CN104727814B - 一种非均质人造岩心 - Google Patents
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Abstract
一种非均质人造岩心。主要目的在于提供一种人造岩心模型，利用该种人造岩心模型可以真实模拟非均质储层中小层为曲面或其他形态时的情况。其特征在于：由入口端外扣固定器、岩心主体夹持器以及出口端外扣固定器组成；外扣固定器均由垫片、驱替管线、岩心薄块密封胶套、固定器外壳以及蜂窝式分隔器组成，蜂窝式分隔器为蜂窝状长方体，由若干根相互垂直交错的连接主梁焊接后构成，在所述等尺寸方块形空间的侧部和后端面上分别焊接小尺寸的锰钢薄片以实现对内部填充的方形岩心薄块的限位；按照非均质储层的各小层厚度比例和小层分布形态所确定的填充方案，在各方形空间内对应填入若干不同渗透率的方形岩心薄块。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域中所应用的一种人造岩心，具体地说，是涉及一种可模拟复杂结构非均质储层的人造岩心。
背景技术
随着国内石油开发的不断进行，油藏层间矛盾越来越突出，因为储集层砂体的孔隙度渗透率的差异客观存在，非均质性与各向异性的影响突出，笼统注入时，储层中渗流情况十分复杂，往往形成吸液剖面不均匀的情况，导致采收率较低，非均质储层的开发难度严重制约着油田的发展，因此非均质储层开发技术的研究是十分重要且必要的。而目前非均质储层的室内模拟实验研究却受到岩心制作技术的制约，缺乏更好的可用于准确模拟非均质储层特性的室内实验模型，使室内模拟的仿真性大打折扣。实际非均质储层在开发的过程中，储层有效厚度决定着吸液情况，决定着开采效果，室内实验的针对性模拟厚度因素不可忽略，厚度比例尤为重要。而当前室内实验绝大部分采用的是等厚非均质模型，仅能从渗透率、孔隙度、孔喉比等参数上进行模拟，难以有效的控制不同渗透率层的厚度比例及单层形态，无法模拟小层为曲面或其他特殊形态的分布状态，导致岩心在厚度比例和分布形态上很难准确的模拟实际的储层情况，从根本上严重的影响室内驱替实验的实验结果及后续分析，造成室内实验的严重失真，从物质基础上束缚了非均质储层室内实验研究的发展，因此，有必要创造出更具代表性非均质人造岩心，能够既满足有效模拟不同渗透率层厚度比例的同时，又能有效模拟各渗透率层不同的分布形态。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明给出的一种岩心模型，既能解决室内实验关于注采井之间非均质储层不同渗透率层厚度不同的问题，有效的模拟不同渗透率层的厚度比例，又能有效模拟不同渗透率小层为曲面或其他特殊形态的分布状态，确保了室内驱替实验所获得的实验结果及后续分析的有效性。
本发明的技术方案是：该种非均质人造岩心，由入口端外扣固定器、岩心主体夹持器以及出口端外扣固定器组成；
其中，所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的结构相同，均由垫片、驱替管线、岩心薄块密封胶套、固定器外壳以及蜂窝式分隔器组成；垫片为正方形硬塑片，尺寸与蜂窝式分隔器相同，粘贴在固定器外壳的内侧，垫片上开有若干用于埋设所述驱替管线的预留孔，所述驱替管线穿透固定器外壳与垫片，穿透垫片的那一端与所述垫片端面平齐，所述驱替管线与垫片之间的缝隙用环氧树脂进行密封；
蜂窝式分隔器为蜂窝状长方体，由若干根相互垂直交错的连接主梁焊接后构成，以实现将所述蜂窝式分隔器均匀分成等尺寸方块形空间；在所述等尺寸方块形空间的侧部和后端面上分别焊接小尺寸的锰钢薄片以实现对内部填充的方形岩心薄块的限位；按照非均质储层的各小层厚度比例和小层分布形态确定的填充方案，在所述蜂窝式分隔器中的各方形空间内对应填入若干不同渗透率的方形岩心薄块；
岩心薄块密封胶套的外廓为圆筒状，岩心薄块密封胶套的第二内容腔为方形空腔，蜂窝式分隔器位于第二内容腔中，蜂窝式分隔器与第二内容腔的内壁之间无间隙；
岩心薄块密封胶套通过支撑小圆柱卡在固定器外壳内，岩心薄块密封胶套的外壁与固定器外壳的内壁之间形成第二环形空间，所述固定器外壳上布设有第二环压注入口，由所述第二环压注入口注入蒸馏水填充第二环形空间以形成稳定环压将所述蜂窝式分隔器及全部内置于蜂窝式分隔器中的岩心薄块统一箍紧密封；
所述驱替管线按照所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的位置分为驱替液入口管线和驱替液出口管线；固定器外壳的端部开有环形凸棱；
岩心主体夹持器由岩心主体密封胶套和夹持外筒组成，岩心主体密封胶套的外廓为圆筒状，岩心主体密封胶套的内容腔为方形空腔，岩心主体位于岩心主体密封胶套的内容腔中，岩心主体密封胶套的外壁与夹持外筒的内壁之间形成第一环形空间；夹持外筒上布设有第一环压注入口，由第一环压注入口注入蒸馏水以填充第一环形空间形成稳定环压；夹持外筒的两端开有可供固定器外壳上的环形凸棱插入的环形内凹槽，沿径向穿透所述环形内凹槽和所述环形凸棱开有螺栓孔，以供紧固螺栓旋入后实现所述岩心主体夹持器与所述出、入口端外扣固定器紧紧固定，形成密封；岩心薄块密封胶套与岩心主体密封胶套具有相同的剖面结构；
所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器分别固定在所述岩心主体夹持器的两端，通过紧固螺栓连接固定后箍紧，形成统一密封整体。
本发明具有如下有益效果：本发明利用了有效渗透率的思想，同时创造性的采用蜂窝型分隔器进行对非均质储层的模拟，单层渗透率的设计以两端岩心薄块的渗透率为准，非均质从上至下各层渗透率均以两端岩心薄块的渗透率为准，将具有不同渗透率的岩心薄块按照填充方案填入蜂窝型分隔器中进行非均质储层模拟，在实验过程中能够有效模拟不同渗透率层厚度比例及小层分布形态，实现小层分布形态的自由调节，满足实际非均质储层中小层为曲面或其他形态的技术要求。既能解决室内实验关于注采井之间非均质储层不同渗透率层厚度不同的问题，有效的模拟不同渗透率层的厚度比例，又能有效模拟不同渗透率小层为曲面或其他特殊形态的分布状态，确保了室内驱替实验所获得的实验结果及后续分析的有效性。
附图说明：
图1是本发明所述非均质人造岩心的剖视结构示意图。
图2展示的是本发明所述岩心薄块密封胶套的剖视结构示意图。
图3是展示的是本发明所述蜂窝型分隔器的一个方形空间的结构示意图。
图4是具体实施例中某区块三层非均质储层示意图。
图5是按照图4中给出的非均质储层示意图而在蜂窝型分隔器内填充完毕三种具有不同渗透率的岩心薄块后的示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实际储层在平面上不可避免的存在非均质情况，实际储层的单层有效渗透率取决于平面上非均质的最低渗透率，即：如果岩心主体渗透率为K2，其两端岩心薄片模块渗透率为K1，且K1< K2，则岩心整体渗透率为K1，即最低渗透率代表着岩心整体的有效渗透率。
本方案在设计时加入了有效渗透率的思想，单层渗透率的设计以两端岩心薄片模块渗透率.K1为准，非均质从上至下各层渗透率均以两端岩心薄片模块的渗透率为准。
由图1至图2所示，该种非均质人造岩心，由入口端外扣固定器、岩心主体夹持器以及出口端外扣固定器组成。
其中，所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的结构相同，均由垫片10、驱替管线、岩心薄块密封胶套8、固定器外壳1以及蜂窝式分隔器7组成。垫片10为正方形硬塑片，尺寸与蜂窝式分隔器7相同，粘贴在固定器外壳1的内侧，垫片10上开有若干用于埋设所述驱替管线的预留孔，所述驱替管线穿透固定器外壳1与垫片10，穿透垫片10的那一端与所述垫片端面平齐，所述驱替管线与垫片之间的缝隙用环氧树脂进行密封。
蜂窝式分隔器7为蜂窝状长方体，由若干根相互垂直交错的连接主梁焊接后构成，以实现将所述蜂窝式分隔器均匀分成等尺寸方块形空间；图3展示的是蜂窝型分隔器的一个方形空间的结构示意图，即在所述等尺寸方块形空间的侧部和后端面上分别焊接小尺寸的锰钢薄片以实现对内部填充的方形岩心薄块11的限位。按照非均质储层的各小层厚度比例和小层分布形态所确定的填充方案，在所述蜂窝式分隔器中的各方形空间内对应填入若干不同渗透率的方形岩心薄块11。这里的小层分布形态可以是平面、曲面或其他特殊形态。图4是大庆某区块三层非均质储层示意图，图5就是按照图4中给出的非均质储层示意图而在蜂窝型分隔器内填充完毕三种具有不同渗透率的岩心薄块后的示意图。图中若干相同渗透率的岩心薄块构成一个具有某一渗透率的分层岩心模块26，在具体实施时，需要注意将垫片10上的预留孔对正该分层岩心模块的居中部位。同时，入口端外扣固定器和出口端外扣固定器内的蜂窝型分隔器的填充方案应该一致。
如图2所示，岩心薄块密封胶套8的外廓为圆筒状，岩心薄块密封胶套8的第二内容腔25为方形空腔，蜂窝式分隔器7位于第二内容腔25中，蜂窝式分隔器7与第二内容腔25的内壁之间无间隙。岩心薄块密封胶套8通过支撑小圆柱21卡在固定器外壳1内，岩心薄块密封胶套的外壁与固定器外壳的内壁之间形成第二环形空间22，所述固定器外壳上布设有第二环压注入口20，由所述第二环压注入口注入蒸馏水填充第二环形空间22以形成稳定环压将所述蜂窝式分隔器及全部内置于蜂窝式分隔器中的岩心薄块统一箍紧密封。
所述驱替管线按照所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的位置分为驱替液入口管线23和驱替液出口管线9；固定器外壳1的端部开有环形凸棱。
岩心主体夹持器由岩心主体密封胶套4和夹持外筒3组成，岩心主体密封胶套4的外廓为圆筒状，岩心主体密封胶套4的内容腔也为方形空腔，岩心主体5位于岩心主体密封胶套4的内容腔中，岩心主体密封胶套4的外壁与夹持外筒3的内壁之间形成第一环形空间24；夹持外筒3上布设有第一环压注入口6，由第一环压注入口6注入蒸馏水以填充第一环形空间24形成稳定环压；夹持外筒3的两端开有可供固定器外壳1上的环形凸棱插入的环形内凹槽，沿径向穿透所述环形内凹槽和所述环形凸棱开有螺栓孔，以供紧固螺栓2旋入后实现所述岩心主体夹持器与所述出、入口端外扣固定器紧紧固定，形成密封。
岩心薄块密封胶套8与岩心主体密封胶套4具有相同的剖面结构，区别之处在于岩心主体密封胶套的长度要长于岩心薄块密封胶套。
所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器分别固定在所述岩心主体夹持器的两端，通过紧固螺栓2连接固定后箍紧，形成统一密封整体。
下面给出一个具体实施例：
本室内物理模拟驱油实验针对大庆油田某区块。原油粘度为7.9mPa•s，地层水矿化度为6778mg/L，孔隙度25%，孔隙半径约15μm，孔喉比2.1，非均质储层各层渗透率分别为低渗层K1=200×10-3μm2、中渗层K2=500×10-3μm2、高渗层K3=1000×10-3μm2，非均质储层各层分布形态如图4所示。岩心主体为石英砂均质人造岩心模型，岩心主体长度300mm，宽度为60mm，厚度为60mm。根据模拟储层的实际情况，所制作的岩心主体满足以下三点条件：①孔隙度25%；②孔隙半径约15μm；③孔喉比2.1。
其次，制作蜂窝式分隔器。蜂窝式分隔器呈蜂窝状长方体，由耐压抗腐蚀锰钢材料制成，长方体厚度为20mm，端面为长方形，长度范围60mm，宽度为60mm，由锰钢薄片将蜂窝式分隔器均匀分成等尺寸方块形空间，方块形空间长度为10mm，宽度为10mm，厚度20mm。
之后，制备岩心主体两端的储层模块。岩心主体两端的三层储层分层岩心模块。该模块由若干不同渗透率的均质石英砂方形岩心薄块组合构成，厚度可以为20mm，宽度10mm高度10mm，方形岩心薄片模块分为三种渗透率，分别为200、500、1000×10-3μm2
根据非均质储层各小层实际分布比例及分布形态，在蜂窝式分隔器中各方形空间对应填入方形岩心薄片模块，得到如图5所示的结构。
将岩心主体放入外固夹持器之中，外扣固定器与外固夹持器端部对应重合位置设有螺眼，通过螺栓连接固定，使各装置形成统一密封整体。通过螺栓将外固夹持器与外扣固定器紧紧固定形成密封。外固夹持器由夹持外筒上的环压口注入蒸馏水填充环形空间形成稳定环压，对岩心主体箍紧密封。
Claims (1)
1.一种非均质人造岩心，由入口端外扣固定器、岩心主体夹持器以及出口端外扣固定器组成；
其中，所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的结构相同，均由垫片(10)、驱替管线、岩心薄块密封胶套(8)、固定器外壳(1)以及蜂窝式分隔器(7)组成；垫片(10)为正方形硬塑片，尺寸与蜂窝式分隔器(7)相同，粘贴在固定器外壳(1)的内侧，垫片(10)上开有若干用于埋设所述驱替管线的预留孔，所述驱替管线穿透固定器外壳(1)与垫片(10)，穿透垫片(10)的那一端与所述垫片端面平齐，所述驱替管线与垫片之间的缝隙用环氧树脂进行密封；
蜂窝式分隔器(7)为蜂窝状长方体，由若干根相互垂直交错的连接主梁焊接后构成，以实现将所述蜂窝式分隔器均匀分成等尺寸方形空间；在所述等尺寸方形空间的侧部和后端面上分别焊接小尺寸的锰钢薄片以实现对内部填充的方形岩心薄块(11)的限位；按照非均质储层的各小层厚度比例和小层分布形态所确定的填充方案，在所述蜂窝式分隔器中的各方形空间内对应填入若干不同渗透率的方形岩心薄块(11)；
岩心薄块密封胶套(8)的外廓为圆筒状，岩心薄块密封胶套(8)的第二内容腔(25)为方形空腔，蜂窝式分隔器(7)位于第二内容腔(25)中，蜂窝式分隔器(7)与第二内容腔(25)的内壁之间无间隙；
岩心薄块密封胶套(8)通过支撑小圆柱(21)卡在固定器外壳(1)内，岩心薄块密封胶套(8)的外壁与固定器外壳(1)的内壁之间形成第二环形空间(22)，所述固定器外壳上布设有第二环压注入口(20)，由所述第二环压注入口注入蒸馏水填充第二环形空间(22)以形成稳定环压将所述蜂窝式分隔器及全部内置于蜂窝式分隔器中的岩心薄块统一箍紧密封；
所述驱替管线按照所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器的位置分为驱替液入口管线(23)和驱替液出口管线(9)；固定器外壳(1)的端部开有环形凸棱；
岩心主体夹持器由岩心主体密封胶套(4)和夹持外筒(3)组成，岩心主体密封胶套(4)的外廓为圆筒状，岩心主体密封胶套(4)的内容腔为方形空腔，岩心主体(5)位于岩心主体密封胶套(4)的内容腔中，岩心主体密封胶套(4)的外壁与夹持外筒(3)的内壁之间形成第一环形空间(24)；夹持外筒(3)上布设有第一环压注入口(6)，由第一环压注入口(6)注入蒸馏水以填充第一环形空间(24)形成稳定环压；夹持外筒(3)的两端开有可供固定器外壳(1)上的环形凸棱插入的环形内凹槽，沿径向穿透所述环形内凹槽和所述环形凸棱后，开有螺栓孔，以供紧固螺栓(2)旋入后实现所述岩心主体夹持器与所述出、入口端外扣固定器紧紧固定，形成密封；
岩心薄块密封胶套(8)与岩心主体密封胶套(4)具有相同的剖面结构；所述入口端外扣固定器和出口端外扣固定器分别固定在所述岩心主体夹持器的两端，通过紧固螺栓(2)连接固定后箍紧，形成统一密封整体。
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