CN105973679B

CN105973679B - 一种人造裂缝岩心制作方法

Info

Publication number: CN105973679B
Application number: CN201610566936.XA
Authority: CN
Inventors: 谢坤; 卢祥国; 刘进祥; 葛嵩; 吕金龙; 王威; 曹豹; 曹伟佳; 张宝岩
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2036-07-19
Also published as: CN105973679A

Abstract

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种人造裂缝岩心制作方法。其步骤为1、组装模具；2、配料；3、拌砂；4、多次装模、铺设淀粉材质隔层及压制成型；5、加热固化；6、切割或取芯；7、烘干；8、渗透率测试；9、抽真空饱和含降解酶水溶液及加热浸泡；10、二次烘干；11、二次渗透率测试。本发明的优点为简化了现有裂缝岩心制作方法的操作步骤；很好地解决了裂缝贯穿程度、开度和裂缝分布位置可控的问题；造缝过程无需施加外力造缝，不存在安全隐患；岩心重复性优良；淀粉材质隔层被降解酶分解后为小分子，不污染岩心；淀粉材质隔层来源广，价格低廉，造缝过程对设备要求和人员操作要求低，极大地降低了裂缝岩心的制作成本。

Description

一种人造裂缝岩心制作方法

技术领域：

本发明属于油藏开发技术领域，具体涉及一种人造裂缝岩心制作方法。

背景技术：

近年来，常规油气资源的可采储量和新增探明储量逐年递减，非常规油气资源的开发受到了石油科技工作者的高度重视，其中低渗透油气藏因其巨大的开发潜力成为了油田开发工作的热点。与常规油气藏相比，低渗透油气藏物性较差，常规注采工艺难以满足生产需求，因此低渗透油气藏开发前往往需对其实施压裂，通过在储层产生裂缝，改善储层油气渗流能力，进而提高油气采收率。由于现场实践需要相关实验研究提供理论基础，所以开展室内裂缝岩心渗流能力以及相关影响影响因素实验研究对各项参数进行优化是十分有必要的，且室内实验需要大量裂缝岩心。目前，人造裂缝岩心的制作工艺采用的造缝手段主要包括：①水力切割造缝；②三轴向岩石力学仪施加外力造缝；③在岩心压制过程中，加入石蜡层，随后用高温融化石蜡层，产生裂缝；④在岩心压制过程中，加入锌片层，随后通过加热使锌片层气化，产生裂缝，其中工艺①和②存在操作麻烦、裂缝形态和裂缝位置分布位置控制困难的缺点，工艺③中石蜡融化后为高黏流体，不能完全排出裂缝，会对基质岩心造成污染；工艺④中锌片隔层成本高，且气化温度高，对人员操作及设备要求较高，从而造成实验研究中无法准确反映各因素对油气藏生产过程的影响。

发明内容：

本发明在于克服了背景技术中现有裂缝岩心制作工艺存在操作麻烦、裂缝形态和裂缝位置分布位置控制困难的问题，提供一种人造裂缝岩心制作方法。该人造裂缝岩心制作方法，简化了现有裂缝岩心制作方法的操作步骤，很好地解决了裂缝贯穿程度、开度和裂缝分布位置可控的问题，满足相关裂缝油气藏室内实验研究需求。

本发明采用的技术方案为：一种人造裂缝岩心制作方法，该制作方法步骤如下：

步骤一、组装模具：模具由侧板、端板、底板和压板组成方形模具；

步骤二、配料：裂缝岩心制作物料包括石英砂和胶结物，石英砂和胶结物按照重量百分比配比，其中石英砂为80％～90％，胶结物为10％～20％；

步骤三、拌砂：依据裂缝岩心的渗透率，在石英砂搅拌均匀后，将配制胶结物所需的成分进行分别称量，并混合后倒入石英砂中进行搅拌及过筛，搅拌合格后的制作裂缝岩心的石英砂混合料的总重量设为m；

步骤四、多次装模、铺设淀粉材质隔层及压制成型：

(1)、根据裂缝岩心的设计厚度h、裂缝设计条数n(n＝1、2、3┅)、纵向上从下至上裂缝距岩心底面高度d_i(i＝1、2、3┅)以及淀粉材质隔层的铺设位置将石英砂混合料分成(n+1)份数，每一份石英砂混合料的重量依次为m₁＝(d₁/h)*m、m₂＝[(d₂-d₁)/h]*m、┅、m_n＝[(d_n-d_n-1)/h]*m、m_n+1＝m-(m₁+┅+m_n)；

(2)、用丙酮将模具内侧擦拭干净，将(1)中第一份石英砂混合料装入到模具中，然后使用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动，此间还需不断调整刮砂板深度，直到石英砂混合料均匀分布为止，最后通过压板将石英砂混合料压实，将填装好的模具置于压力试验机上压制成型，调整模具位置，使其保持在压力机承压板中心线上，然后缓慢升压，稳压15min后卸压；

(3)、根据岩心裂缝的设计宽度、开度、贯穿程度孔位置，将淀粉材质隔层平铺在已压好的岩心上；

(4)、将(1)中第二份石英砂混合料装入工艺(3)的模具内，重复(2)和(3)的制作工艺；

(5)、将(n+1)份的石英砂混合料依次重复进行(2)～(4)的制作工艺；

步骤五、加热固化：将压制成型后的块状岩心放入烘箱内，在85℃的条件下恒温6～8h进行固化；

步骤六、切割或取芯：若目标岩心为长条状岩心，按照设计岩心尺寸对烘箱取出的块状岩心进行切割，若目标岩心为圆柱状岩心，则首先将块状岩心按照设计岩心长度进行切割，随后从侧面用取芯钻头进行取芯；

步骤七、烘干：将切割或取芯的岩心放入烘箱内烘干，烘干温度为65℃，烘干切割或取芯过程中残留于岩心表面的水；

步骤八、渗透率测试：采用渗透率测试装置测试岩心的渗透率；

步骤九、抽真空饱和含降解酶水溶液及加热浸泡：将岩心放入盛有降解酶水溶液的容器中，再将容器放入真空箱中，抽真空12小时使含降解酶水溶液进入岩心，待饱和过程完成后，取出真空箱中容器，将容器放置于70℃烘箱中烘烤48小时，加热条件下的淀粉材质隔层被降解酶分解为多糖小分子，进入水溶液，产生裂缝；

步骤十、二次烘干：取出加热浸泡后的裂缝岩心，放置于烘箱内烘干，烘干温度为85℃，烘干全部水分；

步骤十一、二次渗透率测试：采用渗透率测试装置测试裂缝岩心的渗透率。

所述的淀粉材质隔层是由淀粉、明胶及卵磷脂混合制成的淀粉纸，其可被降解酶水分解为多糖小分子。

所述的降解酶为耐高温的α-淀粉酶。

本发明的有益效果：该人造裂缝岩心制作方法，与现有的制作方法相比，其主要优点如下：

(1)、简化了现有裂缝岩心制作方法的操作步骤，提高了工作效率。

(2)、很好地解决了裂缝贯穿程度、开度和裂缝分布位置可控的问题。

(3)、造缝过程无需施加外力造缝，不存在安全隐患，有效地保障了操作人员的人身安全。

(4)、岩心重复性优良。

(5)、淀粉材质隔层被降解酶分解后为小分子，不污染岩心。

(6)、淀粉材质隔层来源广，价格低廉，造缝过程对设备要求和人员操作要求低，极大地降低了裂缝岩心的制作成本。

附图说明：

图1是本发明中淀粉材质隔层铺设位置示意图。

图2是本发明中裂缝岩心的切割示意图。

具体实施方式：

参照图1和图2，一种人造裂缝岩心制作方法，其具体实施步骤如下：

步骤一、组装模具：模具由侧板、端板、底板和压板组成方形模具，方形模具为底板上部四周置有两个相对的侧板及端板，两个相对的侧板及端板上布置有压板；其中侧板和端板为钢制，底板为电木板，压板为高密度板，2个侧板由螺栓连接；方形钢制模具几何尺寸为长×宽×高＝32cm×32cm×10cm；

步骤二、配料：在确定岩心基质渗透率为0.1mD后，依据岩心渗透率确定石英砂用量和胶结物用量比例分别为90％和10％；

步骤三、拌砂：将3500克石英砂搅拌均匀后，再将216.05克的环氧树脂、54.01克的邻苯二甲酸二丁酯、10.8克的乙二胺及108.02克的丙酮混合制备成胶结物后倒入石英砂中，搅拌及过筛，搅拌合格后的石英砂混合料为制作裂缝岩心的主要材料，其中石英砂粒度组成百分数见下表：

石英砂粒度组成百分数表

粒径(mm)	0.25～0.2	0.2～0.15	0.15～0.1	0.1～0.05	0.05～0.01
						百分比(％)	1.0	8.0	42.0	41.0	8.0

步骤四、多次装模、铺设淀粉材质隔层及压制成型：

(1)、根据裂缝岩心的设计尺寸：长×宽×高＝30cm×4.5cm×4.5cm、裂缝设计条数3条和纵向上从下至上裂缝距岩心底面高度d₁＝1.5cm、d₂＝2.5cm和d₃＝3.5cm，将石英砂混合料分成4份数，每一份石英砂混合料的重量依次为m₁＝1296.30克、m₂＝864.20克、m₃＝864.20克、m₄＝864.20克；

(2)、用丙酮将模具内侧擦拭干净，将(1)中第一份m₁＝1296.30克的石英砂混合料装入到模具中，然后使用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动，此间还需不断调整刮砂板深度，直到石英砂混合料均匀分布为止，最后通过压板将石英砂混合料压实，将填装好的模具置于压力试验机上压制成型，调整模具位置，使其保持在压力机承压板中心线上，然后缓慢升压至设计值，稳压15min后卸压；

(3)、根据裂缝设计宽度4.5cm、厚度50μm和贯穿程度1/3(10cm)，将设计尺寸为长×宽×高＝10cm×30cm×50μm的淀粉材质隔层平铺于已压好的岩心中心位置；

(4)、将(1)中第二份m₂＝864.20克的石英砂混合料装入工艺(3)的模具内，重复(2)和(3)的制作工艺；

(5)、将(1)中第三份m₃＝864.20克的石英砂混合料装入工艺(4)的模具内，重复(2)和(3)的制作工艺；

(6)、将(1)中第四份m_4＝864.20克的石英砂混合料装入工艺(5)的模具内，重复(2)和(3)的制作工艺；

步骤六、切割：取出烘箱中的岩心，根据目标岩心尺寸长×宽×高＝30cm×4.5cm×4.5cm，对岩心进行切割，即可获得7块裂缝岩心；

步骤七、烘干：将切割的岩心放入烘箱内烘干，烘干温度为65℃，烘烤时间为5小时，烘干切割过程中残留于岩心表面的水；

步骤九、抽真空饱和含降解酶水溶液及加热浸泡：将岩心放入盛有降解酶水溶液的容器中，再将容器放入真空箱中，抽真空12小时使含降解酶水溶液进入岩心，待饱和过程完成后，取出真空箱中容器，将容器放置于70℃烘箱中烘烤48小时，加热条件下的淀粉材质隔层被降解酶分解为多糖小分子，进入水溶液，产生裂缝，其中降解酶为耐高温的α-淀粉酶，浓度为0.1％；

所述的降解酶为耐高温的α-淀粉酶。

所述的多次装模、铺设淀粉材质隔层及压制成型工序，主要是实现对裂缝形态、数量、贯穿程度、开度及裂缝分布位置的控制；

无裂缝岩心渗透率与裂缝岩心渗透率对比表

岩心	裂缝条数	贯穿程度	裂缝位置	渗透率(mD)
					无裂缝岩心	—	—	—	0.094
裂缝岩心	3	1/3	岩心中部	0.732

Claims

1.一种人造裂缝岩心制作方法，其特征在于：该制作方法步骤如下：

步骤二、配料：裂缝岩心制作物料包括石英砂和胶结物，石英砂和胶结物按照重量百分比配比，其中石英砂为80%~90%，胶结物为10%~20%；

步骤三、拌砂：依据裂缝岩心的渗透率，在石英砂搅拌均匀后，将配制胶结物所需的成分进行分别称量，并混合后倒入石英砂中进行搅拌及过筛，搅拌合格后用于制作裂缝岩心的石英砂混合料的总重量设为m；

步骤四、多次装模、铺设淀粉材质隔层及压制成型：

（1）、根据裂缝岩心的设计厚度h、裂缝设计条数n（n=1、2、3┅）、纵向上从下至上裂缝距岩心底面高度d_i（i=1、2、3┅）以及淀粉材质隔层的铺设位置将石英砂混合料分成（n+1）份数，每一份石英砂混合料的重量依次为m₁=(d₁/h)*m、m₂=[（d₂-d₁）/h]*m、┅、m_n=[(d_n-d_n-1）/h]*m、m_n+1=m-(m₁+ ┅ +m_n)；

（2）、用丙酮将模具内侧擦拭干净，将（1）中第一份石英砂混合料装入到模具中，然后使用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动，此间还需不断调整刮砂板深度，直到石英砂混合料均匀分布为止，最后通过压板将石英砂混合料压实，将填装好的模具置于压力试验机上压制成型，调整模具位置，使其保持在压力机承压板中心线上，然后缓慢升压，稳压15min后卸压；

（3）、根据岩心裂缝的设计宽度、开度、贯穿程度孔位置，将淀粉材质隔层平铺在已压好的岩心上；

（4）、将（1）中第二份石英砂混合料装入工艺（3）的模具内，重复（2）和（3）的制作工艺；

（5）、将（n+1）份的石英砂混合料依次重复进行（2）～（4）的制作工艺；

2.根据权利要求1所述的一种人造裂缝岩心制作方法，其特征在于：所述的淀粉材质隔层是由淀粉、明胶及卵磷脂混合制成的淀粉纸，其可被降解酶水分解为多糖小分子。

3.根据权利要求1所述的一种人造裂缝岩心制作方法，其特征在于：所述的降解酶为耐高温的α-淀粉酶。