CN106248712A - 岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法，所述造缝方法包括：获取岩心；筛选所述岩心，以确保所述岩心无明显的天然微裂缝；清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积V_p；所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱；烘干所述岩心；将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1‑3小时；关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱，解决了现有技术中获取微裂缝岩心的不确定性较大、开采效率低的技术问题。

Description

岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建 立方法及微裂缝岩心的制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别涉及岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法。

背景技术

岩石中流体的储集空间和渗流通道包括孔隙和裂缝两部分。根据已有裂缝划分标准，开度大于50微米的裂缝称为显裂缝，开度小于50微米的裂缝称为微裂缝。微裂缝是指沿矿物颗粒弱势胶结面或贯穿矿物颗粒的微米级裂缝，微裂缝通过肉眼很难观测到，只能通过显微镜、扫描电镜等技术手段进行研究。

在油气藏中，孔隙和裂缝是油气储集的空间也是油气渗流的通道，在油气田开发中具有重要意义。近年来，在超低渗、致密和页岩等非常规油气资源的开发过程中，相对于孔隙，裂缝作为油气渗流通道的重要作用日益凸显。目前已经针对性的形成了大规模体积压裂、水平井多级压裂等在油气藏中产生人工宏观显裂缝以提高非常规油气资源开发效果的储层改造特色技术。在储层改造过程中，通过人为手段在储层中形成宏观显裂缝的同时，也需要在储层中产生新的微裂缝或沟通原有微裂缝形成裂缝网络从而大幅提高开发效果。

目前微裂缝岩心来源有两类，一是来自现场取芯，但岩心数量稀少且价格昂贵，二是通过采集含有微裂缝的天然岩石露头制备微裂缝岩心，但该方式具有很大的不确定性，很难准确采集到实际需要的微裂缝密度的岩样。

发明内容

本发明提供岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法，解决了现有技术中获取微裂缝岩心主要依靠现场采集和钻井取心，不确定性较大、成本高、微裂缝密度难以精确测量及定量化控制的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种岩心中微裂缝的造缝方法，所述造缝方法包括：

获取岩心；

筛选所述岩心，以确保所述岩心无明显的天然微裂缝；

清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积V_p；

所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱；

烘干所述岩心；

将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1-3小时；

关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；

所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱。

优选的，所述所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心置于连续抽真空后的真空装置的真空腔中，向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理前的第一核磁共振T2谱。

优选的，所述所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心放入连续抽真空后的真空装置的真空腔中向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理后的第二核磁共振T2谱。

优选的，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以10-30℃/min加热速度对所述岩心加热至一预设温度；优选地，所述加热至预设温度是通过岩心温度场控制条件-微裂缝密度响应关系模型，根据需要制备的微裂缝岩心的微裂缝密度值φ_f计算得到的。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种岩心中的微裂缝密度的测量方法，所述测量方法包括：如权利要求1至4任一所述的造缝方法；其中所述岩心为直径d、长h的柱状岩心柱；

计算所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积A_start；

计算所述第二核磁共振T2谱的曲线积分面积A_end；

计算所述第二核磁共振T2谱与所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积差A_f，A_f＝A_end-A_start；

计算岩心的总体积V,计算公式为V＝πr²h，其中，r为d/2；

计算造缝处理产生的微裂缝密度φ_f，

基于同样的发明构思，本申请还提供一种岩心的微裂缝密度的模型建立方法，所述模型建立方法包括：上述测量方法；上述造缝方法；

获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

获取所述岩心的加热极限温度T_c；

根据所述第一回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用高温电阻炉自然冷却方式时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcair；

根据所述第二回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用室温蒸馏水中急速冷却时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcwater；

根据所述第一回归曲线和所述第二回归曲线，采用回归公式进行耦合，所述回归公式为：

${\mathrm{\&phi;}}_f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}{r}_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}& ({\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcair})\\ r_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}+r_3{T}^2+r_{4}T+r_5& ({\mathrm{\&phi;}}_{Tcair}<{\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcwater})\end{array}\right.;$

其中，φ_f(T)为在所述预设温度为T时，所述岩心的微裂缝密度；

r₁，r₂，r₃，r₄，r₅均为拟合系数。

优选的，所述获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至温度T₁₁，维持在该温度1-3小时；

关闭高温电阻炉，所述将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₁₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₁₂，T₁₃，T₁₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……；

对加热温度T₁₁，T₁₂……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……，进行回归，获取第一回归曲线。

优选的，获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至T₂₁温度，维持在该温度1-3小时；

关闭高温电阻炉，取出岩心，将所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₂₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₂₂，T₂₃，T₂₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……；

对加热温度T₂₁，T₂₂……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……，进行回归，获取第二回归曲线。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微裂缝岩心的制备方法，所述制备方法包括；权利要求6至8任一所述的模型建立方法；其中，所述微裂缝岩心的微裂缝密度为φ_f(T_n)；

根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_f(T_n)≤φ_Tcair时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续2小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在关闭后的所述高温电阻炉内自然冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微裂缝岩心的制备方法，所述制备方法包括；上述所述的模型建立方法；其中，所述微裂缝岩心的微裂缝密度为φ_f(T_n)；

根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_Tcair<φ_f(T_n)≤φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心；优选地，

当φ_f(T_n)>φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至极限温度T_c，并在所述温度T_c下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，将岩心多次重复加热后室温蒸馏水中极速冷却过程，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

本申请有益效果如下：

本申请提供岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法，通过控制岩心温度变化在岩心中产生微裂缝的造缝方法；对岩心造缝处理前后进行核磁共振测试，并建立测得T2谱与微裂缝密度之间对应关系，实现微裂缝密度的精确测量；通过实测数据得到温度控制条件与微裂缝密度关系曲线，对所述温度控制条件与微裂缝密度关系曲线进行回归得到回归公式和相关回归系数，进而得到所需控制温度与微裂缝密度之间的定量化关系，解决了如何在岩心中产生微裂缝，如何定量化控制微裂缝密度和如何实现微裂缝密度的精确测量的技术问题，达到了岩心微裂缝制备方法简单明确、定量化、可操作性强的特点，为微裂缝室内试验的研究提供了良好的基础；

进一步地，本申请解决了现有技术中获取微裂缝岩心主要依靠现场采集和钻井取心，不确定性较大、成本高、微裂缝密度难以精确测量及定量化控制的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例；

图1为本申请一较佳实施方式微裂缝岩心的造缝方法的流程图；

图2为本申请又一较佳实施方式微裂缝岩心的微裂缝密度测量方法的流程图；

图3为本申请又一较佳实施方式微裂缝岩心的模型建立方法的流程图；

图4为岩心微裂缝密度与加热温度的示意图；

图5为本申请中第一核磁共振T2谱的示意图；

图6为本申请中第二核磁共振T2谱的示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种微裂缝岩心的造缝方法、微裂缝岩心的微裂缝密度测量方法及微裂缝岩心的制备方法，解决了现有技术中获取微裂缝岩心的不确定性较大、开采效率低的技术问题，达到了提高获取微裂缝岩心效率高的技术效果。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

实施例一

本申请提供一种微裂缝岩心的造缝方法，解决了现有技术中获取微裂缝岩心主要依靠现场采集和钻井取心，不确定性较大、成本高、微裂缝密度难以精确测量及定量化控制的技术问题，请参阅图1，所述造缝方法包括如下步骤：

步骤110，获取岩心；

其中，所述步骤110中获取岩心具体包括：获取岩样；在所述岩样上钻取直径d的岩心柱，并切割成长h的柱状岩心；

优选的，所述岩心具体为直径d为2.5cm，长10cm的柱状岩心。

步骤120，筛选所述岩心，以确保所述岩心无明显的天然微裂缝；

其中，所述步骤120中所述筛选所述岩心，具体包括对所述岩心进行CT成像扫描，观察，以保证岩心内无明显的天然微裂缝。

其中步骤120后还包括分析所述岩心的加热温度上限。

所述分析所述岩心的加热温度上限主要是根据岩石矿物组成，分析其热敏感性以确定所述岩心的加热温度上限。

步骤130，清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积V_p；

其中，步骤130中所述获取所述岩心的孔隙体积V_p可以采用饱和称重法对所述岩心的孔隙体积V_p进行测量。

步骤140，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱；

其中，所述步骤140中，所述获取所述岩心的第一核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心置于连续抽真空后的真空装置的真空腔中，向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理前的第一核磁共振T2谱。

步骤150，烘干所述岩心；

步骤160，将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1-3小时；

其中，所述步骤160中所述预设加热速度具体为10-30℃/min。优选的，所述加热速度具体为20℃/min。过快的加热速度会在岩心中产生宏观裂缝，导致岩心宏观结构的破坏。岩心需要经过足够长时间加热才能够保证岩心内外各个部位都达到预设温度，岩心中矿物颗粒之间或矿物颗粒内部充分开裂，达到造缝的效果。岩心维持在预设温度一段时间，岩心内部热应力差得到充分释放，在岩心内部产生微裂缝。之后岩心内部热应力达到平衡，在不改变加热温度的前提下继续延长加热时间不会在岩心内部产生热应力差。所述预设温度是根据需要所述岩心的微裂缝密度值与温度的关系来获得的。

通过将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1-3小时，以完成对岩心加热处理。优选的，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续2小时

步骤170，关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；

其中，步骤170中采用关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温，两种冷却方式的选择主要是根据需要所述岩心的微裂缝密度值等来确定。

步骤180，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱；

其中，所述步骤180中，所述获取所述岩心的第一核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心放入连续抽真空后的真空装置的真空腔中向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理后的第二核磁共振T2谱。

实施例二

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微裂缝岩心的微裂缝密度的测量方法，所述测量方法包括：上述造缝方法；所述岩心为直径d、长h的柱状岩心柱；请参阅图2，所述测量方法还包括如下步骤：

步骤210，计算所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积A_start；

步骤220，计算所述第二核磁共振T2谱的曲线积分面积A_end；

步骤230，计算所述第二核磁共振T2谱与所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积差A_f，A_f＝A_end-A_start；

步骤240，计算岩心的总体积V,计算公式为V＝πr²h；其中，r＝d/2；

步骤250，计算造缝处理产生的微裂缝密度φ_f，

岩心的微裂缝密度是用于评价岩石中微裂缝的发育程度，本申请提供的微裂缝岩心的微裂缝密度的测量方法解决了现有技术中对岩石中微裂缝的评价不确定性大且检测过程对岩样有损伤的技术问题。具体的，现有技术中采用的是通过线密度和面密度两个指标来对其进行定量化描述。线密度是指微裂缝与垂直单位测线的交点数，通过对岩石进行切片之后选取单位测线并统计与该测线相交的微裂缝交点数来实现。面密度是指单位面积内微裂缝的长度，一般情况下，采用面积统计法测量微裂缝的面密度，即在显微镜下测量得到的微裂缝的总长度与实验薄片的总面积的比值。线密度和面密度是在一维和二维空间内对微裂缝发育规模进行的半定量化描述。线密度和面密度仅仅是对单个或若干个岩石切片中微裂缝的统计结果，不能够完全准确的反映整个岩石中的微裂缝发育情况。同时，在岩石切片制作过程中切割对岩石结构产生破坏而产生的人工微裂缝也会对微裂缝密度的检测结果产生影响，且岩石切片后破坏了岩石完整性影响其后续使用。因此，线密度和面密度两种微裂缝密度检测方法只是半定量化的检测方法，检测结果具有很大的不确定性且检测过程对岩样有损伤。

进一步的，本申请采用将岩心孔隙和微裂缝置于饱和蒸馏水中，通过核磁共振检测岩心中蒸馏水的体积，从而得到岩心中孔隙和微裂缝的体积。并通过检测岩心微裂缝造缝处理前后饱和水体积的变化反演出岩心中微裂缝体积的变化，以实现三维岩心中微裂缝密度定量化检测。本申请提供的微裂缝岩心的微裂缝密度的测量方法能够实现对岩心中微裂缝密度的定量化检测，同时对岩心结构不产生破坏，检测后岩心可以继续使用，达到了准确高效的无损检测的技术效果。

实施例三

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微裂缝岩心的模型建立方法，所述模型建立方法包括：上述岩心微裂缝密度的测量方法；所述岩心微裂缝密度的测量方法与上述测量方法的内容相同，在此不再详述；

所述微裂缝岩心的模型建立方法是根据所述岩心加热温度和冷却方式与所述岩心中产生的微裂缝密度的定量化关系；

具体的，请参阅图3，所述模型建立方法具体包括：

步骤S310，获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

其中，所述步骤S310中所述获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至预设温度T₁₁，维持在该温度1-3小时；过快的加热速度会在岩心中产生宏观裂缝，导致岩心宏观结构的破坏。岩心需要经过足够长时间加热才能够保证岩心内外各个部位都达到预设温度，岩心中矿物颗粒之间或矿物颗粒内部充分开裂，达到造缝的效果。岩心维持在预设温度一段时间，岩心内部热应力差得到充分释放，在岩心内部产生微裂缝。之后岩心内部热应力达到平衡，在不改变加热温度的前提下继续延长加热时间不会在岩心内部产生热应力差。

关闭高温电阻炉，所述将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₁₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₁₂，T₁₃，T₁₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……；

对加热温度T₁₁，T₁₂，T₁₃，T₁₄……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₁₁，φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……，进行回归，获取第一回归曲线。

步骤S320，获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

所述步骤S320中，获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至T₂₁温度，维持在该温度2小时；岩心需要经过足够长时间加热才能够保证岩心内外各个部位都达到预设温度，岩心中矿物颗粒之间或矿物颗粒内部充分开裂，达到造缝的效果。岩心维持在预设温度一段时间，岩心内部热应力差得到充分释放，在岩心内部产生微裂缝。之后岩心内部热应力达到平衡，在不改变加热温度的前提下继续延长加热时间不会在岩心内部产生热应力差。

关闭高温电阻炉，取出岩心，将所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₂₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₂₂，T₂₃，T₂₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……；

对加热温度T₂₁，T₂₂，T₂₃，T₂₄……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₂₁，φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……，进行回归，获取第二回归曲线。

步骤S330，获取所述岩心的加热极限温度T_c；

其中，所述步骤S330中所述岩心的加热极限温度T_c，具体为根据所述第一回归曲线和所述第二回归曲线中，随着加热温度升高，微裂缝密度逐渐增大，当加热温度超过T_c时，微裂缝密度转而减小，这是由于岩心加热导致部分矿物颗粒热熔造成的，把这一转折温度定义为岩心加热的极限温度T_c。

对岩心进行加热处理时不能超过极限温度T_c，以防止岩心矿物颗粒热熔现象的发生。

步骤S340，根据所述第一回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用高温电阻炉自然冷却方式时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcair；

步骤S350，根据所述第二回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用室温蒸馏水中急速冷却时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcwater；

步骤S360，根据所述第一回归曲线和所述第二曲线，采用回归公式进行耦合，所述回归公式为：

${\mathrm{\&phi;}}_f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}{r}_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}& ({\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcair})\\ r_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}+r_3{T}^2+r_{4}T+r_5& ({\mathrm{\&phi;}}_{Tcair}<{\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcwater})\end{array}\right.;$

其中，φ_f(T)为在所述预设温度为T时，所述岩心的微裂缝密度；

r₁，r₂，r₃，r₄，r₅均为拟合系数。

实施例四

基于同样的发明构思，本申请还提供一种微裂缝岩心的制备方法，所述制备方法包括；上述的模型建立方法；其中，所述微裂缝岩心的微裂缝密度为φ_f(T_n)；所述制备方法的主要思路是根据上述微裂缝密度的模型建立方法，获取与岩心待制备的微裂缝密度φ_n对应的加热时的预设温度T_n，根据预设温度T_n及选取冷却方式来使岩心获得特定的微裂缝密度φ_f(T_n)。

其中，微裂缝岩心的制备方法包括：

步骤410，根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_f(T_n)≤φ_Tcair时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在关闭后的所述高温电阻炉内自然冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心；优选的，将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度20℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续2小时，所述岩心在关闭后的所述高温电阻炉内自然冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

和/或，微裂缝岩心的制备方法还包括：

步骤S420，根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_n对应的预设温度T_n；

当φ_Tcair<φ_f(T_n)≤φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。优选的，将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度20℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续2小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

和/或，微裂缝岩心的制备方法还包括：

步骤S430，根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_f(T_n)>φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至极限温度T_c，并在所述温度T_c下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，将岩心多次重复加热后室温蒸馏水中极速冷却过程，得到微裂缝密度φ_n的微裂缝岩心。优选的，将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度20℃/min对所述岩心加热至极限温度T_c，并在所述温度T_c下持续2小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，将岩心多次重复加热后室温蒸馏水中极速冷却过程，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

本申请提供的微裂缝岩心的制备方法，通过回归公式与实测数据拟合计算得出回归公式中的拟合系数，进而得到所需控制温度与微裂缝密度之间的关系，解决了如何岩心微裂缝定量化、可操作性强的技术问题，为微裂缝室内试验的研究提供了良好的基础，其中，采用本申请提供的微裂缝岩心的制备方法制备的微裂缝岩心的误差<10％。

例一

本实施例中采集的是吉林油田细砂岩岩样，对微裂缝岩心的制备方法具体包括如下步骤：

S11，获取岩心；在采集的岩样中钻取直径2.5cm的岩心柱，并切割成长10cm的柱状岩心；

S12，筛选所述岩心；对岩心进行CT成像扫描，确定所采用的岩心内无明显天然微裂缝。

S13，清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积V_p；

S14，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱，请参阅图5；

S15，烘干所述岩心；

S16，将所述岩心置于高温电阻炉中，以20℃/min加热速度对所述岩心加热至674℃，并在该温度下持续2小时；

S17，关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；

S18，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱，请参阅图6；

S21，计算所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积A_start；

S22，计算所述第二核磁共振T2谱的曲线积分面积A_end；

S23，计算所述第二核磁共振T2谱与所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积差A_f，A_f＝A_end-A_start；

S24，计算岩心的总体积V,计算公式为V＝πr²h；

S25，计算造缝处理产生的微裂缝密度φ_f，

S31，获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，所述第一回归曲线见图4中高温电阻炉中自然冷却方式曲线。

S32，获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，所述第二回归曲线见图4中室温蒸馏水中急速冷却方式曲线。

S33，获取所述岩心的加热极限温度T_c

根据所述第一回归曲线和所述第二回归曲线，由图4得到所述岩心T_c为847℃；

S34，根据所述第一回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用高温电阻炉自然冷却方式时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcair；本实施方式中φ_Tcair＝5.09％

S35，根据所述第二回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用室温蒸馏水中急速冷却时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcwater；本实施方式中φ_Tcwater＝10.91％。

S36，根据所述第一回归曲线和所述第二曲线，采用回归公式进行耦合

${\mathrm{\&phi;}}_f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}{r}_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}& ({\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcair})\\ r_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}+r_3{T}^2+r_{4}T+r_5& ({\mathrm{\&phi;}}_{Tcair}<{\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcwater})\end{array}\right.;$

其中，φ_f(T)为在所述预设温度为T时，所述岩心的微裂缝密度；

r₁，r₂，r₃，r₄，r₅均为为拟合系数；

拟合后，计算得出r₁为0.0509，r₂为283²，r₃为4.96×10^-7，r₄为-5.97×10^-7，r₅为0.208，得出拟合后的回归公式为：

${\mathrm{\&phi;}}_f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}0.0509e^{\frac{-{(T-847)}^2}{{283}^2}}& ({\mathrm{\&phi;}}_f\&le;5.09\%)\\ 0.0509e^{\frac{-{(T-847)}^2}{{283}^2}}+4.96\&times;{10}^{-7}{T}^2-5.97\&times;{10}^{-4}T+0.208& (5.09\%<{\mathrm{\&phi;}}_f\&le;10.91\%)\end{array}\right.$

S36，根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

本实施方式中所需要制备的微裂缝岩心的微裂缝密度φ_f(T_n)为8.7％，通过代入公式计算得到T_n为760℃。

S37，将所述岩心置于高温电阻炉中，以20℃/min加热速度对所述岩心加热至温度760℃，并在所述预设温度下持续2小时，冷却至室温。

其中，由于所需要制备的微裂缝岩心的微裂缝密度φ_f(T_n)为8.7％，5.09％<8.7％<10.91％,故，所述冷却至室温具体为所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

本申请有益效果如下：

本申请提供岩心中微裂缝的造缝方法、微裂缝密度的测量方法和模型建立方法及微裂缝岩心的制备方法，通过控制岩心温度变化在岩心中产生微裂缝的造缝方法；对岩心造缝处理前后进行核磁共振测试，并建立测得T2谱与微裂缝密度之间对应关系，实现微裂缝密度的精确测量；通过实测数据得到温度控制条件与微裂缝密度关系曲线，对所述温度控制条件与微裂缝密度关系曲线进行回归得到回归公式和相关回归系数，进而得到所需控制温度与微裂缝密度之间的定量化关系，解决了如何在岩心中产生微裂缝，如何定量化控制微裂缝密度和如何实现微裂缝密度的精确测量的技术问题，达到了岩心微裂缝制备方法简单明确、定量化、可操作性强的特点，为微裂缝室内试验的研究提供了良好的基础；

进一步地，本申请解决了现有技术中获取微裂缝岩心主要依靠现场采集和钻井取心，不确定性较大、成本高、微裂缝密度难以精确测量及定量化控制的技术问题。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种岩心中微裂缝的造缝方法，其特征在于，所述造缝方法包括：

获取岩心；

筛选所述岩心，以确保所述岩心无明显的天然微裂缝；

清洗、烘干所述岩心，获取所述岩心的孔隙体积V_p；

所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱；

烘干所述岩心；

将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度T，并在所述预设温度下持续1-3小时；

关闭高温电阻炉，将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；或，将所述岩心置入室温蒸馏水中急速冷却至室温；

所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱。

2.如权利要求1所述的造缝方法，其特征在于，所述所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第一核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心置于连续抽真空后的真空装置的真空腔中，向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理前的第一核磁共振T2谱。

3.如权利要求1所述的造缝方法，其特征在于，所述所述岩心饱和蒸馏水，获取所述岩心的第二核磁共振T2谱，具体包括：

将所述岩心放入连续抽真空后的真空装置的真空腔中向所述真空腔中注入蒸馏水以浸没所述岩心，静置；

取出所述岩心，去除所述岩心表面上的蒸馏水；

将所述岩心置入核磁共振仪测造缝处理后的第二核磁共振T2谱。

4.如权利要求1所述的造缝方法，其特征在于，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至一预设温度，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以10-30℃/min加热速度对所述岩心加热至一预设温度；优选地，所述加热至预设温度是通过岩心温度场控制条件-微裂缝密度响应关系模型，根据需要制备的微裂缝岩心的微裂缝密度值φ_f计算得到的。

5.一种岩心中的微裂缝密度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：如权利要求1至4任一所述的造缝方法；其中所述岩心为直径d、长h的柱状岩心柱；

计算所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积A_start；

计算所述第二核磁共振T2谱的曲线积分面积A_end；

计算所述第二核磁共振T2谱与所述第一核磁共振T2谱的曲线积分面积差A_f，A_f＝A_end-A_start；

计算岩心的总体积V,计算公式为V＝πr²h，其中，r为d/2；

计算造缝处理产生的微裂缝密度φ_f，

6.一种岩心的微裂缝密度的模型建立方法，其特征在于，所述模型建立方法包括：权利要求5所述的测量方法；权利要求1至4所述的造缝方法；

获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系；

获取所述岩心的加热极限温度T_c；

根据所述第一回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用高温电阻炉自然冷却方式时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcair；

根据所述第二回归曲线，获取所述岩心在加热极限温度T_c时采用室温蒸馏水中急速冷却时所述岩心的最高微裂缝密度φ_Tcwater；

根据所述第一回归曲线和所述第二回归曲线，采用回归公式进行耦合，所述回归公式为：

${\mathrm{\&phi;}}_f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}{r}_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}& ({\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcair})\\ r_1{e}^{\frac{-{(T-T_c)}^2}{r_2^2}}+r_3{T}^2+r_{4}T+r_5& ({\mathrm{\&phi;}}_{Tcair}<{\mathrm{\&phi;}}_f\&le;{\mathrm{\&phi;}}_{Tcwater})\end{array}\right.;$

其中，φ_f(T)为在所述预设温度为T时，所述岩心的微裂缝密度；

r₁，r₂，r₃，r₄，r₅均为拟合系数。

7.如权利要求6所述的模型建立方法，其特征在于，所述获取第一回归曲线，在所述岩心采用高温电阻炉中自然冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至温度T₁₁，维持在该温度1-3小时；

关闭高温电阻炉，所述将所述岩心在所述高温电阻炉中自然冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₁₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₁₂，T₁₃，T₁₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……；

对加热温度T₁₁，T₁₂……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₁₂，φ₁₃，φ₁₄……，进行回归，获取第一回归曲线。

8.如权利要求7所述的模型建立方法，其特征在于，获取第二回归曲线，在所述岩心采用室温蒸馏水中急速冷却方式时，获取所述岩心加热温度与所述岩心中产生的微裂缝密度的关系，具体包括：

用高温电阻炉将所述岩心以10-30℃/min速度从室温20℃加热至T₂₁温度，维持在该温度1-3小时；

关闭高温电阻炉，取出岩心，将所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却至室温；

采用所述微裂缝密度的测量方法测量和计算加热处理后岩心中产生的微裂缝密度φ₂₁；

更换所述岩心，重复上述步骤，依次将岩心加热至T₂₂，T₂₃，T₂₄……温度后冷却，分别测量并计算岩心中产生的微裂缝密度φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……；

对加热温度T₂₁，T₂₂……及与其对应的所述岩心的微裂缝密度φ₂₂，φ₂₃，φ₂₄……，进行回归，获取第二回归曲线。

9.一种微裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括；权利要求6至8任一所述的模型建立方法；其中，所述微裂缝岩心的微裂缝密度为φ_f(T_n)；

根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_f(T_n)≤φ_Tcair时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续2小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在关闭后的所述高温电阻炉内自然冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。

10.一种微裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括；权利要求6至8任一所述的模型建立方法；其中，所述微裂缝岩心的微裂缝密度为φ_f(T_n)；

根据耦合后的所述回归公式，计算所述岩心与微裂缝密度为φ_f(T_n)对应的预设温度T_n；

当φ_Tcair<φ_f(T_n)≤φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至温度T_n，并在所述温度T_n下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心；优选地，

当φ_f(T_n)>φ_Tcwater时，所述将所述岩心置于高温电阻炉中，以一预设加热速度对所述岩心加热至温度T_n，并在所述预设温度下持续1-3小时，冷却至室温，具体为：

将所述岩心置于高温电阻炉中，以加热速度10-30℃/min对所述岩心加热至极限温度T_c，并在所述温度T_c下持续1-3小时，所述岩心在室温蒸馏水中极速冷却，将岩心多次重复加热后室温蒸馏水中极速冷却过程，得到微裂缝密度φ_f(T_n)的微裂缝岩心。