CN104513461A - 一种地震物理模型及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地震物理模型，其制备组分包括环氧树脂和固化剂，所述地震物理模型的制备组分中，环氧树脂粘度为11000mPas～14000mPas；所述地震物理模型的制备组分还包括滑石粉，所述滑石粉的粒径37微米，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种地震物理模型及其制备方法和用途，具体而言，本发明涉及一种制备材料掺杂滑石粉的地震物理模型及其制备方法和用途，能模拟实际的地质构造，用于地震波长特征研究，为地球物理勘探领域服务。
背景技术
地震勘探是油气勘探的重要手段，而地震波传播理论是地震勘探的理论基础，地震物理模拟技术则是研究地震波传播理论的重要方式，也是验证和解决实际生产问题的有力工具。早在20世纪20年代，英国地球物理学家E.C.Bullard提出通过超声波模拟地震波，从而在小尺度的模型上研究地震学的问题。
目前国外物理模型材料技术方面的研究资料不多，休斯顿大学联合地球物理实验室（Allied Geophysical laboratories）、荷兰代尔夫特理工大学（DelftUniversity of Technology）、澳大利亚科廷理工大学（Curtin University ofTechnology）、加拿大的卡尔加里大学物理地震模拟实验室（University ofCalgary）和美国科罗拉多矿业学院（Colorado School of Mines）等单位常有研究成果见于SEG/EAGE年会。Tadeppali、Luo和Evan、Wang和Li利用物理模型模拟技术，研究定向排列裂缝体的AVO效应，Doe H.Ladzekpo等利用物理模型研究有关盐丘构造成像的问题,G.W.Purnell等利用物理模型研究粗糙的高速层对反射和透射波的影响，J.S.科切尔等利用物理模型技术实现地震剖面上的塔状礁效应模拟.
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。
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593型，由于593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
针对现有技术的上述问题，本发明提拱了一种在环氧树脂中加入400目滑石粉，并选用活性较低的593型固化剂制备而成的地震物理模型，通过改变400目滑石粉在环氧树脂中所占的重量比例，改变制备样品的穿透性，从而改变声波传播速度，所制备的地震物理模型的声波传播速度为2600m/s-2987m/s，与纯环氧树脂制备的地震物理模型相比，本申请的地震物理模型的声波传播速度有所提高，为地震物理大模型的制作奠定了基础。
本发明主要通过1：10000等比例缩小实际的地质构造，利用相似性原理建造地震物理模型，研究地震波在实际复杂构造中传播的运动学和动力学特征，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。
本发明所提供的一种地震物理模型，其制备组分包括环氧树脂和固化剂，其特征在于：
所述地震物理模型的制备组分中，环氧树脂粘度为11000mPas～14000mPas；
所述地震物理模型的制备组分还包括滑石粉，所述滑石粉的粒径为37微米，即400目滑石粉。
以环氧树脂的质量为100重量份计，所述滑石粉的质量为10重量份～50重量份。
所述滑石粉为滑石含水的硅酸镁的粉末，所述滑石粉的化学成分为Mg3[Si4O10](OH)2，硬度为1，比重为2.7～2.8。
以环氧树脂的质量为100重量份计，固化剂的质量为10重量份～100重量份，优选30重量份。
所述地震物理模型的制备组分中，所述环氧树脂为E-51型环氧树脂，即EP；
所述固化剂为593型固化剂，其化学成分为二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物，其分子量为217.13。
本发明还提供了一种所述的地震物理模型的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）材料预处理
根据真实地下构造，通过1:10000的比例缩小实际模型，然后计算模型所需环氧树脂质量，将环氧树脂置于烘箱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，在模具内表面涂覆脱模涂层，等脱模材料胶连固化后封装；
3）材料配置
按配方要求将固化剂、滑石粉称重处理后，将固化剂与滑石粉搅拌均匀，然后向其中添加步骤1）预处理后的环氧树脂，再搅拌均匀；
4.）抽真空浇注模型
将搅拌均匀的固化剂、滑石粉与环氧树脂抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，待其固化完全后即可拆模，得到所述地震物理模型。
步骤2）中，所述脱模涂层为硅橡胶涂层。
本发明所述的地震物理模型可以应用于地震波理论研究、复杂构造及裂缝带检测、井间地震研究及油藏动态监测等石油天然气勘探、开发中。
本发明所制备的地震物理模型由于采取滑石粉，尤其是400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度，其声波传播速度达到了2600m/s-2987m/s，具体而言，本发明的地震物理模型具有以下有益效果：
1、本发明所制备的地震物理模型的声波传播速度有所提高，最高达到2987m/s；
2、本发明所制备的地震物理模型的具有很好的穿透性，最高可以达到420mv；
3、本发明所制备的地震物理模型的固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度；
4、本发明所制备的地震物理模型在制备地震物理模型过程中，滑石粉掺杂使得反应放热量低，从而物理模型不易发生变形，可以一次性浇注量增加2-3倍，制作过程简便。
附图说明
图1是本发明的地震物理模型的声波传播速度范围图。
图2是本发明的地震物理模型的振幅范围图。
图3是本发明的地震物理模型的声波传播速度与养护时间的关系图。
具体实施方式
设计某地区的地震物理模型第三层（本模型根据实际地下构造的速度进行制备，是一个多层模型，本申请针对模型中主要的第三层进行了分析）
速度设计 2950m/s
模型尺寸 50cm*30cm*2cm
配方：
E51型环氧树脂 100g
593型固化剂 30g
400目滑石粉 70g
如上所述，其中，
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。
593型固化剂是二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物，分子量217.13，淡黄色透明黏性液体。
400目滑石粉是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg3[Si4O10](OH)2。滑石属单斜晶系。晶体呈假六方或菱形的片状，偶见。通常成致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体。无色透明或白色，但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色；解理面上呈珍珠光泽。硬度1，比重2.7～2.8。
根据以下步骤1）～4）制备：
1）材料预处理
将称量好的E-51型环氧树脂置于烘箱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，在模具内表面涂覆硅橡胶涂层，等硅橡胶胶连固化后封装；
3）材料配置
按配方要求将称量好的固化剂、400目滑石粉搅拌均匀，然后向其中添加步骤1）预处理后的环氧树脂，再搅拌均匀；
4.）抽真空浇注模型
将搅拌均匀的固化剂、滑石粉与环氧树脂抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，待其固化完全后即可拆模，得到所述地震物理模型。
下面就本申请的优选实施例进行说明：
实施例1～10采用上述速度设计和模型设计，即
速度设计2950m/s
模型尺寸50cm*30cm*2cm
实施例1
配方说明：
实施例1的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，10g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
制备方法如下：
1）材料预处理
将200g的E-51型环氧树脂置于烘箱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，在模具内表面涂覆硅橡胶涂层，等硅橡胶胶连固化后封装；
3）材料配置
按配方要求将60g的593型固化剂、10g的400目滑石粉搅拌均匀，然后向其中添加步骤1）预处理后的环氧树脂，再搅拌均匀；
4.）抽真空浇注模型
将搅拌均匀的固化剂、滑石粉与环氧树脂抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，待其固化完全后即可拆模，得到所述地震物理模型。
实施例2
配方说明：
实施例2的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，20g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例2的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例2的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例3
配方说明：
实施例3的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，30g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例3的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例3的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例4
配方说明：
实施例4的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，40g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例4的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例4的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例5
配方说明：
实施例5的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，50g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例5的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例5的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例6
配方说明：
实施例6的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，60g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例6的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例6的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例7
配方说明：
实施例7的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，70g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例7的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例7的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例8
配方说明：
实施例8的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，80g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例8的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例8的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例9
配方说明：
实施例9的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，90g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例9的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例9的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
实施例10
配方说明：
实施例10的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂，100g的400目滑石粉。
由于采取400目滑石粉掺杂改性配方，使得固化时间缩短，有效的提高地震物理模型制备速度。
实施例10的制备方法与实施例1相同，即采用上述实施例10的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4）。
对比例1
对比例1主要使用纯环氧树脂，固化剂使用高活性的593型固化剂，固化时间长，影响地震物理模型制备效率，纯环氧树脂固化后，材料的声波传播速度为2600m/s。
配方说明：
对比例1的配方如下表所示，200g的E-51型环氧树脂，即EP，60g的593型固化剂。
对比例1的制备方法与实施例1相同，即采用上述对比例1的配方中各重量的组分，重复步骤1）～4），其中步骤3）将固化剂和环氧树脂直接混合均匀。
实施例1～10与对比例1所制备的地震物理模型的组分及主要性能对比表：
由上表可知，通过400目滑石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593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400目滑石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400目滑石粉材料应用到地震物理模型材料领域，400目滑石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593型固化剂，参与到掺杂改性材料的化学反应，制备出的模型具有很好的穿透性。由于选取400目滑石粉，当400目滑石粉在环氧树脂中重量百分比达到35％后，模型的声波传播速度达到最大值2987m/s，继续增加400目滑石粉的在制备组分中的重量百分比后，材料的速度反而降低。
本申请的地震物理模型在声波传播速度、振幅以及养护时间等特征参数上的改进具体可见图1、图2、图3，其中图1是本发明的地震物理模型的声波传播速度范围图，图2是本发明的地震物理模型的振幅范围图，图3是本发明的地震物理模型的声波传播速度与养护时间的关系图。
图1表示不同400目滑石粉掺杂含量的环氧树脂新型地震物理模型材料速度图，表示通过400目滑石粉掺杂，地震物理模型的声波传播速度得到了提高，当400目滑石粉在环氧树脂中掺杂比例，即滑石粉与环氧树脂的质量之比达到35%后，地震物理模型的声波传播速度达到最大值2987m/s，继续增加400目滑石粉的掺杂比例后，地震物理模型的速度反而降低，通过400目滑石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表示不同400目滑石粉掺杂含量的环氧树脂新型地震物理模型材料的声波传播速度与振幅的关系，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400目滑石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表示不同的速度与养护时间的关系，说明模型材料速度的稳定性，该新型材料的声波传播速度基本在8天后趋于稳定。
Claims (9)
1.一种地震物理模型，其制备组分包括环氧树脂和固化剂，其特征在于：
所述地震物理模型的制备组分中，环氧树脂粘度为11000mPas～14000mPas；
所述地震物理模型的制备组分还包括滑石粉，所述滑石粉的粒径为37微米。
2.根据权利要求1所述的一种地震物理模型，其特征在于：
以环氧树脂的质量为100重量份计，所述滑石粉的质量为10重量份～50重量份。
3.根据权利要求2所述的一种地震物理模型，其特征在于：
所述滑石粉为滑石含水的硅酸镁的粉末，所述滑石粉的化学成分为Mg3[Si4O10](OH)2，硬度为1，比重为2.7～2.8。
4.根据权利要求1或2所述的一种地震物理模型，其特征在于：
以环氧树脂的质量为100重量份计，固化剂的质量为10重量份～100重量份。
5.根据权利要求4所述的一种地震物理模型，其特征在于：
以环氧树脂的质量为100重量份计，固化剂的质量为30重量份。
6.根据权利要求4所述的一种地震物理模型，其特征在于：
所述地震物理模型的制备组分中，所述环氧树脂为E-51型环氧树脂，即EP；
所述固化剂为593型固化剂，其化学成分为二亚乙基三胺与丁基缩水甘油醚的加成物，其分子量为217.13。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的地震物理模型的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）材料预处理
根据真实地下构造，通过1:10000的比例缩小实际模型，然后计算模型所需环氧树脂质量，将环氧树脂置于烘箱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，在模具内表面涂覆脱模涂层，等脱模材料胶连固化后封装；
3）材料配置
按配方要求将固化剂、滑石粉称重处理后，将固化剂与滑石粉搅拌均匀，然后向其中添加步骤1）预处理后的环氧树脂，再搅拌均匀；
4.）抽真空浇注模型
将搅拌均匀的固化剂、滑石粉与环氧树脂抽真空处理10分钟，然后倒入封装好的模具内，待其固化完全后即可拆模，得到所述地震物理模型。
8.根据权利要求7所述的地震物理模型的制备方法，其特征在于：
所述脱模涂层为硅橡胶涂层。
9.一种如权利要求1～6任一项所述的地震物理模型在石油天然气勘探、开发中的用途。
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| GR01 | Patent grant | ||
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