CN103159453A - 一种室内实验用中渗透模拟岩心及其制备方法 - Google Patents

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宋智勇
李彩风
刘涛
孙刚正
曹功泽
林军章
郝滨
高光军
吴晓玲
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Abstract

本发明公开了一种室内实验用中渗透模拟岩心及其制备方法，其中，中渗透模拟岩心其组分及重量配比为：600～425μm石英砂100份；425～250μm石英砂100～120份；250～180μm石英砂300～330份；180～150μm石英砂280～300份；150～100μm石英砂120～130份；75～50μm石英砂50～60份；胶结物10～50份。本发明所述的中渗透模拟岩心制备方法包括以下步骤：(1)将六种组分石英砂和胶结物混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料；(2)将搅拌均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中；(3)岩心管饱和过滤后的注入水；(4)使用水相渗透率测试法测试所制备模拟岩心的渗透率。本发明具有制备方法简单、可操作性强，可靠性和重复性高。可广泛应用于油田地质和化学领域中的室内物理模拟实验中。

Description

一种室内实验用中渗透模拟岩心及其制备方法
技术领域
本发明涉及油田地质和化学领域中实验用品和制备方法，特别涉及一种室内实验用中渗透模拟岩心及其制备方法。
背景技术
在石油工业的采收率试验中，在做室内物理模拟实验时，要用石英砂充填具有一定渗透率的模拟岩心进行实验。制备模拟岩心通常是用最小粒径为74～56μm、粒径单一的石英砂，通过在岩心管外敲打的方式充填岩心，但制备出的模拟岩心其渗透率都在500毫达西以上。石英砂粒径越大，所充填出的砂岩岩心渗透率也越大。石油工业出版社2002年9月出版的《油藏工程基础知识手册》[M]分册，第62页，对中渗透砂岩的描述为：储集层渗透率为0.1～0.01μm2即100～10毫达西时渗透性中等。
通过文献查新，发现专利号为ZL201010207957.5，中请日为2010年06月10日的发明专利公开了一种中渗透砂岩模拟岩心及其制备方法，其中，中渗透砂岩模拟岩心的组分及重量配比为：420～250μm石英砂100份；74～56μm石英砂200～500份；膨润土：9～30份。模拟岩心的制备方法为：将三种物料按照模拟岩心的设计要求组配，搅拌均匀成岩心基料，然后在搅拌、混合均匀的岩心基料中加入实验所用的过滤矿场注入水，将其润湿后填入岩心管中砸实，通过过滤矿场注入水将岩心饱和，放置。该方法改变了传统的模拟岩心用干性基料配制和管外敲击的方法，使模拟岩心的渗透率在中渗透范围内，但是该发明采用的石英砂组分较少，实施步骤可操作性不强，且润湿后的基料在岩心中难以砸实等缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种室内实验用中渗透模拟岩心及其制备方法，该制作方法简单、安全、可操作性强，为油田物理模拟实验提供中渗透模拟岩心。
本发明技术方案是：
一种室内实验用中渗透模拟岩心，其组分及重量配比为：
一种室内实验用中渗透模拟岩心的制备方法，按照以下步骤进行：
A、按照模拟岩心的设计要求称取六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为150～200g，每次填装完后用加压装置和加压棒向填装的基料加压至20～25MPa，并将所加压力维持20～30s后释放；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置18～24h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备模拟岩心的渗透率，注入水的流速为1.0～3.0mL/min，实验温度为室温。
所述的石英砂中SiO2含量为99.5％～99.9％，Fe2O3含量小于0.005％。
所述的胶结物为碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐胶结物或化学胶结物。
所述的加压装置为液压千斤顶。
所述的加压棒有6根，形状为柱状，其直径比岩心管内径小5～8mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm。
本发明具有以下的优点：
1、本发明既有效地克服了传统的管外敲击填装岩心的方法，又克服了将石英砂和胶结物润湿后填入岩心管不易压实，且采用砸实的方法会导致填装岩心的渗透率不均匀。
2、本发明所用基料来源广泛，成本低，本发明制备岩心的方法简单、安全、可操作性强。
3、采用本发明制备的岩心渗透率准确性和重复性高，渗透率偏差和差异值低于3.0％。
具体实施方式
一种室内实验用中渗透模拟岩心，其组分及重量配比为：
Figure BDA00002951556000041
一种室内实验用中渗透模拟岩心的制备方法，按照以下步骤进行：
A、按照模拟岩心的设计要求称取六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为150～200g，每次填装完后用加压装置和加压棒向填装的基料加压至20～25MPa，并将所加压力维持20～30s后释放；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置18～24h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备模拟岩心的渗透率，注入水的流速为1.0～3.0mL/min，实验温度为室温。
其中室内实验用中渗透模拟岩心石英砂组分中SiO2含量为99.5％～99.9％，Fe2O3含量小于0.005％，所述的胶结物为碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐胶结物或化学胶结物。
其中室内实验用中渗透模拟岩心的制备方法中所述的加压装置为液压千斤顶，所述的加压棒由6根组成，形状为柱状，其直径比岩心管内径小5～8mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm。
下面为具体实施例：
实施例一——100毫达西模拟岩心制备
根据微生物驱油室内物理模拟实验需要制备渗透率为100毫达西的模拟岩心，模拟岩心组分及重量配比为：
Figure BDA00002951556000051
中渗透模拟岩心的制备方法，包括以下步骤：
A、称取上述六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料，所述石英砂中SiO2含量为99.5％，Fe2O3含量为0.004％，所述的胶结物为硅酸盐胶结物；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止，所述的岩心管尺寸为Ф38mm×L600mm；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为200g，每次填装完后用液压千斤顶和加压棒向填装的基料加压至20MPa，并将所加压力维持20s后释放，所述的加压棒有6根，形状为柱状，其直径比岩心管内径小6mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置18h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备的模拟岩心，注入水的流速为1.0mL/min，实验温度为常温。
利用上述方法制备的模拟岩心测得水相渗透率为102毫达西，准确性较高，偏差值为±2％。
实施例二——50毫达西模拟岩心制备
根据微生物驱油室内物理模拟实验需要制备渗透率为50毫达西的模拟岩心，模拟岩心组分及重量配比为：
Figure BDA00002951556000071
中渗透模拟岩心的制备方法，包括以下步骤：
A、称取上述六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料，所述石英砂中SiO2含量为99.5％，Fe2O3含量为0.004％，所述的胶结物为硅酸盐胶结物；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止，所述的岩心管尺寸为Ф38mm×L600mm；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为175g，每次填装完后用液压千斤顶和加压棒向填装的基料加压至22MPa，并将所加压力维持25s后释放，所述的加压棒有6根，形状为柱状，其直径比岩心管内径小6mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置21h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备的模拟岩心，注入水的流速为2.0mL/min，实验温度为常温。
利用上述方法制备的模拟岩心测得水相渗透率为50.5毫达西，准确性较高，偏差值为±1％。
实施例三——10毫达西模拟岩心制备
根据微生物驱油室内物理模拟实验需要制备渗透率为10毫达西的模拟岩心，模拟岩心组分及重量配比为：
Figure BDA00002951556000081
中渗透模拟岩心的制备方法，包括以下步骤：
A、称取上述六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料，所述石英砂中SiO2含量为99.5％，Fe2O3含量为0.004％，所述的胶结物为硅酸盐胶结物；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止，所述的岩心管尺寸为Ф38mm×L600mm；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为150g，每次填装完后用液压千斤顶和加压棒向填装的基料加压至25MPa，并将所加压力维持30s后释放，所述的加压棒有6根，形状为柱状，其直径比岩心管内径小6mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置24h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备的模拟岩心，注入水的流速为1.0mL/min，实验温度为常温。
利用上述方法制备的模拟岩心测得水相渗透率为9.8毫达西，准确性较高，偏差值为±2％。
中渗透模拟岩心配置表
实施例编号 1 2 3
岩心组分及项目 (100×10-3μm2) (50×10-3μm2) (10×10-3μm2)
600～425μm石英砂/份 100 100 100
600～425μm石英砂/份 110 100 100
600～425μm石英砂/份 300 320 330
600～425μm石英砂/份 300 290 280
600～425μm石英砂/份 120 120 120
600～425μm石英砂/份 55 50 60
胶结物/份 10 30 50
每次加基料的量/g 200 175 150
每次加压的压力/MPa 20 22 25
饱和注入水后岩心放置时间/h 18 21 24
实测岩心渗透率/10-3μm2 102 50.5 9.8
偏差值/±％ 2 1 2
实施例四——重复性实验
根据微生物驱油室内物理模拟实验需要制备渗透率为80毫达西的模拟岩心2根，模拟岩心组分及重量配比为：
Figure BDA00002951556000101
中渗透模拟岩心的制备方法，包括以下步骤：
A、称取上述六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料，所述石英砂中SiO2含量为99.5％，Fe2O3含量为0.004％，所述的胶结物为硅酸盐胶结物；
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止，所述的岩心管尺寸为Ф38mm×L600mm；
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为160g，每次填装完后用液压千斤顶和加压棒向填装的基料加压至21MPa，并将所加压力维持22s后释放，所述的加压棒由6根组成，形状为柱状，其直径比岩心管内径小6mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm；
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止；
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水后的岩心管在常温条件下放置20h；
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备的模拟岩心，注入水的流速为2.0mL/min，实验温度为常温。
利用上述方法制备的模拟岩心测得水相渗透率分别为51和50.5毫达西，利用本发明方法制备的岩心渗透率重复性较高，渗透率差异值为10％。

Claims (6)

1.一种室内实验用中渗透模拟岩心，其特征在于，其组分及重量配比为： 
Figure FDA00002951555900011
。
2.根据权利要求1所述的中渗透模拟岩心，其特征在于，所述的石英砂中SiO2含量为99.5％～99.9％，Fe2O3含量小于0.005％。 
3.根据权利要求1所述的中渗透模拟岩心，其特征在于，所述的胶结物为碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐胶结物或化学胶结物。 
4.一种室内实验室用中渗透模拟岩心的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 
A、按照模拟岩心的设计要求称取六种组分石英砂和胶结物，混合在一起，并搅拌均匀成岩心基料； 
B、将岩心管内壁清洗干净，洗净后将岩心管一端拧紧，至不漏水、不漏气为止； 
C、将搅拌、混合均匀的岩心基料分多次均匀填入岩心管中，直至岩心管填满，每次填入基料的量为150～200g，每次填装完后用加压装置和加压棒向填装的基料加压至20～25MPa，并将所加压力维持20～30s后释放； 
D、岩心管填满石英砂后将另一端拧紧，至不漏水、不漏气为止； 
E、岩心管饱和过滤后的注入水，直到岩心管另一端出水为止，将饱和注入水 后的岩心管在常温条件下放置18～24h； 
F、将上述制备完成的模拟岩心，根据水平线性稳定渗流的达西公式：K＝QμL/A(P1-P2)，使用水相渗透率测试法测试所制备模拟岩心的渗透率，注入水的流速为1.0～3.0mL/min，实验温度为室温。 
5.根据权利要求4所述模拟岩心的制备方法，其特征在于，所述的加压装置为液压千斤顶。 
6.根据权利要求4所述模拟岩心的制备方法，其特征在于，所述的加压棒由6根组成，形状为柱状，其直径比岩心管内径小5～8mm，加压棒高度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm和60cm。 
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