CN103616270B - 一种侧积夹层人造岩心的制备方法以及专用工具 - Google Patents

Abstract

一种侧积夹层人造岩心的制备方法以及专用工具，主要为了解决现有岩心不能真实模拟油层中侧积夹层存在的问题。该方法由如下步骤构成：制备侧积体压制弧板与安装模具；精确计算出岩心底层高渗层和侧积体低渗层不同粒度的石英砂与胶黏剂配料；将各份配料依次加入胶黏剂后分别搓匀；高渗层配料装入模具加压定型；将低渗配料依次装入高渗上层的侧积体内，放好侧积体压制弧板，依次加压后撤下压制弧板布设侧积夹层，根据需要布设水平井；将岩心放入恒温箱中固化；岩心表面胶化处理；全面布设饱和井、注采井和压力监测井；分次浇铸成型。利用本发明所获得的岩心可以较好的模拟油层中侧积夹层的存在情况，为室内物理实验提供成熟有效的技术支持。

Description

一种侧积夹层人造岩心的制备方法以及专用工具

技术领域：

本发明涉及一种应用于油气田开发领域中的岩心制备方法，具体的说，是涉及一种侧积夹层人造岩心的制备方法以及专门用于实施该方法的设备。

背景技术：

我国油田中存在侧积夹层和尖灭的情况较为普遍，侧积夹层对油田开发存在着重大影响，因为侧积夹层的存在，注采井的井位位置及水平井的部署都影响到最终的采收率与剩余油分布部位，现场的实际开发也体现了这一点。在油田开发的高含水后期,曲流河河道砂体的下部高水淹,在夹层的遮挡作用下，河道砂体的中上部会因注入水被遮挡而产生直井无法动用或者动用效果不好的剩余油,现场实际开发过程中利用水平井扩大油层泄油面积的优势,有效地挖潜河道砂体中上部的剩余油。但是，目前室内模拟曲流河砂体内部的侧积夹层的研究还处于初级阶段，这是因为当前室内驱油实验使用的岩心主要为均质岩心、层内非均质岩心及层间非均质岩心，并没有成熟的岩心夹层布设方法，无法真实有效的模拟出侧积夹层在驱替过程中所产生的遮挡等作用，而目前可模拟曲流河点坝砂体的建筑结构——新月形楔状斜列式、阶梯式和波浪式，这3种较为普遍的模型却在控制侧积夹层倾角的问题上没有良好的解决方法，并且以上岩心模型均无法满足室内侧积夹层实验中对水平井及饱和井的要求，不能制造出侧积夹层岩心来有效模拟夹层遮挡部分的剩余油的开采过程，严重的束缚了侧积夹层实验岩心的实用性与准确性，制约了侧积夹层方面室内物理实验的研究。

发明内容：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种侧积夹层人造岩心的制备方法以及专用工具，利用本发明所获得的岩心可以较好的模拟油层中侧积夹层的存在情况，可以真实有效的模拟出侧积夹层在驱替过程中所产生的遮挡等作用，为室内物理实验提供成熟有效的技术支持。

本发明的技术方案是：本种侧积夹层人造岩心的制备方法，主要由如下步骤组成：

(1)按照需要制备的岩心尺寸、侧积夹层的数量以及侧积夹层的倾角确定岩心压制模具的尺寸、所述模具上开有的弧板滑动卡槽及竖直挡板卡槽的位置以及弧板的倾角，完成侧积体压制弧板的制备与压制模具的组装，得到无盖但有底板的中空长方体模具，所述侧积体压制弧板的倾角与侧积夹层的倾角相同；

(2)用体积法精确计算出侧积夹层人造岩心的底部高渗层和上部侧积低渗夹层部分所需要的不同粒度的石英砂与胶黏剂配料；

(3)将步骤(2)中所计算出的各份石英砂与胶黏剂配料依次加入胶黏剂后分别搓匀；

(4)将步骤(3)中混合好的底部高渗层所需要配料装入步骤(1)中所得到的压制模具中进行加压定型；

(5)在步骤(4)中所获得的经加压定型后的底部高渗层上设置侧积体，所述侧积体按照如下模式设置：在所述压制模具上沿竖直挡板卡槽位置垂直插入n+1块竖直挡板，将侧积体划分为n+2部分，n为待模拟的侧积夹层数量；

(6)将步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料依次装入步骤(5)中所构建的侧积体内，沿弧板滑动卡槽位置卡入侧积体压制弧板，对步骤(5)中所构成的侧积体的各个部分依次垂直加压，以8MPa压力稳压15分钟后卸压，并撤下侧积体压制弧板；

(7)在步骤(6)中得到的侧积体内各部分成型的砂体弧形表面布设侧积夹层；

所述布设侧积夹层的方法为，采用可防止液体渗漏的致密防水布，裁剪成与侧积体压制弧板相同的尺寸，在所述致密防水布的两侧均匀刮胶并均匀铺设粘土层，粘土层厚度一般为2～4毫米，由此获得模拟的侧积夹层；将所述侧积夹层覆盖在弧形砂体表面，边缘对齐；

(8)在步骤(7)中得到侧积夹层上侧填入步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料，以8MPa压力稳压15min后，达到需要的岩心低渗层高度后卸压；

(9)抽出竖直挡板，在由步骤(8)所得到的定型后未固化的岩心中对应水平井的上侧位置处平行底部高渗层开出凹槽埋入钛钢管以模拟布设水平井，钛钢管一侧采出端引出一条硬质四氟管至岩心上表面；所述钛钢管平行布设在岩心距顶部1/5高度处，穿透侧积夹层，将钛钢管水平井与侧积夹层防水布之间进行胶化处理，防止渗漏；

(10)将步骤(9)中得到的布设完水平井的岩心上侧凹槽凿出的砂体回填，并以8MPa压力稳压10分钟以固定砂体形状；

(11)卸下四周模具，将整个侧积夹层人造岩心放入恒温箱中固化；

(12)对岩心表面进行胶化处理；

(13)根据实际驱替方案需要全面布设饱和井、注采井和压力监测井；

(14)分次浇铸成型。

为了实施上述方法，本发明给出了以下专用工具，专用工具由侧积体压制弧板、压制模具、竖直挡板、填充件以及与压制模具同平面尺寸的压板组成。

其中，所述侧积体压制弧板为方形弧板，在侧积体压制弧板的两侧边上分别有两个突出的滑动卡口,滑动卡口为内凹的圆弧面卡口。

所述压制模具由长侧面碳钢板和短侧面碳钢板以及底板连接后组成，所述长、短侧面碳钢板之间由螺丝连接固定，在所述长、短侧面碳钢板外侧设置强化钢条，强化钢条通过卡簧固定；所述两块长侧面碳钢板与两块短侧面碳钢板固定后形成稳定的长方体方框，底板与此长方形方框之间通过螺栓固定连接；在所述在两块长侧面碳钢板的内侧间隔开有用于所述侧积体压制弧板和竖直挡板卡入的滑动卡槽；滑动卡槽内有一根圆形的钢柱，钢柱与所述侧面碳钢板为一体化相连，钢柱上涂抹润滑油，钢柱与滑动卡口相配合以实现所述钢柱可以与滑动卡口紧密镶嵌并支持弧板沿钢柱上下滑动；填充件水平截面的形状与滑动卡槽水平截面的形状相同，以实现通过调节所述填充件的个数来控制侧积体压制弧板沿滑动卡槽下降的最低位置。

滑动卡槽的宽度应确保竖直挡板与侧积体压制弧板的两侧紧密相触，但同时侧积体压制弧板还可在外力作用下沿滑动卡槽垂向滑动。

本发明具有如下有益效果：本发明所述方法针对现有技术中存在的问题创造性的提出通过制作弧板模具及压力控制法来控制侧积夹层倾角，使得岩心能够真实有效的模拟油层中侧积夹层的存在情况，真实有效的模拟出侧积夹层在驱替过程中所产生的遮挡等作用，解决制备点坝侧积夹层的物理模型并在模型中考虑布设尖灭和水平井的问题，通过确定布孔原则、选择合适材料进行防砂处理、制定饱和井布设标准等方式有效地模拟了真实油层中水平井挖潜剩余油的过程。利用本种方法制造的岩心可以构造侧积夹层及设定倾角，并且还可以在侧积夹层内模拟布设水平井，制备的侧积夹层人造岩心能够很好的模拟实际储层的渗透率、孔隙度、能很好的模拟实际地层的夹层情况和倾角情况，利用本方法所获得的岩心能够很好的进行室内模拟实验，可真实的反映地层情况，使侧积夹层室内物理模拟实验研究成功的突破了岩心方面的束缚，为室内物理实验提供了成熟有效的技术支持，为油气田开发方案的制定提供科学依据。

附图说明：

图1是用于实施本发明所述方法的专用工具的组合后结构示意图。

图2是本发明所述专用工具中的填充件的结构示意图。

图3是本发明所述专用工具中的侧积体压制弧板的结构示意图。

图4是本发明所述侧积体压制弧板的倾角定义示意图。

图5是实施本发明所述方法时压制模具内的横向截面示意图，该图显示岩心内砂体分布结构。本实施例以三个夹层为例，其中，虚弧线部分为压制前侧积体压制弧板所处的位置。

图6是实施本发明所述方法过程中，在岩心上布设饱和井、注采井和压力监测井的位置示意图。

图中1-第一侧积夹层下部砂体，2-第一侧积夹层上部砂体，3-第二侧积夹层下部砂体，4-第二侧积夹层上部砂体，5-第三侧积夹层下部砂体，6-第三侧积夹层上部砂体，7-左侧无侧积夹层的砂体，8-右侧无侧积夹层的砂体，9-压制后的底部高渗层，10-短侧面碳钢板，11-竖直挡板，12-滑动卡槽，13-钢柱，14-侧积体压制弧板，15-滑动卡口，16-长侧面碳钢板，17-填充件，18-底板，S1-压制后的高渗层砂体高度，S2-压制后的低渗层砂体高度，S3-压制前的低渗层砂体高度。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种侧积夹层人造岩心的制备方法，该方法由如下步骤组成：

(1)按照需要制备的岩心尺寸、侧积夹层的数量以及侧积夹层的倾角确定岩心压制模具的尺寸、所述模具上开有的弧板滑动卡槽及竖直挡板卡槽的位置以及弧板的倾角，完成侧积体压制弧板的制备与压制模具的组装，得到无盖但有底板的中空长方体模具，所述侧积体压制弧板的倾角与侧积夹层的倾角相同。

在实施本步骤时，需要按照如下模式进行：

所述侧积体压制弧板的倾角d如图4所示，图中的A、B两点在弧板两侧的上、下端点，以AB两点所在直线与水平线BC之间夹角作为弧板的水平倾角d，需要使直线AB、BC及弧AB三线处于同一平面上。待模拟的侧积夹层的倾角与侧积体压制弧板的倾角相同。

侧面碳钢板长度范围为150mm～850mm，宽度范围为100mm～300mm，厚度为20mm，侧面碳钢板边缘打出均匀螺眼，侧面碳钢板之间由螺丝连接固定，模具尺寸可根据具体所需制备岩心的长宽高尺寸要求调节，在侧面碳钢板外侧设置强化钢条定型器，强化钢条通过卡簧固定，将模具整齐箍紧，确保模具结构稳定；两块长侧面碳钢板与两块短侧面碳钢板边缘固定后形成稳定的长方体外框，将底板与长方形方框通过螺栓固定，形成无盖的中空长方体模具，在两块长侧面碳钢板内侧适宜位置凿出滑动卡槽。卡槽位置可以由夹层倾角及侧积夹层竖直高度按照以下公式决定：

L₁＝H*cotθ

其中：L₁为两竖直挡板间距，H为侧积夹层竖直高度，θ为侧积夹层倾角

$L_2=\frac{1}{2}\[L-L_1(n-1)\]$

其中：L₂为短侧面碳钢板与最近的竖直挡板间距离，L为长侧面碳钢板长度，n为夹层数量。竖直挡板与短侧面碳钢板长宽相同，厚度为4mm；底板与上压板为高硬度钢板，尺寸与所需制备的岩心的长度及宽度相同；当侧积体压制弧板滑动卡口与侧面碳钢板内滑动卡槽紧密镶嵌时，应确保弧板水平倾角与侧积夹层角度一致。

(2)用体积法精确计算出侧积夹层人造岩心的底部高渗层和上部侧积低渗夹层部分所需要的不同粒度的石英砂与胶黏剂配料。胶黏剂配料即胶结物，石英砂和胶结物按重量份配比,胶结物由环氧树脂、软化剂邻苯二甲酸二丁脂、固化剂乙二胺及稀释剂酒精组成，其质量比例为50:10:4:5。石英砂与胶结物按质量比10:1均匀混合而成。根据所需制作的岩心尺寸可确定岩心的总体积，结合所模拟油藏的高渗层实际所占体积的比例，可计算出底部高渗层所占岩心总体积的百分比，由已知岩心总体积可确定岩心石英砂配料的总质量，继而确定高渗层与低渗层各需砂体的质量。通过体积法计算低渗层各部分砂体所需体积，以岩心布设3个侧积夹层为例，岩心压制成型后侧面图应如图5所示，压制后的低渗层被竖直挡板11分割成为5大部分，除竖直挡板与短侧面碳钢板10围成的两部分砂体，图5中的⑦和⑧外，其余每一部分均被侧积夹层分割成为2小部分。利用岩心长度、高度及夹层的倾角，可以通过微分的方法分别求出这2部分砂体的体积，从而求出二者体积比；由于所需制作的岩心低渗层砂体总质量已知，所以被竖直挡板分割开的3大部分砂体的质量可由各自所占体积计算得出，因此可以确定被夹层分割的两小部分砂体①、②的质量为m₁、m₂，其他被夹层分割开的砂体(图5中③④⑤⑥)质量均按此法依次计算。而竖直挡板与短侧面碳钢板围成的两部分砂体可直接通过体积法计算出所占岩心总体积的百分比，从而算出所需砂体质量。再以各部分所占砂体质量计算出底层高渗和侧积层低渗的不同粒度的石英砂配料。

(3)将步骤(2)中所计算出的各份石英砂与胶黏剂配料依次加入胶黏剂后分别搓匀；分别称量胶结物所需药品,混合后依次倒入各份配料中，为确保石英砂和胶结物混合搅拌均匀，搅拌后过筛使用过滤下来的覆胶砂制备岩心。

(4)将步骤(3)中混合好的底部高渗层所需要配料装入步骤(1)中所得到的压制模具中进行加压定型；先将高渗层填入压制模具中,用木制刮板将砂刮平，再将填装砂的模具置于压力试验机上,调整模具使得模型中心在压力机的加压中心轴线上,然后缓慢升压至5MPa,稳压20min,卸压。

(5)在步骤(4)中所获得的经加压定型后的底部高渗层上设置侧积体，所述侧积体按照如下模式设置：在所述压制模具上沿竖直挡板卡槽位置垂直插入n+1块竖直挡板，将侧积体划分为n+2部分，n为待模拟的侧积夹层数量。

(6)将步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料依次装入步骤(5)中所构建的侧积体内，沿弧板滑动卡槽位置卡入侧积体压制弧板，对步骤(5)中所构成的侧积体的各个部分依次垂直加压，以8MPa压力稳压15分钟后卸压，并撤下侧积体压制弧板；

完成步骤(5)和步骤(6)时应注意，首先在低渗层部分插入n+1块竖直挡板(n为侧积夹层数量)，将低渗砂体划分为n+2大部分，这n+2部分砂体以从右至左的顺序进行分别压制，从最右侧部分开始，将步骤(2)中已算好质量的砂体填入竖直挡板与侧面碳钢板围成的砂体空隙(图5中⑧部分)，以8MPa压力稳压15min后卸压；依次进行第二部分砂体压制，将弧板下部的砂体装填在模具中，由步骤(2)中体积法确定该部分填入砂体的质量，盖上弧板，挡板两侧均匀涂抹润滑剂，确使弧板两侧与竖直挡板紧密接触并可顺利滑动，防止压制过程中砂体从缝隙外溢，以8MPa压力稳压15min后卸压并撤下弧板，压制后形态参照图5中的①部分。按照以上方法，逐步压制成图5中的①、③和⑤三部分。

(7)在步骤(6)中得到的侧积体内各部分成型的砂体弧形表面布设侧积夹层。

所述布设侧积夹层的方法为，采用可防止液体渗漏的致密防水布，裁剪成与侧积体压制弧板相同的尺寸，在所述致密防水布的两侧均匀刮胶并均匀铺设粘土层，粘土层厚度一般为2～4毫米，由此获得模拟的侧积夹层；将所述侧积夹层覆盖在弧形砂体表面，边缘对齐；侧积夹层的高度及夹层倾角与数量按实验要求制定，倾角一般为5至60度。

(8)在步骤(7)中得到的侧积夹层上侧填入步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料，以8MPa压力稳压15min后，达到需要的岩心低渗层高度后卸压，压制后的各部分如图5中的②、④和⑥三部分。同时压制完毕两侧无侧积夹层的砂体。

(9)抽出竖直挡板，在由步骤(8)所得到的定型后未固化的岩心中对应水平井的上侧位置处平行底部高渗层开出凹槽埋入钛钢管以模拟布设水平井，钛钢管一侧采出端引出一条硬质四氟管至岩心上表面；所述钛钢管平行布设在岩心距顶部1/5高度处，穿透侧积夹层，将钛钢管水平井与侧积夹层防水布之间进行胶化处理，防止渗漏。

(10)将步骤(9)中得到的布设完水平井的岩心上侧凹槽凿出的砂体回填，并以8MPa压力稳压10分钟以固定砂体形状；水平井为钛钢材质，该材质具有硬度大，抗腐蚀，抗压能力强等特点，将其制作为薄壁空心管形态，直径6mm，在管壁上致密打孔，孔密度与实际现场的密度一致，钛钢管外侧裹上一层细密纱布，保证避免流砂现象。

各部分砂体压制按照从右至左，由下而上的顺序进行，并以上述加压方式对各部分砂体逐一进行压制。

(11)卸下四周模具，将整个侧积夹层人造岩心放入恒温箱中固化；将压制好的岩心放入烘箱内,在100℃条件下8h～10h恒温固化,关闭烘箱电源,自然冷却至室温。

(12)对岩心表面进行胶化处理；用细密毛刷在岩心表面均匀涂抹胶黏剂，每3小时涂抹一次，至胶层约2mm时停止，放置通风处24小时干燥处理，防止浇铸时胶黏剂渗入岩心。

(13)根据实际驱替方案需要全面布设饱和井、注采井和压力监测井/。具体实现过程为：在岩心与侧积夹层相垂直的两个端面的低渗位置进行钻孔，以钻透表层胶体露出内部砂体为准，在钻孔位置固定圆孔钻盖以作为岩心饱和井如图6所示，每相邻两侧积夹层间布设一口井，以确保岩心高渗区域及低渗夹层区域均可饱和完全。在岩心与侧积夹层相对的两个端面中间高度分别布设注采井，布设方式与饱和井相同，单侧端面饱和井井数根据岩心要求确定，一般为1至4个，此端面饱和井同时也可作为注采井使用。根据岩心注采方式确定合理位置布设压力监测点，布设方式与饱和井相同，确保能够实时准确检测压力。如图所示，横向部分左、右布设6口饱和井,纵向部分分前后布设3口注采井,在岩心上端布设一个监测点

(14)分次浇铸成型。

利用本发明所述方法制备出的含侧积夹层的人造岩心，解决了室内实验岩心无法有效模拟侧积夹层在驱替过程中产生的遮挡作用的问题，成功制备出点坝侧积夹层的物理模型并在模型中考虑布设尖灭和水平井，真实反映出厚油层内部的夹层三维特征，使驱替液在岩心内部驱替过程更加贴近真实情况，使室内实验在侧积夹层模拟驱油实验方面摆脱了岩心材料的束缚，对实验结果更加真实准确，对指导油田生产产生重要的作用。

下面给出实施本发明所述制备方法需要的专用工具。如图1至图3所示，该工具由侧积体压制弧板14、压制模具、竖直挡板11、填充件17以及压板组成。其中，所述侧积体压制弧板14为方形弧板，在侧积体压制弧板14的两侧边上分别有两个突出的滑动卡口15,滑动卡口15为内凹的圆弧面卡口。

所述压制模具由长侧面碳钢板16和短侧面碳钢板10以及底板18连接后组成。所述长、短侧面碳钢板之间由螺丝连接固定，在所述长、短侧面碳钢板外侧设置强化钢条，强化钢条通过卡簧固定；所述两块长侧面碳钢板与两块短侧面碳钢板固定后形成稳定的长方体方框，底板18与此长方形方框之间通过螺栓固定连接；在所述在两块长侧面碳钢板的内侧间隔开有用于所述侧积体压制弧板14和竖直挡板11卡入的滑动卡槽12；滑动卡槽12内有一根圆形的钢柱13，钢柱13与所述侧面碳钢板为一体化相连，钢柱13上涂抹润滑油，钢柱13与滑动卡口15相配合以实现所述钢柱与滑动卡口紧密镶嵌并上下滑动。填充件17水平截面的形状与滑动卡槽12水平截面的形状相同，以实现通过调节所述填充件的个数来控制侧积体压制弧板14沿滑动卡槽12下降的最低位置。

滑动卡槽12的宽度应确保竖直挡板11与侧积体压制弧板14的两侧紧密相触，但同时侧积体压制弧板14还可在外力作用下沿滑动卡槽12垂向滑动。

利用本发明所述方法制备的侧积夹层岩心尺寸长度范围为300mm～800mm，宽度范围为100mm～600mm，厚度范围为45mm～150mm，侧积夹层的数量为3～8个，底部高渗层的厚度占模型总厚度的20％～40％。水平井的布设上运用薄壁空心钛钢钢管致密打孔的办法实现，孔密度与要模拟的实际现场的射孔密度一致。

下面给出本发明的一个具体实施例。

本实施例中要求制备岩心规格为350×300×60mm。侧积夹层数量3，夹层倾角30°，弧度15°，底部高渗层高度占岩心总厚度40％。水平井打孔密度：3孔/cm，孔径1.5mm。要求在300×60mm端面一侧布设1口饱和井，另一侧布设2口饱和井，同时该饱和井可作为个注采点使用；在350×60mm端面两侧各布设4口饱和井；在岩心上端面中心处布设一个监测点。按照本发明所述专利方法具体制作步骤如下：

(1)侧积体压制弧板制备与模具安装

选取4块侧面碳钢板，其中两块长度350mm，宽度为100mm，厚度为20mm；另两块长度300mm，宽度为100mm，厚度为20mm。板外侧由强化钢条定型器固定。弧板圆心角45°，厚度5mm，弧板水平倾角30度，长度300mm。竖直挡板长度300mm，宽度为100mm，厚度为4mm，镶嵌在侧面碳钢板凿出的凹槽中，与弧板及填充件紧密接触。底板长度380mm，宽度为330mm，厚度为20mm。上压板长度350mm，宽度为300mm，厚度为20mm。填充件的个数为48，可控制弧板下降的最低高度为25mm。

(2)用体积法精确计算底层高渗和侧积体低渗的不同粒度的石英砂与胶黏剂配料

根据要求制作的岩心的总体积为8100cm³，总质量14kg，4个竖直挡板将低渗部分的砂体划分为5部分，由体积法分别计算5部分砂体所需质量依次为1.95kg、1.5kg、1.5kg、1.5kg、1.95kg；利用岩心长度、高度及夹层的倾角，通过微分的方法分别求出被夹层分割的各部分砂体的体积，计算出各部分砂体质量分别为0.8kg、0.7kg、0.8kg、0.7kg、0.8kg、0.7kg、1.95kg、1.95kg。

通过高渗层占岩心总体积的40％，所需砂体质量5.6kg。分别称取环氧树脂0.922kg、软化剂邻苯二甲酸二丁脂0.185kg、固化剂乙二胺0.074kg，酒精0.092kg，石英砂12.73kg。

(3)将各份配料依次加入胶黏剂后分别搓匀

先将环氧树脂、软化剂邻苯二甲酸二丁脂、固化剂乙二胺倒入烧杯中混合搅拌均匀，再将稀释剂酒精加入混合溶液充分搅拌3小时，作为胶结物待用。将12.73kg石英砂与胶结物混合搅拌均匀，搅拌后过筛使用过滤下来的覆胶砂制备岩心。

(4)高渗层配料装入模具加压定型

先将高渗层5.6kg砂体填入模具中，用木制刮板将砂刮平，再将填装砂的模具置于压力试验机上,调整模具使得模型中心在压力机的加压中心轴线上,然后缓慢升压至5MPa,稳压20min,卸压。

(5)将低渗配料依次装入高渗上层的侧积体内，放好侧积体压制弧板，依次加压后撤下压制弧板布设侧积夹层，根据需要布设水平井。首先在低渗层部分插入4块竖直挡板，将低渗砂体划分为5大部分，这5部分砂体以从右至左的顺序进行分别压制，从最右侧部分开始，将1.95kg砂体填入竖直挡板与侧面碳钢板围成的砂体空隙，以8MPa压力稳压15min后卸压；依次进行第二部分砂体，将0.8kg砂体装填在竖直挡板之间，挡板两侧均匀涂抹润滑剂，盖上弧板，以8MPa压力稳压15min后卸压并撤下弧板。

在成型的砂体弧形表面开始布设侧积夹层，选用致密的防水布作为侧积夹层材料，裁剪为长度300mm、宽78mm、厚1.2mm的布片，制作数量为3，侧积夹层两侧表面进行胶化处理，两侧均匀铺设2mm厚度的粘土层，将侧积夹层覆盖在弧形砂体表面，边缘对齐，确保弧形砂体表面完全覆盖。侧积夹层布设完成之后，在夹层上侧填入0.7kg砂体，以8MPa压力稳压15min后卸压。

将定型后未固化的砂体中对应水平井上侧位置开出6×1cm凹槽，将水平井埋入砂体中。水平井是由钛钢制作成的薄壁空心管，长度为5cm，直径为6mm，在管壁上凿出致密小孔，孔密度为9孔/cm²，孔径1.5mm，与实际现场的密度一致。钛钢管外侧裹上一层细密纱布，保证避免流砂现象。水平井穿透侧积夹层，穿透点位于夹层中心线且距离上边缘16cm，穿透夹层数量为1，将钛钢管水平井与侧积夹层防水布之间进行胶化处理，防止渗漏。钛钢管一侧采出端引出一条硬质四氟管至岩心模型上表面外。布设完成后将水平井上侧凹槽凿出的砂体回填凹槽并以8MPa压力稳压10min固定砂体形状。

各部分砂体压制按照从右至左，由下而上的顺序进行，并以上述加压方式对各部分砂体逐一进行压制。低渗层全部压制完成后撤去竖直挡板，盖上上压板，对岩心整体加压6MPa，稳压10min定型后卸压。定型后的岩心模型如图7所示。

(6)低渗层全部压制完毕后卸下四周模具，将整个侧积夹层人造岩心放入恒温箱中固化。

将压制好的岩心放入烘箱内,在100℃条件下8h～10h恒温固化,关闭烘箱电源,自然冷却至室温。

(7)岩心表面胶化处理

用细密毛刷在岩心表面均匀涂抹胶黏剂，每3小时涂抹一次，至胶层约2mm时停止，放置通风处24小时干燥处理，防止浇铸时胶黏剂渗入岩心。

(8)根据实际驱替方案需要全面布设饱和井、注采井、压力监测井

300×60mm端面两侧各布设1口饱和井；在350×60mm端面一侧布设4口饱和井。在点坝底部高水淹处左右各布设一个注采点。在岩心上端面中心处布设一个监测点。在岩心350×60mm端面两侧的低渗位置进行钻孔，以钻透表层胶体露出内部砂体为准，在钻孔位置固定圆孔钻盖以作为岩心饱和井，共布设4口饱和井，每相邻两侧积夹层间布设一口井，以确保岩心高渗区域及低渗夹层区域均可饱和完全。在岩心300×60mm端面中间高度分别布设注采井，布设方式与饱和井相同，一侧布设2个井，另一侧布设1个井，此端面饱和井同时也可作为注采井使用。在岩心上端面中心处布设一个监测点，布设方式与饱和井相同，确保能够实时准确检测压力。

(9)分次浇铸成型。

Claims (2)

1.一种侧积夹层人造岩心的制备方法，该方法由如下步骤组成：

(1)按照需要制备的岩心尺寸、侧积夹层的数量以及侧积夹层的倾角确定岩心压制模具的尺寸、所述模具上开有的弧板滑动卡槽及竖直挡板卡槽的位置以及弧板的倾角，完成侧积体压制弧板的制备与压制模具的组装，得到无盖但有底板的中空长方体模具，所述侧积体压制弧板的倾角与侧积夹层的倾角相同；

(2)用体积法精确计算出侧积夹层人造岩心的底部高渗层和上部侧积低渗夹层部分所需要的不同粒度的石英砂与胶黏剂配料；

(3)将步骤(2)中所计算出的各份石英砂与胶黏剂配料依次加入胶黏剂后分别搓匀；

(4)将步骤(3)中混合好的底部高渗层所需要配料装入步骤(1)中所得到的压制模具中进行加压定型；

(5)在步骤(4)中所获得的经加压定型后的底部高渗层上设置侧积体，所述侧积体按照如下模式设置：在所述压制模具上沿竖直挡板卡槽位置垂直插入n+1块竖直挡板，将侧积体划分为n+2部分，n为待模拟的侧积夹层数量；

(6)将步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料依次装入步骤(5)中所构建的侧积体内，沿弧板滑动卡槽位置卡入侧积体压制弧板，对步骤(5)中所构成的侧积体的各个部分依次垂直加压，以8MPa压力稳压15分钟后卸压，并撤下侧积体压制弧板；

(7)在步骤(6)中得到的侧积体内各部分成型的砂体弧形表面布设侧积夹层；

所述布设侧积夹层的方法为，采用可防止液体渗漏的致密防水布，裁剪成与侧积体压制弧板相同的尺寸，在所述致密防水布的两侧均匀刮胶并均匀铺设粘土层，粘土层厚度为2～4毫米，由此获得模拟的侧积夹层；将所述侧积夹层覆盖在弧形砂体表面，边缘对齐；

(8)在步骤(7)中得到侧积夹层上侧填入步骤(3)中混合好的侧积低渗夹层对应部分所需要的配料，以8MPa压力稳压15min后，达到需要的岩心低渗层高度后卸压；

(9)抽出竖直挡板，在由步骤(8)所得到的定型后未固化的岩心中对应水平井的上侧位置处，平行于底部高渗层，开出凹槽，埋入钛钢管以模拟布设水平井，钛钢管一侧采出端引出一条硬质四氟管至岩心上表面；所述钛钢管平行布设在岩心距顶部1/5高度处，穿透侧积夹层，将钛钢管水平井与侧积夹层防水布之间进行胶化处理，防止渗漏；

(10)将步骤(9)中得到的布设完水平井的岩心上侧凹槽凿出的砂体回填，并以8MPa压力稳压10分钟以固定砂体形状；

(11)卸下四周模具，将整个侧积夹层人造岩心放入恒温箱中固化；

(12)对岩心表面进行胶化处理；

(13)根据实际驱替方案需要全面布设饱和井、注采井和压力监测井；

(14)分次浇铸成型。

2.一种用于实施权利要求1中所述制备方法的专用工具，由侧积体压制弧板(14)、压制模具、竖直挡板(11)、填充件(17)以及压板组成；其中，所述侧积体压制弧板(14)为方形弧板，在侧积体压制弧板(14)的两侧边上分别有两个突出的滑动卡口(15),滑动卡口(15)为内凹的圆弧面卡口；

所述压制模具由两块长侧面碳钢板(16)和两块短侧面碳钢板(10)以及底板(18)连接后组成，所述长、短侧面碳钢板之间由螺丝连接固定，在所述长、短侧面碳钢板外侧设置强化钢条，强化钢条通过卡簧固定；所述两块长侧面碳钢板与两块短侧面碳钢板固定后形成稳定的长方体方框，底板(18)与此长方形方框之间通过螺栓固定连接；在所述两块长侧面碳钢板的内侧间隔开有用于所述侧积体压制弧板(14)和竖直挡板(11)卡入的滑动卡槽(12)；滑动卡槽(12)内有一根圆形的钢柱(13)，钢柱(13)与所述长侧面碳钢板为一体化相连，钢柱(13)上涂抹润滑油，钢柱(13)与滑动卡口(15)相配合以实现所述钢柱与滑动卡口紧密镶嵌并上下滑动；填充件(17)水平截面的形状与滑动卡槽(12)水平截面的形状相同，以实现通过调节所述填充件的个数来控制侧积体压制弧板(14)沿滑动卡槽(12)下降的最低位置；

滑动卡槽(12)的宽度应确保竖直挡板(11)与侧积体压制弧板(14)的两侧紧密相触，但同时侧积体压制弧板(14)还可在外力作用下沿滑动卡槽(12)垂向滑动。