Φ2mm的不锈钢管，注采井为Φ6mm的不锈钢筛管，模型加压后，在胶结物未干时，把打孔的电极模板放在模型上，将电极线、测压管、注采井插入到岩心内部，然后取下模板，将模型稍微加压，使松动的砂子压实。电极线为5根为一组，中间的为公用线，周围的4根插入岩心的深度不同。岩心上均布有多组电极线。注采井井筒9上端连接有外部接头8，测压管上部连接有测压点接头7。

(7)加温：

将压制好的岩心放入烘箱内，在85℃条件下6h恒温固化，关闭烘箱电源，自然冷却至室温。

(8)电极加长线的焊接：

(9)密封：

正交试验分析因素及水平见表1。

因素及水平表1

实验所用胶结物主要为环氧树脂(无锡树脂厂生产)，其水平数表示100g石英砂所需环氧树脂的克数。1g环氧树脂所需的其它添加剂为：0.2mL邻苯二甲酸二丁脂(软化剂)、0.08g乙二胺(固化剂)、0.3mL～0.5mL丙酮(稀释剂)。石英砂(秦皇岛石英砂厂生产)分为B型和C型两种，其石英含量为99.9％，粒度分析见表2-2，BC型为B型和C型各一半混合而成。

石英砂粒度组成(％) 表2

岩心压制使用的模具长32cm，宽3.6cm，单个模具所需石英砂为760g。

正交设计表：

不考虑各因素的交互作用，选用L₉(3⁴)正交表，见表3。

正交试验及极差分析结果表3

结果分析：

依据表3所列实验方案分别称量所需石英砂和胶结物，搅拌、装入模具、加压和恒温固化，然后进行切割、钻取岩心和气测渗透率等，测试结果见表3。

计算各因素在不同水平条件下渗透率指标之和I、II和III以及极值R(见表3)。由此可知，各因素水平发生变动时指标的变动趋势和它们的主次顺序：砂型、胶结物、压力和时间，其中时间变动引起渗透率指标的变化幅度最小，所以岩心制作时可以不考虑它的影响。

为满足室内流动实验对岩心渗透率必须具有较大变化范围的需要，在上述正交实验结果的指导下，通过改变砂型、胶结物含量、加压压力三因素的水平，压制了一批具有不同渗透率的人造岩心。渗透率指标与砂型、胶结物含量、加压压力三因素的关系曲线如图1、图2、图3和图4所示，实际曲线的变化趋势与正交实验结果完全一致。

本发明所制备的岩心驱油模拟试验：

模型几何尺寸为60cm×60cm×10cm，各层段自上而下分别为高渗层、中渗层和低渗层，各分层原始物性参数见表4。

层内非均质模型基本物性参数表表4

在大模型上布置16个高精度压力传感器测量了驱替过程模型压力场的动态变化情况，还安装了34根用于测定实验过程中岩心内部油水分布情况的电极线。

1)试验方案

方案1：水驱到含水98％；

方案2：水驱到含水98％，注0.57PV二元复合体系，然后进行后续水驱。

观察二元复合驱提高采收率的情况。

2)试验材料

试验用水：模拟十八联注入污水，配方如下：

试验用水水质状况表表5

Na₂CO₃mg/L	NaHCO₃mg/L	CaCl₂mg/L	Na₂SO₄mg/L	NaClmg/L	MgCl₂mg/L	矿化度mg/L
Na₂CO₃mg/L	NaHCO₃mg/L	CaCl₂mg/L	Na₂SO₄mg/L	NaClmg/L	MgCl₂mg/L	矿化度mg/L	195.1	3517.4	137.92	31.25	1476.54	4.829	5363.04

二元复合体系配方：

2500万大庆超高分子量聚合物(固含量90％)1500mg/L，辽河11号表面活性剂(有效含量50％)0.2％。

3)实验结果：

纵向非均质模型化学驱油实验结果表6

4)开采效果分析：

由图7可见，在前期水驱阶段，各单井采收率及总采收率均缓慢上升，在注入1.06PV时，采收率提高缓慢，为46％左右。转注0.52PV二元溶液，总采收率上升至55.62％。然后继续水驱，直到不出油为止，最终采收率为60.97％。二元驱比水驱的采收率提高了14.43％。

由图8可以看出：水驱阶段压力出现逐步上升的趋势，最后趋于平稳，注入0.55PV之前，采出液含水上升较快，此时采收率约为39％左右。二元复合驱后，压力逐步升高，在注入二元的后期，含水出现了下降的趋势。后续水驱时，注入压力开始迅速下降，采出液含水也出现了回升。

5)岩心内部油水分布图变化：

此次实验，电极线只分布在岩心的一半区域，因此在云图上只能显示出注入井和两口采出井部分的含油饱和度云图。

图9-图11分别为水驱结束、二元驱结束以及后续水驱结束时的油水分布云图。通过上面的云图可以得出如下结论：

1、图9表明，在水驱结束时，模型内部较广泛地被水波及，主流线上出现较明显的突进带。

2、图10表明，二元复合体系有很好的流度控制作用，它进入岩心内部，将油进一步驱出，两采出井中线位置含油饱和度降低。

3、图11表明，后续水驱以后模型更广泛地被波及，两采出井中线位置含油饱和度进一步降低。同时，在模型主流线以外的区域形成了剩余油富集区，后续可采用加密调整的方法将剩余油进一步采出。

通过实验可以看出，二元复合驱不仅可以提高驱油效率，同时也可以提高波及系数，最终达到提高采出率的目的。

Claims

1.一种60×60×10cm多电极环氧树脂胶结人造岩心的制作方法，该方法包括下列步骤：

(1)模具制作：

(2)配料：

(3)拌砂：

(4)装模：

(5)加压：

(6)在岩心内预埋电极线和测压管：岩心采用漆包线做为电极线，在插入岩心之前要将插入端的漆打磨掉2mm，测压管为Φ2mm的不锈钢管，注采井为Φ6mm的不锈钢筛管，模型加压后，在胶结物未干时，把打孔的电极模板放在模型上，将电极线、测压管、注采井插入到岩心内部，然后取下模板，将模型稍微加压，使松动的砂子压实。

(7)加温：

(8)电极加长线的焊接：

将插在模型内部的短电极线与外部的加长漆包线6用焊锡焊接；

(9)密封：

②防渗处理：将岩心表面均匀涂抹稠化后的环氧树脂，形成厚度约1mm的薄层即环氧树脂层5，以避免浇铸岩心时环氧树脂侵入岩心内部。

2.根据权利要求1所述的岩心制作方法，其特征在于：电极线为5根为一组，中间的为公用线，，周围的4根电极线可根据岩心内部不同渗透率砂层所在位置插入不同深度。

3.根据权利要求1所述的岩心制作方法，其特征在于：岩心上均布有多组电极线。