CN104634637B - 包含天然岩石的人造岩心、其制造方法及其成型模具 - Google Patents

Abstract

公开了一种包含天然岩石的人造岩心、其制造方法及其成型模具，属于石油天然气地下储备技术领域。该岩心包括不规则天然岩石和包覆剂，包覆剂将天然岩石包裹于其中。该方法包括选择天然岩石；将天然岩石置入成型模具中；向成型模具中注入包覆剂；放置，使得包覆剂固化，并且，包覆剂与天然岩石粘结在一起；脱模，得到中间产物；切割中间产物，得到符合尺寸要求的标准岩心。该模具包括容置空间，容置空间的直径与欲制成的标准岩心的直径相同，长度＞欲制成的标准岩心的长度。应用该方法和模具制造而成的人造岩心由于将天然岩石包覆于包覆剂的中间，其材质中含有天然岩石，规格与标准岩心相同，能够在室内试验机上对中间的天然岩石开展渗透率测试。

Description

包含天然岩石的人造岩心、其制造方法及其成型模具

技术领域

本发明涉及石油天然气地下储备技术领域，特别涉及一种包含天然岩石的人造岩心、其制造方法及其成型模具。

背景技术

层状盐岩中建设储气库，能否满足密封性是必须要回答的一个问题。因为盐岩具有极低的渗透率，基本可以作为不渗透介质，所以，泥岩夹层的渗透率对于层状盐岩储气库的密封性至关重要。

在室内实验室测试渗透率一般都需要将岩心加工成标准岩心，例如25×50mm、38×76mm、50×100mm，只有加工成标准岩心才能在渗透试验机上测试其渗透率。从地下钻井取芯得到的岩心一般不符合实验室要求，都需要重新加工，特别是在评价层状岩盐水平渗透特性的时候，需要在获取的岩心上水平钻心。然而，由于泥岩遇水溶解，钻取岩心过程中不能加水，难以加工成功。特别是当泥岩当中包含盐岩裂隙时，有可能这条裂隙就是渗透的通道，而岩心加工过程中势必对这条裂隙带去损伤，不再具有原始的状态，无法真实的揭示地下的状态。因此，如何加工泥岩标准岩心，成了困扰层状盐岩储气库密封性评价的基础难题。

人造岩心在石油领域应用颇多，但基本都是使用人工材料去模拟地下岩石的物理力学性质，但是，这种人造岩心由于材质本身很难做到与天然地下岩石的材质完全相同，因此，用其模拟的地下岩石的物理力学性质难以准确地反映地下岩石真实的物理力学性质。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能够在室内试验机上对中间的天然岩石开展渗透率测试的包含天然岩石的人造岩心、其制造方法及其成型模具。

本发明提供的包含天然岩石的人造岩心包括不规则天然岩石和包覆剂，所述包覆剂将所述天然岩石包裹于其中。

作为优选，所述不规则天然岩石的长度＞欲制成的标准岩心的长度。

作为优选，所述天然岩石各截面的尺寸均＜欲制成的标准岩心的尺寸。

本发明提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法包括以下步骤：

选择天然岩石；

将所述天然岩石置入成型模具中；

向所述成型模具中注入所述包覆剂；

放置，使得所述包覆剂固化，并且，所述包覆剂与所述天然岩石粘结在一起；

脱模，得到中间产物；

切割所述中间产物，得到符合尺寸要求的标准岩心。

作为优选，所述包覆剂由透明材质制成。

作为优选，所述切割所述中间产物的步骤采用如下步骤完成：

从所述中间产物的轴向两端分别切割，使得得到的所述标准岩心的轴向两端的截面处分别露出所述天然岩石。

本发明提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具包括容置空间，所述容置空间的直径与欲制成的标准岩心的直径相同；所述容置空间的长度＞欲制成的标准岩心的长度。

作为优选，所述成型模具包括第一半模和第二半模，所述第一半模和第二半模可拆卸地对合在一起，当所述第一半模和第二半模对合在一起时，于所述第一半模和第二半模的中心形成所述容置空间。

作为优选，所述成型模具还包括底座和上盖，

所述底座上具有直径与所述容置空间的直径相同的圆柱形第一凸起，当所述第一半模和第二半模对合在一起时，所述底座通过所述第一凸起可拆卸地封堵住所述容置空间的底部；

所述上盖上也具有直径与所述容置空间的直径相同的圆柱形第二凸起，当所述第一半模和第二半模对合在一起时，所述上盖通过所述第二凸起可拆卸地盖设在所述容置空间的顶部；

所述上盖上预留有用于注入所述包覆剂的通孔。

作为优选，所述第一半模和第二半模在轴向分别设有外凸的连接部，所述连接部在对应的位置均匀地设有螺纹孔，通过螺栓能够将所述第一半模和第二半模可拆卸地对合在一起。

应用本发明提供的制造方法和成型模具制造而成的包含天然岩石的人造岩心由于将天然岩石包覆于包覆剂的中间，其材质中含有天然岩石，并且规格与标准岩心相同，因此，能够在室内试验机上对中间的天然岩石开展渗透率测试。

附图说明

图1为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法的各步骤连环示意图；

其中，

图2(a)为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法中选用的天然岩石示意图；

图2(b)为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法中脱模完成时得到的中间产物的示意图；

图2(c)为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法中切割中间产物的示意图；

图2(d)为应用本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法制造而成的包含天然岩石的人造岩心的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具在使用状态时的示意图；

图4为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的其中一个半模的外侧典型视图；

图5为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的其中一个半模的对合面的典型视图；

图6为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的其中一个半模的立体图；

图7为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的底座的主视图；

图8为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的底座的俯视图；

图9为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的上盖的主视图；

图10为本发明实施例提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具中应用的上盖的仰视图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图1，本发明提供的包含天然岩石的人造岩心包括不规则天然岩石和包覆剂，包覆剂将天然岩石包裹于其中。

本发明提供的含天然岩石的人造岩心由于将天然岩石包覆于包覆剂的中间，其材质中含有天然岩石，并且规格与标准岩心相同，因此，能够在室内试验机上对中间的天然岩石开展渗透率测试。

其中，不规则天然岩石的长度＞欲制成的标准岩心的长度。从而，经过加工得到的标准岩心两端的截面均有天然岩石露出，使得天然岩石贯穿整个标准岩心的轴向，能够在室内试验机上对天然岩石的渗透特性进行测试。

其中，天然岩石各截面的尺寸均＜欲制成的标准岩心的尺寸。此时，用其制造而成的标准岩心的外周均包覆有包覆剂，由于天然岩石外表的棱角很多，难以达到外表光滑的效果，而包覆剂易于成型，此时，制成的标准岩心外表光滑，符合渗透试验要求。

参见附图2(包括附图2(a)、2(b)、2(c)、2(d))，本发明提供的包含天然岩石的人造岩心的制造方法包括以下步骤：

选择天然岩石1；

将天然岩石1置入成型模具中；

向成型模具中注入包覆剂2；

放置，使得包覆剂2固化，并且，包覆剂2与天然岩石1粘结在一起；

脱模，得到中间产物；

切割中间产物，得到符合尺寸要求的标准岩心。

应用本发明提供的制造方法制造而成的含天然岩石的人造岩心由于将天然岩石1包覆于包覆剂2的中间，其材质中含有天然岩石1，并且规格与标准岩心相同，同时，包覆剂是高分子有机材料，完全不渗透，因此，测试的渗透率就是天然岩石的渗透率。

其中，包覆剂2由透明材质制成。此时，在对中间产物进行切割时，能够通过由透明材质制成的包覆剂2观察到天然岩石1在包覆剂2中的位置，从而，能够选择适合的切割位置，使得图2(d)所示的包含天然岩石的标准岩心两端的截面均有天然岩石露出，使得天然岩石贯穿整个标准岩心的轴向，能够在实验室内对包裹其中的天然岩石进行渗透率测试。

参见附图2(c)，其中，切割中间产物的步骤采用如下步骤完成：

从中间产物的轴向两端分别切割，使得得到的标准岩心的轴向两端的截面处分别露出天然岩石。在制作本发明提供的包含天然岩石的标准岩心时，由于天然岩石具有很多棱角，天然岩石1两端部的截面也不平整，因此，需要在切割前使天然岩石1的外周全部被包覆剂2包覆，因此，需要从中间产物的轴向两端分别切割，从而使得经过切割得到的包含天然岩石的标准岩心的两端部平整，满足标准岩心的需求。

此外，将天然岩石1置入成型模具中之前，还可以将包覆剂的一部分预先充入到成型模具中，作为底层铺垫，从而，尽量使得天然岩石处在成型模具的中间并与模具具有一定的距离。由于天然岩石的周向表面具有很多棱角，截面也不平整，尽量使得天然岩石处在成型模具的中间并与模具具有一定的距离的目的是使得制成的包含天然岩石的人造岩心的外表周向光滑，截面平整。

参见附图3，本发明提供的包含天然岩石的人造岩心的成型模具包括容置空间10，容置空间10的直径与欲制成的标准岩心的直径相同；容置空间10的长度＞欲制成的标准岩心的长度。此时，由于天然岩石的径向尺寸＜欲制成的标准岩心的直径，天然岩石在径向能够容置于该成型模具中。并且，由于容置空间10的长度＞欲制成的标准岩心的长度，向其中充满包覆剂并脱模后得到的中间产物的长度＞欲制成的标准岩心的长度，为后续对中间产物的切割留出了余地。

应用本发明提供的成型模具制造而成的包含天然岩石的人造岩心由于将天然岩石包覆于包覆剂的中间，其材质中含有天然岩石，并且规格与标准岩心相同，同时，包覆剂渗透率为零，因此，测试得到的渗透率就是天然岩石的渗透率。

参见附图4～6，成型模具包括第一半模和第二半模(由于第一半模和第二半模的结构相同，本实施例仅给出了其中一个半模的结构示意图)，第一半模和第二半模可拆卸地对合在一起，当第一半模和第二半模对合在一起时，于第一半模和第二半模的中心形成容置空间10。此时，由于第一半模和第二半模是可拆卸地对合在一起的，在脱模时，仅需要松开第一半模和第二半模之间的可拆卸连接，即可完成脱模操作，使得脱模操作更加便捷。

参见附图3、附图7～10，成型模具还包括底座7和上盖8，底座7上具有直径与容置空间10的直径相同的圆柱形第一凸起5，当第一半模和第二半模对合在一起时，底座7通过第一凸起5可拆卸地封堵住容置空间10的底部；上盖8上也具有直径与容置空间10的直径相同的圆柱形第二凸起6，当第一半模和第二半模对合在一起时，上盖8通过第二凸起6可拆卸地盖设在容置空间10的顶部；上盖8上预留有用于注入包覆剂的通孔4。此时，由于底座7和上盖8均可拆卸地封堵在容置空间10的轴向两端，在脱模时，仅需要松开底座7和上盖8的可拆卸连接，即可完成脱模操作，使得脱模操作更加便捷。其中，设置第一凸起5和第二凸起6的目的是使得底座7与上盖8在于第一半模和第二半模连接时能够更好地定位。

此外，在上盖8的顶部还可以设置手柄9，通过该手柄9可以方便上盖8的取用。

其中，第一半模和第二半模在轴向分别设有外凸的连接部，连接部在对应的位置均匀地设有螺纹孔3，通过螺栓能够将第一半模和第二半模可拆卸地对合在一起。此时，连接部设在容置空间10的外部，第一半模和第二半模对合时，不会影响容置空间10的形状。螺纹孔3均匀设置的目的是使第一半模和第二半模在周向受力均匀，由此，可以使制造而成的标准岩心外表更加均匀。

此外，第一半模和第二半模的轴向两端部也设有外凸的两个连接部，其中，用于与底座7可拆卸地连接的连接部与底座7在对应的位置均匀地设有螺纹孔3，用于与上盖8可拆卸地连接的连接部与上盖8在对应的位置也均匀地设有螺纹孔3，通过螺栓即可将底座7和上盖8可拆卸地固定在第一半模和第二半模上。此时，由于该两个连接部也设置在容置空间10的外部，将底座7和上盖8与第一半模和第二半模连接后，不会影响容置空间的形状。螺纹孔3均匀设置的目的是使底座7、上盖8与第一半模和第二半模在连接处受力均匀，由此，可以使制造而成的标准岩心的截面更加均匀。

其中，包覆剂选择透明环氧树脂和固化剂，其能够在常温下固化，从而，避免在固化过程中对天然岩石的物理力学性质造成影响，进而影响整个实验结果；其能够向天然岩石本身渗透而不会向成型模具渗透，从而，其与天然岩石之间的粘结紧密，无缝隙；其容易脱模，或者，通过在成型模具内表面涂抹脱模剂(脱模剂可以选择丙酮等有机溶剂)后容易脱模；其还具有良好的韧性和弹性，从而能够开展不同压力下的渗透试验，并能够将油压传递到天然岩石上。包覆剂进一步还可以是缩水甘油基型环氧树脂+胺类固化剂。具体到本实施例，包覆剂是双酚A型环氧树脂(E44，6101树脂)+T31(A)-40固化剂，配制成包覆剂时，它们的体积比为(0.8～1)∶1。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种包含天然岩石的人造岩心，其特征在于，包括不规则天然岩石和包覆剂，所述天然岩石各截面的尺寸均＜欲制成的标准岩心的尺寸；制成的所述人造岩心的特征是：

所述包覆剂完全不渗透；所述包覆剂由透明材质制成，在常温下固化；

所述人造岩心的轴向两端具有截面，所述包覆剂将所述人造岩心的轴向两端的截面处以外的所述天然岩石包裹于其中，所述轴向两端截面处分别露出所述天然岩石。

2.权利要求1所述的包含天然岩石的人造岩心的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择天然岩石；

将所述天然岩石置入成型模具中，使得天然岩石处在成型模具的中间并与模具具有一定的距离；

向所述成型模具中注入所述包覆剂；

放置，使得所述包覆剂固化，并且，所述包覆剂与所述天然岩石粘结在一起，所述包覆剂将所述天然岩石包裹于其中；

脱模，得到中间产物；

通过所述由透明材质制成的包覆剂观察到所述天然岩石在包覆剂中的位置，选择适合的切割位置；

切割所述中间产物，得到符合尺寸要求的标准岩心。

3.根据权利要求2所述的包含天然岩石的人造岩心的制造方法，其特征在于，所述切割所述中间产物的步骤采用如下步骤完成：

从所述中间产物的轴向两端分别切割，使得得到的所述标准岩心的轴向两端的截面处分别露出所述天然岩石。