CN103454380A - 用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法，所述人造岩心包括有钢筒，钢筒内填充并压设有岩心粉，钢筒两端分别覆盖有筛网，筛网外侧压设有与钢筒端部固定连接的环套。本发明用于疏松地层损害评价的人造岩心，将天然岩心粉碎、研磨、过筛后，填充并压设在一钢筒内，用筛网和环套将钢筒两端固定；该人造岩心不用胶接剂，采取常温压制，能保存天然岩心的原始组份，保持各组分的活力，能实际模拟天然储层，并真实反映储层损害情况；能够满足疏松地层损害评价实验及其评价结果的准确性。

Description

用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法

技术领域

本发明是关于一种岩心及其制作方法，尤其涉及一种用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法。

背景技术

现在岩心物模已经成为油田开发过程中科学研究的重要手段之一，储层损害评价所用岩心一般都是天然岩心，但是天然岩心有时很难取到，对于疏松地层，从岩心的准备、切割、饱和及渗透率测定、渗透率损害率评价等方面都存在许多困难；而在油田的勘探开发与生产中，许多问题的解决都需要进行岩心流动实验。

目前的人造岩心制作方法主要有石英充填而成、磷酸铝石英烧结、环氧树脂压制胶接法及各种胶接剂胶结法。高温烧结通常会破坏岩心原始组份、含量等，使岩心性质发生变化；从所制作岩心渗透率与天然岩心的相似程度、岩心制作的难易性和重复性来看，环氧树脂压制胶接法和各种胶接剂胶结法具有更大的优越性，但是，环氧树脂压制胶接和各种胶接剂胶结法完全改变了岩心胶结方式，而且环氧树脂和各种胶接剂很容易包裹在粘土矿物表面，那么在实验室用人造岩心进行储层伤害评价试验时，外来流体不会与粘土矿物接触，粘土矿物不参与各种物理反应，不发生膨胀、分散、运移等，这样的评价结果显然不符合地层岩石实际情况，实验室人造岩心物理模拟就失去了意义。

本发明人还检索到其他一些涉及人造岩心的现有技术；例如：名称为《一种人造岩心靶制作方法》(申请号：CN200810228976.9)，该制作方法采用磷酸铝胶接剂胶结石英砂烘干制作而成，该技术方案改变了岩心组成；名称为《模拟堵漏实验用带裂缝的人造岩心的制作方法》(申请号：CN201110187196.6)，该制作方法的制作材料为石蜡板和水泥柱，因此，该岩心无法模拟实际的天然储层。名称为《人造岩心、人造岩心的制作方法和仪器》(申请号：CN201110223910.2)，该制作方法是将制作人造岩心的介质融化，按照地层孔隙结构图逐层打印到载物台上，冷却凝固而成，其高温会改变岩心中粘土矿物的性质，而粘土矿物是地层损害的重要因素，因此，该岩心会影响地层损害评价结果的准确性。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于疏松地层损害评价的人造岩心及其制作方法，以保证该人造岩心在疏松地层损害评价的实验过程中完好无损；该人造岩心采用常温压制、不添加树脂和胶接剂，人造岩心与天然岩心成分一致以模拟实际储层情况，以满足疏松地层损害评价实验及其评价结果的准确性。

本发明的目的是这样实现的，一种用于疏松地层损害评价的人造岩心，所述人造岩心包括有钢筒，钢筒内填充并压设有岩心粉，钢筒两端分别覆盖有筛网，筛网外侧压设有与钢筒端部固定连接的环套。

在本发明的一较佳实施方式中，所述钢筒为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm；所述筛网直径为25.4mm。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心粉的目数小于筛网的目数。

在本发明的一较佳实施方式中，所述岩心粉的目数为80；所述筛网的目数为500。

在本发明的一较佳实施方式中，所述环套为铝制圆环。

本发明的目的还可以这样实现，一种用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

(1)组装模具，拧紧模具接箍，以便固定模具；

(2)竖直放置模具，先在模具内底部位置设置底部实心垫块，所述底部实心垫块为圆柱形；该圆柱形底部实心垫块的直径与模具内径相同；称取适量的岩心粉倒入模具中；

(3)在模具内的底部实心垫块上放入钢筒，钢筒外径与模具内径相同；称取适量的岩心粉倒入钢筒内，在倒入的过程中轻轻压实，岩心粉没过钢筒上端面；

(4)在岩心粉上方放入上部实心垫块，所述上部实心垫块与底部实心垫块结构相同；

(5)关闭人造岩心制作装置的泄压阀，将模具固定到人造岩心制作装置上，加压制作人造岩心；由压力机向下挤压上部实心垫块；

(6)打开人造岩心制作装置的泄压阀泄压，拧开模具接箍，打开模具，取出钢筒及其内部已经压实的岩心粉；

(7)在钢筒两端用筛网堵上，再套上环套固定；

(8)人造岩心制作完成。

在本发明的一较佳实施方式中，制作人造岩心的天然岩心粉碎后过80目筛，以保证人造岩心模拟天然岩心的孔隙度、渗透率。

在本发明的一较佳实施方式中，所述钢筒为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm；所述筛网直径为25.4mm，所述筛网的目数为500。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（2）中，所述适量岩心粉为20g。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（3）中，所述适量岩心粉为38g～40g。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量少于3%时，制作人造岩心的压制压力为18MPa～20MPa，压制时间为5min～7min。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量为3%～10%时，制作人造岩心的压制压力为15MPa～18MPa，压制时间为7min～9min。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量为10%～15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为9min～12min。

在本发明的一较佳实施方式中，在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量高于15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为12min～15min。

由上所述，本发明用于疏松地层损害评价的人造岩心，将天然岩心粉碎、研磨、过筛后，填充并压设在一钢筒内，用筛网和环套将钢筒两端固定；该人造岩心不用胶接剂，采取常温压制，能保存天然岩心的原始组份，保持各组分的活力，能实际模拟天然储层，并真实反映储层损害情况；能够满足疏松地层损害评价实验及其评价结果的准确性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明用于疏松地层损害评价的人造岩心的结构示意图。

图2：为本发明人造岩心的制作过程的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提出一种用于疏松地层损害评价的人造岩心100，所述人造岩心100包括有钢筒1，钢筒1内填充并压设有岩心粉2，钢筒1两端分别覆盖有筛网3，筛网3外侧压设有与钢筒1端部固定连接的环套4。

由上所述，本发明用于疏松地层损害评价的人造岩心，将天然岩心粉碎、研磨、过筛后，填充并压设在一钢筒内，用筛网和环套将钢筒两端固定；该人造岩心不用胶接剂，采取常温压制，能保存天然岩心的原始组份，保持各组分的活力，能实际模拟天然储层，并真实反映储层损害情况；能够满足疏松地层损害评价实验及其评价结果的准确性。

进一步，如图1所示，在本实施方式中，所述钢筒1为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm（一般地层损害评价要求岩心长度约为直径的2倍，以便于放入岩心夹持器中，长度可以根据地层损害评价的需要制作）；所述筛网3直径为25.4mm；所述环套4为铝制圆环。

所述岩心粉2的目数小于筛网3的目数；在本实施方式中，所述岩心粉的目数为80，所述筛网的目数为500。

本发明还提出一种用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，如图2所示，所述制作方法包括以下步骤：

(1)组装模具5，在本实施方式中，所述模具5为现有结构，在此不再赘述其结构；将两个呈分半状（对开状）的模具扣合为一体，销子对准卡眼卡好、合拢，把接箍6拧紧到模具上，将模具套紧；

(2)竖直放置模具5，先在模具5内底部位置放置底部实心垫块7，所述底部实心垫块7为圆柱形；该圆柱形底部实心垫块7的直径与模具5内径相同；底部实心垫块是让钢筒的下端有一个向上的作用力，避免钢筒下部岩心粉压不实；称取适量的岩心粉2倒入模具中；

(3)在模具5内的底部实心垫块7上放入钢筒1，钢筒1外径与模具5内径相同；称取适量的岩心粉2倒入钢筒1内，在倒入的过程中轻轻压实，岩心粉2没（即：埋没）过钢筒1上端面（岩心粉2高于钢筒1上端面）；

(4)在岩心粉2上方放入上部实心垫块8，所述上部实心垫块8与底部实心垫块7结构相同；

(5)关闭人造岩心制作装置（所述制作装置也为现有装置，图中未示出）的泄压阀，将模具1固定到人造岩心制作装置上，加压制作人造岩心；由压力机9向下挤压上部实心垫块8，将岩心粉压实于钢筒1中；根据储层不同性质进行加压制作；在加压的过程中一定要均匀加压，避免猛加压；当加压到指定压力，稳定规定的时间；

(6)打开人造岩心制作装置的泄压阀泄压，拧开模具接箍，打开模具，取出钢筒及其内部已经压实的岩心粉；

(7)在钢筒1两端用钢丝筛网堵上（即：钢筒两端覆盖上筛网3），再套上环套4固定；

(8)所述人造岩心100制作完成。

进一步，在本实施方式中，制作人造岩心的天然岩心粉碎后过80目筛，以保证人造岩心能够模拟天然岩心的孔隙度、渗透率。

所述钢筒1为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm；所述筛网直径为25.4mm，所述筛网的目数为500。在步骤（2）中，所述适量岩心粉约为20g；在步骤（3）中，所述适量岩心粉约为38g～40g。

在本实施方式中，所述岩心粉中含有粘土矿物；所述粘土矿物是细分散的含水层状构造和层链状构造的硅酸盐矿物及含水的非晶质硅酸盐矿物的总称，它是地层损害的一个重要因素；粘土矿物含量是指粘土矿物占岩心粉总量的百分数。

在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量少于3%时，制作人造岩心的压制压力为18MPa～20MPa，压制时间为5min～7min。当岩心粉中的粘土矿物含量为3%～10%时，制作人造岩心的压制压力为15MPa～18MPa，压制时间为7min～9min。当岩心粉中的粘土矿物含量为10%～15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为9min～12min。当岩心粉中的粘土矿物含量高于15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为12min～15min。

本发明是将疏松地层的岩屑在钢筒中压制成形，设计钢筒的目的是避免人造岩心在进行地层损害评价时（将钢筒和岩屑一起装入岩心夹持器）被围压破坏，本发明的人造岩心是进行疏松地层的损害评价（即：外来流体对地层渗透率的损害评价），不涉及应力敏感性评价；钢筒两端的筛网和环套是保证在进行损害评价时岩屑不会被流体冲出。

本发明的人造岩心具有以下效果：

(1)本发明方法制作的人造岩心与储层岩石成分一致，孔隙度、渗透率相差不大，波动小，重现性好。表1为人造岩心制作重现性试验数据表；

表1：

从表1可以看出：岩屑粉为海602井地层岩心，3块人造岩心孔隙度百分差值为3.16%，渗透率百分差值为2.25%，波动很小，说明本发明的方法切实可行，重现性好。

注：本专利在实验过程中选取了很多不同井号、不同岩性的岩心进行评价，在此所述效果皆以海602井为例，限于篇幅，不便列举更多，主要是说明本专利制作的人造岩心可以模拟天然岩心来进行疏松地层的损害评价。以下相同。

(2)本发明的人造岩心水敏感性评价实验结果与天然岩心评价结果基本相符。表2为水敏性评价实验数据表；

表2

用海602井的天然岩心和岩屑粉制作的人造岩心进行水敏性评价比较，两者水敏损害率相差不大，水敏损害程度一致，说明本方法制作的人造岩心可以代替天然岩心进行水敏性评价。

(3)本发明人造岩心工作液伤害率评价实验结果与天然岩心评价结果基本相符。表3为伤害率评价实验数据表；

表3

用海602井的天然岩心和岩屑粉制作的人造岩心进行伤害率评价比较，两者伤害率相差不大，说明本方法制作的人造岩心可以代替天然岩心进行地层损害评价。

(4)本发明制作出的人造岩心孔隙度百分差值小于5%、渗透率百分差值小于10%。

表4：

从表4可以看出：同一批次人造岩心的孔隙度最大值与最小值之间的百分差值很小，渗透率最大值与最小值之间的百分差值也较小，说明人造岩心能够体现天然岩心的物性。

本发明用于疏松地层损害评价的人造岩心，将天然岩心粉碎、研磨、过筛后，填充并压设在一钢筒内，用筛网和环套将钢筒两端固定；该人造岩心不用胶接剂，采取常温压制，能保存天然岩心的原始组份，保持各组分的活力，能实际模拟天然储层，并真实反映储层损害情况；能够满足疏松地层损害评价实验及其评价结果的准确性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (14)

1.一种用于疏松地层损害评价的人造岩心，其特征在于：所述人造岩心包括有钢筒，钢筒内填充并压设有岩心粉，钢筒两端分别覆盖有筛网，筛网外侧压设有与钢筒端部固定连接的环套。

2.如权利要求1所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心，其特征在于：所述钢筒为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm；所述筛网直径为25.4mm。

3.如权利要求2所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心，其特征在于：所述岩心粉的目数小于筛网的目数。

4.如权利要求3所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心，其特征在于：所述岩心粉的目数为80；所述筛网的目数为500。

5.如权利要求3所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心，其特征在于：所述环套为铝制圆环。

6.一种上述权利要求1～5任一项用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

(1)组装模具，拧紧模具接箍，以便固定模具；

(2)竖直放置模具，先在模具内底部位置设置底部实心垫块，所述底部实心垫块为圆柱形；该圆柱形底部实心垫块的直径与模具内径相同；称取适量的岩心粉倒入模具中；

(3)在模具内的底部实心垫块上放入钢筒，钢筒外径与模具内径相同；称取适量的岩心粉倒入钢筒内，在倒入的过程中轻轻压实，岩心粉没过钢筒上端面；

(4)在岩心粉上方放入上部实心垫块，所述上部实心垫块与底部实心垫块结构相同；

(5)关闭人造岩心制作装置的泄压阀，将模具固定到人造岩心制作装置上，加压制作人造岩心；由压力机向下挤压上部实心垫块；

(6)打开人造岩心制作装置的泄压阀泄压，拧开模具接箍，打开模具，取出钢筒及其内部已经压实的岩心粉；

(7)在钢筒两端用筛网堵上，再套上环套固定；

(8)人造岩心制作完成。

7.如权利要求6所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：制作人造岩心的天然岩心粉碎后过80目筛，以保证人造岩心模拟天然岩心的孔隙度、渗透率。

8.如权利要求7所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：所述钢筒为中空圆筒，钢筒外径为25.4mm，壁厚为1mm，钢筒长度为50mm或80mm；所述筛网直径为25.4mm，所述筛网的目数为500。

9.如权利要求8所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述适量岩心粉为20g。

10.如权利要求9所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述适量岩心粉为38g～40g。

11.如权利要求6所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量少于3%时，制作人造岩心的压制压力为18MPa～20MPa，压制时间为5min～7min。

12.如权利要求6所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量为3%～10%时，制作人造岩心的压制压力为15MPa～18MPa，压制时间为7min～9min。

13.如权利要求6所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量为10%～15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为9min～12min。

14.如权利要求6所述的用于疏松地层损害评价的人造岩心的制作方法，其特征在于：在步骤（5）中，当岩心粉中的粘土矿物含量高于15%时，制作人造岩心的压制压力为12MPa～15MPa，压制时间为12min～15min。

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