CN102768812B - 真实岩心可视化微观模型及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真实岩心可视化微观模型及其制作方法，该模型它是包括真实岩心片、有机玻璃盖片、有机玻璃载片和针头的高温压力成型的模型；所述真实岩心片磨至可视化后，夹设在两有机玻璃之间，先固定好针头、后设置有机玻璃盖片，并经高温压力使有机玻璃软化与岩心片更紧密的粘结，冷却成型。本发明既保持真实岩心孔隙的物化性质，又可观测到多孔介质孔道内多相流体的分布和流动状况，从而为研究渗流机理、聚合物微球提高采收率起到重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于提高原油采收率研究、渗流机理研究和三次采油效果评价的微观模型及其制作方法，具体涉及一种真实岩心可视化微观模型及其制作方法。
背景技术
目前我国大部分油田都进入了二次采油的高含水期，研究如何进一步提高原油采出率，实现资源充分利用非常有现实意义。目前在研究提高采收率技术、渗流机理研究的物理模型主要有以下三种：(1)圆柱形天然岩心和人造圆柱形石英砂岩心物理模型，是目前物理模拟驱替普遍采用的一种，该模型虽然较好的保持了真实地层岩石的孔隙结构和矿物成分，但是该模型驱替过程不可视，也不能进行图像分析，不能快速直观地对实验过程及实验数据中出现的问题做出准确的判断；(2)夹砂透明模型，虽然具有一定的可视性，但是难以模拟真实岩心和矿物成分及孔道内表面的复杂性质；(3)微观仿真透明模型，它是采用微刻蚀技术，在玻璃上刻蚀出各种毛细管网络或孔隙网络。该模型的驱替过程是可视化的，并且能够进行数据采集和图像分析。但是由于刻蚀技术的限制，所制作的模型的孔喉较大，而且其表面的物理化学性质与真实地层差别较大。
由于以上几种模型无法表达真实岩石特征的复杂变化。如宏观和微观非均质性，孔隙几何尺寸和配位数，孔隙形态，表面粗糙度和润湿性，矿物组成等，因此，人们研制了砂岩孔隙模型，如西北大学于1993年04月29日申请的申请号为93105170.3的“真实储集岩微观孔隙模型及其制作技术”(公开号为CN1101148A)，该模型主要由真实储集岩片、针头、引槽、盖玻璃、载玻璃和环氧树脂胶组成。该申请制作技术的关键在于尽可能地保持原储集岩的孔隙特征和岩片上表面与盖玻璃的恰当粘结。该申请结构简单，易于制作，不仅适合于油气田提高采收率方面的研究，而且还适合于各种油层污染，油层酸化及调剂堵水等其它许多方面的研究。
中国石油天然气股份有限公司于2006年01月06日申请的申请号为200610000168.8的“一种可视化孔隙级平面模型的制作方法”(公开号CN1996010A)。该申请涉及一种油田采油用人造真实砂岩微模型的可视化孔隙级平面模型的制作方法，它是选择空气渗透率大于0.2-0.3MM2天然或人造砂岩岩心，用液体松香充填砂岩岩心，再用环氧树脂粘于干净的平板玻璃上，然后将岩心磨成岩心砂粒直径的1/3，用同样尺寸的另一块干净的平板玻璃粘于岩心上，在岩心两端接上液体注入和采出口而成，采用该申请制成的微观透明孔隙模型可真实地表达油藏岩石的渗透率，可用于油水相互驱替，研究不同流体的渗流机理，能够真实地反映流体在地下岩石中流动真实情况，具有可视性，可与微机连接进行动态饱和度定量分析。
上述两种模型在岩心底片粘结过程中，为了保护砂岩孔隙而在岩心中事先注入有机玻璃单体或者松香，由于有机玻璃单体或者松香易破坏岩心孔隙原来的物理化学性质，而且他们直接使用环氧树脂粘结盖玻璃和岩心片，由于岩心非常薄，容易造成环氧树脂封堵岩心孔隙。因此，如何既保证岩心片与玻璃板的紧密接触，又要保证岩心孔隙的完整性是制作砂岩孔隙模型的最大难题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种真实岩心可视化微观模型，该模型既保持真实岩心的孔隙结构、形态及矿物成分及孔隙内表面的物化性质，又可观测到多孔介质孔道内多相流体的分布和流动状况，从而研究提高采收率和渗流机理的微观模型及聚合物微球提高采收率机理的方法。
本发明的目的之二是提供上述真实岩心可视化微观模型的制作方法，该方法可以在保持岩心孔隙结构完整的情况下，将岩心加工成半透明的薄片，并使岩心片与有机玻璃板紧密粘结成型。
本发明是采用以下技术方案来实现的：
一种真实岩心可视化微观模型，它是包括真实岩心片、有机玻璃盖片、有机玻璃载片和针头的高温压力成型的模型，其中，所述真实岩心片夹设在有机玻璃盖片和有机玻璃载片之间，所述有机玻璃载片在真实岩心片的两侧设置相连的引槽和针槽，所述引槽与真实岩心片相连；所述针头一端的针孔在引槽中，且与引槽在真实岩心片端的侧壁接触。
进一步地，所述有机玻璃载片在引槽和真实岩心片外的上表面设有302改性丙烯酸酯胶与有机玻璃盖片固定连接，所述的302改性丙烯酸酯胶(GLH-302)是以甲基丙烯酸酯为主，配以增韧剂、补强剂、稳定剂、引发剂、阻聚剂等，通过先进工艺合成的双组份(A、B)反应型结构胶粘剂。
进一步地，所述引槽深0.5-1.3毫米，宽8-12毫米，长5-6毫米。
进一步地，所述针槽深0.5-1.3毫米，长10-30毫米，宽0.5-1.3毫米。
进一步地，所述有机玻璃厚1-3毫米厚，长60-70毫米，宽35-50毫米。
本发明的微观模型可以通过现有的制备方法制的，为了得到更加有益的效果，通过下列方法：
一种真实岩心可视化微观模型的制作方法，包括以下步骤：
①真实岩心片的加工：真实岩心片洗油烘干，磨至0.1～0.3毫米；
②有机玻璃载片和有机玻璃盖片的加工：取两块有机玻璃片，在其中一块有机玻璃片的两端加工出针槽和引槽，作为有机玻璃载片，另一有机玻璃片为有机玻璃盖片；
③有机玻璃片的粘接：将针头固定设置在针槽内，并一端顶在引槽在真实岩心片端的侧壁上；将上述真实岩心片放置在有机玻璃载片上，在除了真实岩心片和引槽外的有机玻璃载片的上表面均匀涂上粘结剂，然后将有机玻璃盖片盖上并压紧，待粘结剂固化交联；
④模型的成型：粘结剂刚刚固化后，经高温压力，有机玻璃软化与真实岩心片紧密接触成型。
进一步地，步骤①中，先将岩心片的一个面磨平，将该磨平面用可溶性胶粘结到平板上，将真实岩心片磨至0.1～0.3毫米；再将所述真实岩心片和平板上的可溶性胶浸泡至完全溶解，最后将真实岩心片在室温下晾干。
进一步地，所述可溶性胶为光学树脂胶，将其浸泡在丙酮、乙醇或者两者的混合溶剂中至完全溶解。
进一步地，步骤③中所述粘结剂为302改性丙烯酸酯胶，在除了真实岩心片和引槽外的有机玻璃载片的上表面均匀涂上涂上厚厚一层302改性丙烯酸酯A胶和B胶，充分混合均匀后，并刮去多余的胶至剩余0.3-0.7毫米左右。
进一步地，所述高温压力是在80-140摄氏度的烘箱中，每隔20-40分钟用夹持器在垂直方向施加压力压紧模型一次，使有机玻璃片与岩心紧密接触，3-6小时后取出冷却即可成型。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明在真实岩心平加工时，为了使岩心片磨至非常薄而不易碎，将磨平的一面先用可溶性胶例如光学树脂胶粘结到干净的毛玻璃片上，然后用研磨机加工至非常薄防止在加工时破碎，以达到可视化的效果；且所用的光学树脂胶可在现有的溶剂中完全溶解，而不致堵塞岩心片的孔喉，保持原有岩心的物化性质。
(2)为了解决现有技术中真实岩心片粘结固定在两玻璃片间缝隙较大且用环氧树脂粘结易堵塞孔喉的问题，本发明将真实岩心片夹设在两有机玻璃片之间，然后高温压力下有机玻璃软化变形粘结紧密，防止岩心片与有机玻璃片之间有空隙，而使流体从岩心片与有机玻璃片之间的缝隙中窜流，而且不会堵塞孔喉。
(3)为了解决现有技术中采用环氧树脂粘结室温下完全固化时间太长，本发明采用302改性丙烯酸酯胶进行粘结，302改性丙烯酸酯胶黏剂的组分A和B混合并涂抹至有机玻璃片的时间与胶固化的时间适合。
(4)本发明先固定好针头、后设置有机玻璃盖片，该针孔为斜面，其完全设置在引槽中，防止将针头粘贴固定在针槽和粘结有机玻璃片时堵塞针孔，如此，引槽不仅仅起到引流的作用，还能有效防止粘结过程中将针头堵塞。
(5)采用本发明制成的真实岩心可视化微观模型可真实地表达出真实地层的孔隙结构和物理化学性质，而且具有可视性，能够观测到多孔介质孔道内多相流体的分布和流动状况，可以与计算机连接进行油水分布统计和定量分析，可用于聚合物微球驱油效果评价以及驱油机理研究。
附图说明
图1(a)是本发明模型的结构示意图；
图1(b)是图1(a)的俯视结构示意图；
图2是有机玻璃载片的结构示意图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的内容、特点及功效，列举以下实施例，详细说明如下：
实施例1
如图1(a)(b)及图2所示，本实施例提供一种真实岩心可视化微观模型，它是包括真实岩心片1、有机玻璃载片2、有机玻璃盖片3和针头4的高温压力成型的模型，其中，所述真实岩心片1夹设在有机玻璃盖片3和有机玻璃载片2之间，所述有机玻璃载片2在真实岩心片1的两侧设置相连的引槽22和针槽23，所述引槽22与真实岩心片1相连；所述针头4一端的针孔在引槽22中，且与引槽22在真实岩心片端的侧壁接触。
该真实岩心可视化微观模型制备时，采用以下步骤：
(1)真实岩心片的加工：将真实岩心片1洗油并烘干后，在研磨机上将真实岩心片1的一个面磨平，并切割下3毫米长的一段，将其磨平的面用光学树脂胶粘结到干净毛玻璃片上，然后在研磨机将岩心片磨至0.2毫米左右。
(2)岩心片的预处理：将已加工的真实岩心片1在乙醇溶剂浸泡5个小时，真实岩心片1和毛玻璃片上的光学树脂胶已完全溶解，烘干真实岩心片1；
(3)有机玻璃载片和有机玻璃盖片的加工：将2毫米厚的有机玻璃板裁出两块长65毫米宽37毫米的有机玻璃片，其中一块做有机玻璃盖片3待用；在另一块有机玻璃片的两端加工出深0.5毫米，长10毫米，宽0.5毫米的针槽23和深0.5毫米，宽8毫米，长5毫米的引槽22，做有机玻璃载片2。
(4)有机玻璃片的粘接：将输液器针头4放置在针槽23内，并紧紧顶在引槽22在真实岩心片端的侧壁，并用502胶水5将输液器针头4固定在针槽23内。将已处理过的真实岩心片1放置在有机玻璃载片上，在真实岩心片1和引槽22外的有机玻璃载片上表面均匀涂上厚厚一层302改性丙烯酸酯胶粘剂A胶和B胶，充分混合均匀后，并刮去多余的胶至剩余0.3毫米，然后将有机玻璃盖片3盖上，并压紧，待AB胶固化交联。
(5)模型的成型：待AB胶刚刚固化后，用夹持器在垂直方向施加压力压紧模型，放置在80摄氏度的烘箱中，每隔40分钟压紧一次，3小时后取出冷却即可成型。
研究时，将水或聚合物微球等从一侧的针头注入真实岩心片1，将真实岩心片中的油驱替出来，经另一侧的针头流出，在此过程中，能够观测到多孔介质孔道内多相流体的分布和流动状况，也可以与计算机连接进行油水分布统计和定量分析，可用于聚合物微球驱油效果评价以及驱油机理研究。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：
该真实岩心可视化微观模型制备时，采用以下步骤：
(1)真实岩心片的加工：将真实岩心片1洗油并烘干后，在研磨机上将真实岩心片1的一个面磨平，并切割下4毫米长的一段，将其磨平的面用光学树脂胶粘结到干净毛玻璃片上，然后在研磨机将岩心片磨至0.2毫米左右。
(2)岩心片的预处理：将已加工的真实岩心片1在丙酮溶剂浸泡过夜，真实岩心片1和毛玻璃片上的光学树脂胶已完全溶解，烘干真实岩心片1；
(3)有机玻璃载片和有机玻璃盖片的加工：将2毫米厚的有机玻璃板裁出两块长65毫米宽37毫米的有机玻璃片，其中一块做有机玻璃盖片3待用；在另一块有机玻璃片的两端加工出深1毫米，长15毫米，宽1毫米的针槽23和深1毫米，宽10毫米，长5.5毫米的引槽22，做有机玻璃载片2。
(4)有机玻璃片的粘接：将输液器针头4放置在针槽23内，并紧紧顶在引槽22在真实岩心片端的侧壁，并用502胶水5将输液器针头4固定在针槽23内。将已处理过的真实岩心片1放置在有机载玻璃片上，在真实岩心片1和引槽22外的有机玻璃载片上表面均匀涂上厚厚一层302改性丙烯酸酯胶黏胶黏剂A胶和B胶，充分混合均匀后，并刮去多余的胶至剩余0.5毫米左右，然后将有机玻璃盖片3盖上，并压紧，待AB胶固化交联。
(5)模型的成型：待AB胶刚刚固化后，用夹持器在垂直方向施加压力压紧模型，放置在140摄氏度的烘箱中，每隔20分钟压紧一次，6小时后取出冷却即可成型。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：
该真实岩心可视化微观模型制备时，采用以下步骤：
(1)真实岩心片的加工：将真实岩心片1洗油并烘干后，在研磨机上将真实岩心片1的一个面磨平，并切割下3毫米长的一段，将其磨平的面用光学树脂胶粘结到干净毛玻璃片上，然后在研磨机将真实岩心片1磨至0.2毫米左右；
(2)岩心片的预处理：将已加工的真实岩心片1在乙醇和丙酮混合溶剂中浸泡2天以上，直至观察到真实岩心片1和毛玻璃片上无粘稠状可溶胶，即光学树脂胶已完全溶解，烘干真实岩心片1；
(3)有机玻璃载片和有机玻璃盖片的加工：将2毫米厚的有机玻璃板裁出两块长65毫米宽37毫米的有机玻璃片，其中一块做有机玻璃盖片3待用；在另一块有机玻璃片的两端加工出深1.3毫米，长30毫米，宽1.3毫米的针槽23和深1.3毫米，宽12毫米，长6毫米的引槽22，做有机玻璃载片2；
(4)有机玻璃片的粘接：将输液器针头4放置在针槽23内，并顶在引槽22在真实岩心片端的侧壁，并用502胶水5将输液器针头4固定在针槽23内。将已处理过的真实岩心片1放置在有机载玻璃片上，在真实岩心片1和引槽22外的有机玻璃载片上表面均匀涂上厚厚一层302改性丙烯酸酯胶黏胶黏剂A胶和B胶，充分混合均匀后，并刮去多余的胶至剩余0.7毫米，然后将有机玻璃盖片3盖上，并压紧，待AB胶固化交联；
(5)模型的成型：待AB胶刚刚固化后，用夹持器在垂直方向施加压力压紧模型，放置在100摄氏度的烘箱中，每隔30分钟压紧一次，5小时后取出冷却即可成型。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种真实岩心可视化微观模型，其特征在于，它是包括真实岩心片、有机玻璃盖片、有机玻璃载片和针头的高温压力成型的模型，其中，所述真实岩心片夹设在有机玻璃盖片和有机玻璃载片之间，所述有机玻璃载片在真实岩心片的两侧设置相连的引槽和针槽，所述引槽与真实岩心片相连；所述针头一端的针孔在引槽中，且与引槽在真实岩心片端的侧壁接触；
进一步地，所述有机玻璃载片在引槽和真实岩心片外的上表面设有302改性丙烯酸酯胶与有机玻璃盖片固定连接。
2.根据权利要求1所述的真实岩心可视化微观模型，其特征在于，所述引槽深0.5-1.3毫米，宽8-12毫米，长5-6毫米。
3.根据权利要求1所述的真实岩心可视化微观模型，其特征在于，所述针槽深0.5-1.3毫米，长10-30毫米，宽0.5-1.3毫米。
4.根据权利要求1所述的真实岩心可视化微观模型，其特征在于，所述有机玻璃盖片和有机玻璃载片均厚1-3毫米，长60-70毫米，宽35-50毫米。
5.一种如上述任一权利要求所述的真实岩心可视化微观模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
①真实岩心片的加工：真实岩心片洗油烘干，磨至0.1～0.3毫米；
②有机玻璃载片和有机玻璃盖片的加工：取两块有机玻璃片，在其中一块有机玻璃片的两端加工出针槽和引槽，作为有机玻璃载片，另一有机玻璃片为有机玻璃盖片；
③有机玻璃片的粘接：将针头固定设置在针槽内，并一端顶在引槽在真实岩心片端的侧壁上；将上述真实岩心片放置在有机玻璃载片上，在除了真实岩心片和引槽外的有机玻璃载片的上表面均匀涂上粘结剂，然后将有机玻璃盖片盖上并压紧，待粘结剂固化交联；
④模型的成型：粘结剂刚刚固化后，经高温压力，有机玻璃软化与真实岩心片紧密接触成型。
6.根据权利要求5所述的真实岩心可视化微观模型制作方法，其特征在于，步骤①中，先将岩心片的一个面磨平，将该磨平面用可溶性胶粘结到平板上，将真实岩心片磨至0.1～0.3毫米；再将所述真实岩心片和平板上的可溶性胶浸泡至完全溶解，最后将真实岩心片在室温下晾干。
7.根据权利要求6所述的真实岩心可视化微观模型制作方法，其特征在于，所述可溶性胶为光学树脂胶，将其浸泡在丙酮、乙醇或者两者的混合溶剂中至完全溶解。
8.根据权利要求5所述的真实岩心可视化微观模型制作方法，其特征在于，步骤③中所述粘结剂为302改性丙烯酸酯胶，在除了真实岩心片和引槽外的有机玻璃载片的上表面均匀涂上一层302改性丙烯酸酯A胶和B胶，充分混合均匀后，并刮去多余的胶至剩余0.3-0.7毫米。
9.根据权利要求5所述的真实岩心可视化微观模型制作方法，其特征在于，所述高温压力是在80-140摄氏度的烘箱中，每隔20-40分钟用夹持器在垂直方向施加压力压紧模型一次，使有机玻璃片与岩心紧密接触，3-6小时后取出冷却即可成型。
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