CN104389593A - 一种缝洞型碳酸盐岩板状模型及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种缝洞型碳酸盐岩板状模型及其制备方法，其特征是由天然碳酸盐岩石板雕刻后，使用胶结材料制备而成的，其中胶结材料是由0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与固化剂溶液按照75:25的质量比均匀混合，所述固化剂溶液由呋喃树脂与环氧树脂共10％～15％，间苯二胺与二氨基二苯基甲烷共35％～40％，以及余量为丙三醇混合而成，上述各组分之和为100％。制备得到的缝洞型碳酸盐岩板状模型可以真实地反映表面活性剂在碳酸盐岩上的吸附以及碳酸盐岩的润湿性及界面电性等性质对各提高采收率方式对缝洞型碳酸盐岩的影响。
Description
技术领域：
本发明涉及一种缝洞型碳酸盐岩板状模型及制备方法，主要用于评价表面活性剂驱、泡沫驱等技术对于提高缝洞型碳酸盐岩油藏采收率的适用性。
背景技术：
世界范围内，碳酸盐岩油藏储量占已探明石油储量的52％，占油气总产量的60％。中国西部碳酸盐岩油藏探明储量丰富，是石油增储上产的主要领域之一。碳酸盐岩油藏多为背斜构造，断层多，裂缝发育，断层封闭性差，储层结构复杂，非均质程度严重，基质渗透率低。以我国塔河油田为例，其缝洞发育，取心困难。而填砂管和常规的人造岩心为均质模型，无法模拟其结构特点，故不能真实地反应各类提高采收率方法对该类油藏的适用性。而其他的模拟方法，如使用激光对玻璃进行雕刻以进行可视化实验模拟，使用3D打印机打印缝洞型岩心等方法，由于玻璃以及3D打印中岩石颗粒表面的覆层(多为树脂类胶结剂)与盐酸盐岩性质差别较大，因而实验过程中无法体现出表面活性剂在碳酸盐岩表面的吸附以及碳酸盐岩的润湿性及界面电性等性质对于提高采收率的影响。
发明内容：
本发明的目的是提供一种制备缝洞型碳酸盐岩板状模型的方法。
本发明的目的是这样实现的：所述的缝洞型碳酸盐岩板状模型是通过对两块同样大小的碳酸盐岩石板雕刻后，再用胶结材料进行胶结制备得到的。其中胶结材料是由粒径为0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与固化剂溶液按照75:25的质量比均匀混合而成，其中固化剂溶液的主要成分为呋喃树脂加环氧树脂之和占固化剂溶液总量的10％～15％，二者按照质量比1:1混合，间苯二胺加二氨基二苯基甲烷之和占固化剂溶液总量的35％～40％，二者按照质量比1:1混合，余量为丙三醇，上述各组分之和为100％，上述百分比均为质量百分比。
上述缝洞型碳酸盐岩板状模型的制备方法是：
步骤一：将取心得到的碳酸盐岩岩心切割为两个对称的长方体，并将两个长方体的表面使用金刚砂磨头打毛，然后使用金刚砂钻头分别在两个碳酸盐岩长方体的对应位置钻洞，该过程需保证在两个长方体的所钻的洞位置对应，以便对模型进行胶结时可使两个洞相互对应。
步骤二：在其中一个碳酸盐岩长方体的面上用切割片按照设计的深度、宽度及长度进行缝的制备。制备缝时，主要考虑洞的连通方式及缝与缝间的关系。对于0.5mm及以上的缝可以用切割片直接切出，而对于尺度较小的缝，可通过使用碳酸盐岩小颗粒对缝进行充填以模拟。具体方法为，对于宽度小于0.5mm的窄缝选择一定粒度的碳酸盐岩颗粒(具体粒度视缝宽而定)，将碳酸盐岩颗粒与酚醛树脂按照质量比5:1的比例均匀混合，将混合好的碳酸盐岩颗粒均匀放置于需要填充的缝中，并使用刀片将碳酸盐岩颗粒压实，将碳酸盐岩长方体置于150℃烘箱中加热2小时，待树脂胶结后，取出。
步骤三：配制固化剂溶液。取呋喃树脂与环氧树脂按质量比1:1的比例混合均匀，取间苯二胺与二氨基二苯基甲烷按质量比1:1的比例混合均匀，然后将上述两种混合物与丙三醇混合构成固化剂溶液，其中，呋喃树脂与环氧树脂的混合物占固化剂溶液总量的10％～15％，间苯二胺与二氨基二苯基甲烷的混合物占固化剂总量的35％～40％，余量为丙三醇，各组分之和为100％，上述百分比均为质量百分比。
步骤四：制备胶结材料。选取粒径为0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与按步骤三制备的固化剂溶液按照75:25的质量比混合。
步骤五：将胶结材料均匀的涂抹于事先制备缝的碳酸盐岩石板上，厚度约2mm即可。在雕刻有缝洞的部位，不涂抹胶结材料，使用碳酸盐岩粉末在胶结材料与碳酸盐岩石板的垂直面覆盖一层碳酸盐岩粉末。如果缝均使用了碳酸盐岩颗粒充填并胶结，则不再使用红松香充填，而是直接涂抹胶结材料。然后将两块碳酸盐岩石板对齐粘合在一起。使用夹子将两板固定，并置于80℃烘箱中6小时后取出。
本发明的有益效果是：制备的胶结材料可将两块碳酸盐岩石板粘合牢固，使用天然碳酸盐岩制备得到的缝洞型模型，可真实地反映表面活性剂在碳酸盐岩表面的吸附，以及岩石的润湿性，界面电性等性质对表面活性剂驱，泡沫驱等提高采收率方式对缝洞型碳酸盐岩油藏的适用性。
具体实施方式：
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明。
将取心得到的岩心切割为两个10cm*10cm*1.5cm的对称的长方体，然后将两个长方体的表面使用金刚砂磨头打毛。使用金刚砂钻头分别在两个碳酸盐岩长方体的对应位置钻洞，该过程需保证在两个长方体的所钻的洞位置对应，以便对模型进行胶结时可使两个洞相互对应。
将制备好洞的两个碳酸盐岩长方体分别命名为A、B，在A面上进行缝的制备，考虑到制备的缝较窄，因而不在B面上制备缝。使用切割片按照设计的深度、宽度及长度对碳酸盐岩长方体A进行切割。制备缝时，主要考虑洞的连通方式及缝与缝间的关系。对于宽度为0.5mm及以上的缝可以用切割片直接切出，而对于尺度较小的缝，可通过使用碳酸盐岩小颗粒对缝进行充填以模拟。具体方法为，对于宽度小于0.5mm的窄缝选择一定粒度的碳酸盐岩颗粒(具体粒度视缝宽而定)，将碳酸盐岩颗粒与酚醛树脂按照质量比5:1的比例均匀混合，将混合好的碳酸盐岩颗粒均匀放置于需要填充的缝中，并使用刀片将碳酸盐岩颗粒压实，将碳酸盐岩长方体A置于150℃烘箱中加热2小时，待树脂胶结后，取出。
使用碳酸盐岩粉末与固化剂制备胶结材料。选取粒径为0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与固化剂溶液按照75:25的质量比混合。其中固化剂溶液的主要成分为呋喃树脂+环氧树脂共占固化剂溶液总量的10％～15％，二者比例为质量比1:1；间苯二胺+二氨基二苯基甲烷共占固化剂总量的35％～40％，二者比例为质量比1:1；余量为丙三醇，各组分之和为100％，上述百分比均为质量百分比。制备总量为200g的胶结材料。将胶结材料均匀的涂抹于碳酸盐岩石板A上，厚度约2mm即可。在雕刻有缝洞的部位，不涂抹胶结材料。使用碳酸盐岩粉末在胶结材料与碳酸盐岩石板接触面的垂直方向覆盖一层碳酸盐岩粉末，以确保缝洞中的所有流体的接触面均为碳酸盐岩。然后将B板与A板对齐粘合在一起。使用夹子将A、B两板固定，并置于80℃烘箱中加热6小时后取出。
将制备的缝洞型碳酸盐岩石板打磨，然后置于夹持器中，在不同实验条件下进行驱替实验。
实例
分别使用该模型与玻璃刻蚀模型进行了水驱后表面活性剂驱提高采收率的研究。60℃条件下，分别使用两种模型饱和原油后老化24h，然后水驱至含水率98％，再注入0.5％的表面活性剂溶液0.3PV，然后水驱至含水率98％。两种模型驱替后采收率见表1。
表1 不同模型驱替效果汇总
| 模型 | 水驱采收率/％ | 表面活性剂提高采收率/％ |
| 玻璃模型 | 32.89 | 31.35 |
| 碳酸盐岩模型 | 28.74 | 8.31 |
由表1可发现，两种模型的水驱采收率效果大致相当，但注入表面活性剂溶液及后续水驱效果差别较大。分析原因发现，该表面活性剂在碳酸盐岩表面的吸附量远大于在玻璃上的吸附量，且碳酸盐岩的亲油性强于玻璃的亲油性。综合上述两点，导致了表面活性剂在碳酸盐岩模型中的采收率远低于在玻璃模型中的采收率。
Claims (2)
1.一种缝洞型碳酸盐岩板状模型，由两块碳酸盐岩石板之间加胶结材料胶结而成，其特征是，所述的胶结材料是由粒径为0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与固化剂溶液按照75︰25的质量比均匀混合组成，其中固化剂溶液的主要成分为呋喃树脂加环氧树脂之和占固化剂溶液总量的10％～15％，二者按照质量比1︰1混合，间苯二胺加二氨基二苯基甲烷之和占固化剂溶液总量的35％～40％，二者按照质量比1︰1混合，余量为丙三醇，上述各组分之和为100％，上述百分比均为质量百分比。
2.一种根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩板状模型的制备方法，其特征是用天然碳酸盐岩雕刻缝洞后再用胶结材料将碳酸盐岩胶结而成，具体按以下步骤实现：
步骤一：将取心得到的碳酸盐岩岩心切割为两个对称的长方体，并将两个长方体的表面使用金刚砂磨头打毛，然后使用金刚砂钻头分别在两个碳酸盐岩长方体的对应位置钻洞；
步骤二：在其中一个碳酸盐岩长方体的面上用切割片按照设计的深度、宽度及长度进行缝的制备，对于0.5mm及以上的缝用切割片直接切出；对于宽度小于0.5mm的窄缝选取碳酸盐岩颗粒，将碳酸盐岩颗粒与酚醛树脂按照质量比5︰1的比例均匀混合后均匀放置于需要填充的缝中，并使用刀片将碳酸盐岩颗粒压实，将碳酸盐岩长方体置于150℃烘箱中加热2小时，待树脂胶结后取出；
步骤三：配制固化剂溶液，取呋喃树脂与环氧树脂按质量比1︰1的比例混合均匀，取间苯二胺与二氨基二苯基甲烷按质量比1︰1的比例混合均匀，然后将上述两种混合物与丙三醇混合构成固化剂溶液，其中，呋喃树脂与环氧树脂的混合物占固化剂溶液总量的10％～15％，间苯二胺与二氨基二苯基甲烷的混合物占固化剂总量的35％～40％，余量为丙三醇，各组分之和为100％，上述百分比均为质量百分比；
步骤四：制备胶结材料，选取粒径为0.01微米～1微米的碳酸盐岩粉末与按步骤三制备的固化剂溶液按照75︰25的质量比混合；
步骤五：将按照步骤四制备的胶结材料均匀的涂抹于事先制备好缝的碳酸盐岩石板上，厚度2mm，在雕刻有缝洞的部位，不涂抹胶结材料，使用碳酸盐岩粉末在胶结材料与碳酸盐岩石板接触面的垂直方向覆盖一层碳酸盐岩粉末，以确保缝洞中流体的所有接触面均为碳酸盐岩；然后将两块碳酸盐岩石板对齐粘合在一起，使用夹子将两板固定，并置于80℃烘箱中6小时。
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