CN105527141A - 填砂管岩心制作方法 - Google Patents

Abstract

一种填砂管岩心制作方法，其先将底部固定好下筛网的铝皮管置于上端敞口的管状模具内腔中，将分隔板置于铝皮管内腔，使铝皮管内腔分隔成多个区域；之后将不同目数的砂子分多次分别倒入铝皮管的各分隔区域中，在砂子每次倒入分隔区域内进行振动、压实后，将分隔板上提至未有砂的地方，对准分隔区位置，重复上述倒入、振动、压实砂子、抽出分隔板的操作，直至砂子到了规定的铝皮管内腔位置；将铝皮管内腔上端固封好上筛网；最后将铝皮管中的砂子再次压实成型。本发明制作出的填砂管岩心物理模拟实验结果接近真实，所用填砂管岩心在做完实验后方便从夹持器中取出，可剖开岩心观察驱替后岩心的剖面情况，为更好地了解岩心内部情况提供方便。

Description

填砂管岩心制作方法

技术领域

本发明涉及石油开发实验技术领域，具体涉及一种用于物理模拟实验用的填砂管岩心制作方法。

背景技术

三次采油提高采收率技术包括聚合物驱、聚合物/表面活性剂二元和聚合物/表面活性剂/碱三元复合驱，其主要成分是聚合物，聚合物溶解后具有较高的粘度，主要用以改善油藏驱替剂与原油的流度比，提高波及体积，二元或三元体系复合驱技术中增加了提高驱油效率成分。这些技术在应用到现场前，在室内需要对所用药剂浓度、段塞体积、阻力系数和驱油效果等参数进行实验研究。在相关参数评价确定后，要用岩心物理模拟方法验证研究结果和确定在油藏条件下的相关数据。

在调剖堵水技术中，一般先要进行体系优化、药剂的筛选、成分组合和配方的确定，在体系配方确定后，也需要用岩心物理模拟方法进行实验，检验优化出的体系是否在多孔介质中经过剪切和岩石表面吸附等影响后还具有在静态和简单环境下的实验效果。

无论是三次采油提高采收率技术还是调剖堵水技术或其他有关岩心模拟的相关实验都要用到岩心。岩心分为油藏打井取芯的天然岩心、天然露头的贝瑞岩心和人造岩心。油藏的天然岩心属于胶结好的岩心，很少且珍贵，受取芯器械限制，一般情况下水平长度不超过100mm，直径为25mm，实验都是不可逆的，即一次性使用，天然岩心在油藏形成初期已经决定其非均质性强，但是没有办法人为控制；天然露头的贝瑞岩心数量也少且价格较高，也属于胶结岩心，虽然也是胶结岩心，但是分选性和渗透率都有较强的规律性；人造岩心分为胶结岩心和非胶结岩心，胶结岩心多见于环氧树脂胶结压实，直接用于实验；胶结岩心也有通过高温烧结获得的；非胶结岩心不含有胶结物和高温烧结，即属于填砂管岩心。

到目前为止，填砂管岩心的做法都是在填砂管上做工作，比如对填砂管内壁的粗糙化处理，方便拆卸、直径和耐压方面的变化。填到管中的砂子有的是手工填制，振动压实获得，有的是依靠机械压实。砂子通常都用石英砂，石英砂毕竟和油层砂还有一定的差距。首先，经过试验得知，经过岩石的填砂管岩心由于缺少胶结物和黏土类的成分，在填砂管中遇到水后都会是砂子的体积有所减小，稍有振动，渗透率就会变化，进而使填砂管岩心顶部可能会产生一定的高渗透部位，造成人为的渗透率差异大，岩心物理模拟实验结果失真。其次，所用的填砂管在做完实验后都会艰难地从岩心一端用工具将砂子挖出，也不方便。第三，试验后的岩心中的剩余油分布、注入的交联体系是否成胶、注入的颗粒分布位置怎样都不得而知，只能靠压力和采出的油量来判断，误差在所难免。

因此需要一种真正的填砂管岩心，而不是填砂管，来解决上面的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种填砂管岩心制作方法，其制作出的岩心物理模拟实验结果接近真实，所用的填砂管岩心在做完实验后方便将岩心从夹持器中取出，可剖开岩心观察驱替后岩心的剖面情况，为更好地了解岩心内部情况提供了方便。

为了达到上述目的，本发明提供一种填砂管岩心制作方法，其包括如下步骤：

(1)将底部固定好下筛网的铝皮管置于上端敞口的管状模具内腔中，将分隔板放置于铝皮管内腔，使铝皮管内腔分隔成多个区域；

(2)将不同目数的砂子分多次分别倒入铝皮管的各分隔区域中，在砂子每次倒入分隔区域内进行振动、压实后，将分隔板上提至未有砂的地方，对准分隔区位置，重复上述倒入、振动、压实砂子、抽出分隔板的操作，直至砂子到了规定的铝皮管内腔位置；

(3)将铝皮管内腔上端固封好上筛网；

(4)将铝皮管中的砂子再次压实成型。

进一步地，所述步骤(1)中管状模具由管体和安装于管体下端的下端盖组成。

进一步地，所述管体由两个半圆管对接后通过连接件固定而成。

进一步地，所述步骤(1)中分隔板为至少一个可将铝皮管内腔分隔成至少两个区域的片状板或环状板。

进一步地，所述步骤(2)中砂子选用油田注水井返排的油层砂、石英砂或河沙，其经过除油、清洗和烘干后，用不同目数的筛网筛分出不同目数的砂子备用。

进一步地，所述砂子中包括粘土，所述粘土为高岭土、蒙脱土和伊利石土。

进一步地，所述步骤(3)中铝皮管的下端向内折有一圈下边沿，所述下筛网放置于下边沿上并通过重物压实镶嵌于铝皮管的内腔下端，所述上筛网设于铝皮管的内腔上端，并通过铝皮管上端向内折的一圈上边沿固封于铝皮管的内腔上端。

进一步地，所述上筛网和下筛网均由不锈钢材料制成，所述上筛网和下筛网的孔径为80-100目。

进一步地，所述上筛网、下筛网与砂子之间设有石英砂。

进一步地，所述模具支架包括放置于地面的本体，所述本体的上表面设有用于放置下端盖的凹槽。

采用上述方案后，本发明填砂管岩心制作方法具有以下有益效果：

1、本发明制作方法可以根据渗透率要求制作岩心，可以根据非均质程度制作岩心，可以根据“油层”数量加装分隔板模拟不同渗透率油层；

2、本发明填砂管岩心制作方法简单、易操作；

3、制作出的岩心物理模拟实验结果接近真实，所用的填砂管岩心在做完驱替实验后方便将岩心从夹持器中取出，用工具将岩心剖开，可以直观、定性地观察岩心中的剩余油分布、驱油剂波及区域，以及注入的颗粒物质等滞留位置等情况，为调整驱油剂配方和制定开发方案提供实验依据；

4、填砂管岩心可以通过增加或降低岩心夹持器的环压(也叫围压)调整岩心的水相渗透率。

附图说明

图1为本发明填砂管岩心制作方法实施例一制作的填砂管岩心结构示意图；

图2为本发明填砂管岩心制作方法实施例一用的模具与模具支架结构示意图；

图3为本发明填砂管岩心制作方法实施例一用的模具的管体结构示意图；

图4为本发明填砂管岩心制作方法实施例一用的分隔板结构示意图；

图5为用本发明填砂管岩心制作方法实施例二制作出的岩心的聚合物冻胶驱后剩余油分布示意图。

其中，1、铝皮管，2、下边沿，3、下筛网，4、模具，5、模具支架，6、管体，7、下端盖，8、本体，9、凹槽，10、半圆管，11、片状板，12、分隔板，13、上筛网，14、上边沿，15、上端盖。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例一

制作长度为300mm、直径为25mm、水相渗透率分别为3μm²、2μm²、和1μm²三层非均质填砂管岩心，其制作前需要提前准备好以下两道工序：

1、结合图1所示，选择0.1mm厚度的铝皮管1，其直径为25mm，长度为310mm，铝皮管1的下端向内折出5mm高的下边沿2用于放置直径为25mm、100目的下筛网3于铝皮管1的内腔底部，该下筛网3由不锈钢材料制成，然后用重物压实该下筛网3使其镶嵌于铝皮管1中，再取出压实重物；

2、准备砂子：砂子选用油田注水井返排的油层砂，其经过除油、清洗和烘干后，用不同目数的筛网筛分出不同目数的油层砂备用，经过计算铝皮管的体积为147mL，减去铝皮管两端用的共20mL后石英砂为127mL，分成三个等体积的区域，每个渗透率区域油层砂用量为42mL，在渗透率为3μm²的区域用目数为40-60目油层砂，在渗透率为2μm²的区域用目数为80-100目油层砂，在渗透率为1μm²的区域用目数为120-140目油层砂。

上述两道工序准备好后开始制作填砂管岩心，其具体步骤包括：

(1)结合图2所示，将管状模具4置于模具支架5的上面：该管状模具4是由管体6和安装于管体6下端的下端盖7组成，该模具支架5包括放置于地面的本体8，本体8的上表面设有凹槽9，模具4的下端盖7先置于该凹槽9内，结合图3所示，管体6是由两个独立的半圆管10对接后通过连接件固定成一管体，该连接件为卡环或卡扣结构，然后使该管体6的下端安装于下端盖7上，该管体6距离地面20cm左右，便于下端盖7不触及地面。然后将上述工序1准备好的带有100目下筛网3的铝皮管1置于模具4的内腔中，之后在铝皮管1的内腔中装入40目的石英砂10mL，结合图4所示，之后放入一端对接在一起、且相邻板体之间的角度为120°的三块片状板11组成的分隔板12于铝皮管1的内腔中，使铝皮管1的内腔被分隔板12分成三个分隔区域；

(2)将上述工序2准备好的三种油层砂每次每种砂取14ml，用小玻璃漏斗分别装入到三个分隔区域里，经人工振动压实后，将分隔板12上提至未有砂的地方，对准原来的渗透率隔层位置，再重复上述操作，最后留出10ml空间装入40目石英砂；

(3)盖上100目上筛网13，该上筛网13由不锈钢材料制成，将铝皮管1的上端向内压5mm高的上边沿14，并使其压在上筛网13上；

(4)用上端盖15再次压实成型，打开模具4，取出上端盖15和下端盖7，取出填砂管岩心即可。

根据上述实验方案制作的非均质岩心，岩心尺寸核实验数据见表1。试验首先用水曲直含水率为90％，转注聚合物冻胶溶液0.5PV(倍孔隙体积)放置3天候凝(为同等条件对比，水驱空白岩心也放置24小时)，再恢复水驱。由于岩心中有高渗透条带，注入水在水驱油阶段沿着高渗透突破，造成注入水无效循环采收率只有21.03％，剩余油主要滞留在中高渗透区域；注入聚合物冻胶溶液后，在高渗透造成堵塞，注入水进入中低渗透层，启动更多的剩余油，采收率较水驱提高了21.1％。

表1聚合物冻胶岩心驱油实验综合数据表

试验后从岩心夹持器中取出岩心，用刀沿纵向将其剖开，看到高渗透区域水驱程度高，剩余油主要集中在低渗透区域，且低渗透区域偏多。用手摸岩心中的砂子，高渗透的砂子被冻胶粘连在一起，而低渗透的被油粘在一起，并没有冻胶溶液进入。这些剖面岩心直观的现象，在一般的填砂管活天然岩心实验中是没有办法做到的。

实施例二

制作长度为300mm，直径为25mm，水相渗透率分别为2μm²、1μm²、和0.5μm²三层非均质填砂管岩心，其制作前需要提前准备好以下两道工序：

1、参考图1所示，选择0.1mm厚度的铝皮管1，其直径为25mm，长度为310mm，铝皮管1的下端向内折出5mm高的下边沿2用于放置直径为25mm、100目的下筛网3于铝皮管1的内腔底部，该下筛网3由不锈钢材料制成，然后用重物压实该下筛网3使其镶嵌于铝皮管1中，再取出压实重物；

2、准备砂子：砂子选用油田注水井返排的油层砂，其经过除油、清洗和烘干后，用不同目数的筛网筛分出不同目数的油层砂备用，经过计算铝皮管的体积为147mL，减去铝皮管两端用的共20mL后石英砂为127mL，分成三个等体积的区域，每个渗透率区域油层砂用量为42mL，在渗透率为2μm²的区域用目数为40-60目油层砂与5％用砂体积的黏土(黏土比例蒙脱土20％，高岭土80％)混合均匀；在渗透率为1μm²的区域用目数为80-100目油层砂与8％用砂体积的黏土(黏土比例蒙脱土30％，高岭土70％)混合均匀；在渗透率为0.5μm²的区域用目数为120-140目油层砂与10％用砂体积的黏土(黏土比例蒙脱土30％，高岭土50％，绿泥石土20％)混合均匀。

上述两道工序准备好后开始制作填砂管岩心，其具体步骤包括：

(1)参考图2所示，将管状模具4置于模具支架5的上面：该管状模具4是由管体6和安装于管体6下端的下端盖7组成，该模具支架5包括放置于地面的本体8，本体8的上表面设有凹槽9，模具4的下端盖7先置于该凹槽9内，参考图3所示，管体6是由两个独立的半圆管10对接后通过连接件固定成一管体，该连接件为卡环或卡扣结构，然后使该管体6的下端安装于下端盖7上，该管体6距离地面20cm左右，便于下端盖7不触及地面。然后将上述工序1准备好的带有100目下筛网3的铝皮管1置于模具4的内腔中，之后在铝皮管1的内腔中装入40目的石英砂10mL，参考图4所示，之后放入一端对接在一起且相邻板体之间的角度为120°的三块片状板11组成的分隔板12于铝皮管1的内腔中，使铝皮管1的内腔被分隔板12分成三个分隔区域；

(2)将上述工序2准备好的三种混以粘土的油层砂每次每种砂取14ml，用小玻璃漏斗分别装入到三个分隔区域里，经人工振动压实后，将分隔板12上提至未有砂的地方，对准原来的渗透率隔层位置，再重复上述操作，最后留出10ml空间装入40目石英砂；

(3)盖上100目上筛网13，该上筛网13由不锈钢材料制成，将铝皮管1的上端向内压5mm高的上边沿14，并使其压在上筛网13上；

(4)用上端盖15再次压实成型，打开模具4，取出上端盖15和下端盖7，取出填砂管岩心即可。

根据上述实验方案用该填砂管岩心制作方法制作的120°隔板非均质岩心，岩心尺寸核实验数据见表2。试验首先用水曲直含水率为90％，转注聚合物冻胶溶液0.5PV(倍孔隙体积)放置3天候凝(为同等条件对比，水驱空白岩心也放置24小时)，再恢复水驱。由于岩心中有高渗透条带，注入水在水驱油阶段沿着高渗透突破，造成注入水无效循环采收率只有17.11％左右，剩余油主要滞留在中高渗透区域；注入聚合物冻胶溶液后，在高渗透造成堵塞，注入水进入中低渗透层，启动更多的剩余油，采收率较水驱提高了19.03％。

表2聚合物冻胶岩心驱油实验综合数据表

试验后从岩心夹持器中取出岩心，用刀沿纵向将其剖开，看到高渗透区域水驱程度高(结合图5所示)，剩余油主要集中在中低渗透区域，且低渗透区域偏多，许多地方基本没有动。用手摸岩心中的砂子，高渗透的砂子被冻胶粘连在一起，而低渗透的被油粘在一起，并没有冻胶溶液进入。这些剖面岩心直观的现象，在一般的填砂管活天然岩心实验中是没有办法做到的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种填砂管岩心制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将底部固定好下筛网的铝皮管置于上端敞口的管状模具内腔中，将分隔板放置于铝皮管内腔，使铝皮管内腔分隔成多个区域；

(2)将不同目数的砂子分多次分别倒入铝皮管的各分隔区域中，在砂子每次倒入分隔区域内进行振动、压实后，将分隔板上提至未有砂的地方，对准分隔区位置，重复上述倒入、振动、压实砂子、抽出分隔板的操作，直至砂子到了规定的铝皮管内腔位置；

(3)将铝皮管内腔上端固封好上筛网；

(4)将铝皮管中的砂子再次压实成型。

2.如权利要求1所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述步骤(1)中管状模具由管体和安装于管体下端的下端盖组成。

3.如权利要求2所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述管体由两个半圆管对接后通过连接件固定而成。

4.如权利要求1所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述步骤(1)中分隔板为至少一个可将铝皮管内腔分隔成至少两个区域的片状板或环状板。

5.如权利要求1所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述步骤(2)中砂子选用油田注水井返排的油层砂、石英砂或河沙，其经过除油、清洗和烘干后，用不同目数的筛网筛分出不同目数的砂子备用。

6.如权利要求5所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述砂子中包括粘土，所述粘土为高岭土、蒙脱土和伊利石土。

7.如权利要求1所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述步骤(3)中铝皮管的下端向内折有一圈下边沿，所述下筛网放置于下边沿上并通过重物压实镶嵌于铝皮管的内腔下端，所述上筛网设于铝皮管的内腔上端，并通过铝皮管上端向内折的一圈上边沿固封于铝皮管的内腔上端。

8.如权利要求7所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述上筛网和下筛网均由不锈钢材料制成，所述上筛网和下筛网的孔径为80-100目。

9.如权利要求1-8之一所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述上筛网、下筛网与砂子之间设有石英砂。

10.如权利要求9所述的填砂管岩心制作方法，其特征在于，所述模具支架包括放置于地面的本体，所述本体的上表面设有用于放置下端盖的凹槽。