CN104250425B - 一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料及制备方法。所述模型材料包括固化的以下组分：环氧树脂100重量份；650型固化剂80‑100重量份；二氧化硅纳米粉1‑10重量份，优选5‑6重量份。所述方法包括：所述组分按所述用量固化后制得所述的地震物理模型材料。本发明通过改变二氧化硅纳米粉在环氧树脂中所占的比例制得声波传播速度分别为2557m/s‑2871m/s的地震物理模型材料。在采用二氧化硅纳米粉掺杂改性环氧树脂的制备工艺，缩短了固化时间，有效的提高了制备地震物理模型的效率，并且新型材料具有较高的穿透性，有效的提高了声波传播速度，为地震物理大模型的制作奠定了基础。

Description

一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料及制 备方法

技术领域

本发明涉及地震物理模型领域，更进一步说，涉及一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料。

背景技术

随着石油勘探工作的深入,勘探难度也越来越大，许多地质现象及波场传播理论需要得到进一步的验证与完善，勘探方法也有待进一步发展，物理模型模拟技术是地球物理研究的关键技术之一，是从事理论问题研究的重要“助手”。

地震物理模拟技术是在实验室中，通过超声波换能器激发和接收信号，从而利用超声波模拟野外地震波，获得地震模拟数据体，在实验室中通过地震物理模型，揭示地震波在复杂构造中的传播规律。模型材料模拟技术是物理模型正演模拟的基础，目前国内各大院所和高校主要用环氧树浇注成型的方法,根据高速度地层需要，制备出波速在2600m/s的材料，但是环氧树脂材料存在以下缺点：

一是现有配方中，环氧树脂固化剂一般采用650型，由于650型固化剂活性低，固化速度慢，所以在模型浇注过程中，固化时间较长，严重的影响了制模的效率。

二是现有配方中，制备出的模型最高波速达到2600m/s，不能够模拟实际地层的需求，对制作复杂构造模型不利。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料及制备方法。缩短了固化时间，有效的提高了制备地震物理模型的效率，并且新型材料具有较高的穿透性，有效的提高了声波传播速度，为地震物理大模型的制作奠定了基础。

本发明的目的之一是提供一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料。

包括固化的以下组分：

环氧树脂 100重量份

650型固化剂 80-100重量份

二氧化硅纳米粉 1-10重量份，优选5-6重量份。

环氧树脂优选为粘度在11000-14000mPas范围的环氧树脂，更优选E-51型环氧树脂。

650型固化剂分子量1000～1500，浅黄色黏稠状液体，密度(75℃)0.92～0.96g/cm³胺值230～260mg KOH/g，黏度(75℃）3000～1000mPas。低分子聚酰胺组成较为复杂，含有伯胺、仲胺和酰胺基，可在室温下固化环氧树脂。

二氧化硅纳米粉的粒径范围：7-40nm。

地震物理模型实验是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照1:10000等比例缩小制作成地质模型，并用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行正演模拟的一种地震模拟方法，

通过专用地震物理模型制备设备及制备工艺合成新型的地震物理模型材料，利用相似性原理建造地震物理模型，通过建立比较逼近实际的物理模型，探索和认识复杂构造及缝洞储层中地震波的传播规律，为油气勘探开发提供有利的依据，同时为今后的物理模型的制作奠定了基础。

地震物理模型实验研究投资小，与数学模型相比，其最大的优点就是地震物理模型模拟结果的真实性，不受计算方法、假设条件的限制，因而地震物理模型受到国内外各石油公司和大学的高度重视。地震物理模型实验在石油天然气勘探、开发中的应用越来越广泛。在地震波理论研究和复杂构造、裂缝带检测、井间地震研究及油藏动态监测等石油天然气勘探、开发工作中发挥重要的作用

纯环氧树脂固化后，材料的声波传播速度为2600m/s，通过二氧化硅纳米粉掺杂改性环氧树脂，是提高环氧树脂材料波速的有效方法，并且由于650型固化剂活性较低，固化速度慢，所以在模型浇注过程中，固化时间较长，严重的影响了制模的效率。通过二氧化硅纳米粉掺杂改性环氧树脂地震物理模型，固化时间缩短，并且材料的声波速度大幅度提高，是地震物理模型制备的理想材料，本发明首次把二氧化硅纳米粉材料应用到地震物理模型材料领域，二氧化硅纳米粉在环氧树脂中可以均匀的分散，不会产生团聚的现象，在使用650型固化剂，参与到掺杂改性材料的化学反应，制备出的材料具有很好的穿透性。由于选取二氧化硅纳米粉，当二氧化硅纳米粉在环氧树脂中掺杂比例达到5%后，即环氧树脂，材料的速度达到最大值2871m/s，继续增加二氧化硅纳米粉的掺杂比例后，材料的速度反而降低。

本发明的目的之二是提供一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料的制备方法。

包括：

所述组分按所述用量固化后制得所述的地震物理模型材料。

固化方法可采用本领域通常的固化方法，在本发明中可优选按以下步骤进行：

1.材料预处理

根据模型用料的需求，把一定量的环氧树脂E51置于烘箱50℃预热1个小时，然后取出抽真空30分钟备用。

2.模具预处理

在制作好模具后，在模具内表面涂一层脱模材料，一般采用硅橡胶作为脱模涂层，等硅橡胶胶连固化后再浇注模具。

3.材料配置

按配方要求将材料称重处理后，首先将650型固化剂与二氧化硅纳米粉进行均匀搅拌，然后在其中添加环氧树脂使其搅拌均匀。

4.抽真空浇注模型

材料配好并搅拌均匀后，抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，当其固化完全后即可拆模。

本发明通过改变二氧化硅纳米粉在环氧树脂中所占的比例不同，通过二氧化硅纳米粉掺杂改性环氧树脂制备的样品声波传播速度比纯环氧树脂有所提高，声波传播速度分别为2557m/s-2871m/s的地震物理模型材料。

发明的效果：

1）二氧化硅纳米粉掺杂改性后的新型材料声波速度有所提高，最高波速达到2871m/s.

2）二氧化硅纳米粉掺杂改性后的新型材料具有很好的穿透性，最高可以达到420mv。

3）二氧化硅纳米粉掺杂改性后的新型材料固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。

附图说明

图1实施例和对比例的地震物理模型材料速度图

图2实施例和对比例的地震物理模型材料的声波传播速度与振幅的关系图

图3实施例和对比例的地震物理模型材料的不同的速度与养护时间的关系图

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例所用的原料：

环氧树脂E51：凤凰牌E51环氧树脂，牌号WRS618，产地江苏无锡；粘度在12000-15000mPas.

650型固化剂：常州市景华热油泵铸造制造固化剂，牌号650；产地江苏常州。

二氧化硅纳米粉：阿拉丁试剂，货号S104585规格99.5%50±5nm产地上海。

实施例1～7

将环氧树脂E51置于烘箱50℃预热1个小时，然后取出抽真空30分钟，排除环氧树脂中的气泡；

按配方要求将材料称重处理后，首先将650型固化剂与二氧化硅纳米粉进行均匀搅拌；

将处理好的环氧树脂加入上述材料中，然后搅拌使其充分混合均匀；

材料配好并搅拌均匀后，抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，当其固化完全后即可拆模。

具体配方见表1.

表1（用量是以重量份计）

对比例：

为不用二氧化硅纳米粉改性的环氧树脂制作的地震物理模型材料。配方见表1.

对比例1使用纯环氧树脂，固化剂使用高活性的650型固化剂，固化时间长，影响地震物理模型制备效率。

实施例1～7为提高波速配方，固化剂依然选择活性较低的650型固化剂，由于采取二氧化硅纳米粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。

图1对比例和实施例的地震物理模型材料速度图，表示通过二氧化硅纳米粉掺杂，材的料声波传播速度得到了提高，当二氧化硅纳米粉在环氧树脂中掺杂比例达到5%后，材料的声波传播速度达到最大值2871m/s，继续增加二氧化硅纳米粉的掺杂比例后，材料的速度反而降低,通过二氧化硅纳米粉掺杂改性后的新型地震物理模型材料，可以有效的模拟地下岩石弹性结构，制作物理模型，进行地震勘探物理模拟物理实验。

图2对比例和实施例的地震物理模型材料的声波传播速度与振幅的关系图，振幅的大小是表示用超声激发地震波表示地震物理模型材料穿透性能力的强弱，说明材料的实验性能优劣，通过实验数据，可以得到目二氧化硅纳米粉掺杂含量的环氧树脂材料的穿透性远大于纯环氧树脂。

图3是对比例和实施例的地震物理模型材料的不同的速度与养护时间的关系图，说明模型材料速度的稳定性，实施例的地震物理模型材料的声波传播速度基本在8天后趋于稳定。本发明通过改变二氧化硅纳米粉在环氧树脂中所占的比例，制得声波传播速度分别为2557m/s-2871m/s的地震物理模型材料。在采用二氧化硅纳米粉掺杂改性环氧树脂的制备工艺，缩短了固化时间，有效的提高了制备地震物理模型的效率，并且新型材料具有较高的穿透性，有效的提高了声波传播速度，为地震物理大模型的制作奠定了基础。

Claims (3)

1.一种二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料，其特征在于所述模型材料由固化的以下组分组成：

环氧树脂 100重量份；

650型固化剂 80-100重量份；

二氧化硅纳米粉 5-6重量份；

所述二氧化硅纳米粉的粒径范围：7-40nm。

2.如权利要求1所述的二氧化硅纳米粉改性环氧树脂的地震物理模型材料，其特征在于：

所述环氧树脂为粘度在11000-14000mPa.s范围的环氧树脂。

3.一种如权利要求1～2之一所述的二氧化硅纳米粉改性环氧树脂地震物理模型材料的制备方法，其特征在于所述方法包括：

所述组分按所述用量固化后制得所述的地震物理模型材料。