CN106324223A - 一种高渗条带岩心模型以及制作方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种高渗条带岩心模型以及制作方法和装置。主要目的在于提供一种可模拟矿场实际高渗条带的岩心模型以及制作的方法以便正确的指导矿场实验。其特征在于：利用填砂管焊接定型模拟实际矿场中的高渗条带的分布位置及形状，然后向定型的填砂管装入搓好的石英砂与树脂混合物制作与矿场高渗条带渗透率孔隙度相同的模拟高渗条带。能够准确的模拟高渗条带的渗透率、孔隙度等一系列参数，克服目前关于高渗条带严重失真的问题，制作简单，成本低，能够满足室内实验高精度模拟的实际需要，从而正确的指导矿场实验。

Description

一种高渗条带岩心模型以及制作方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在油气田开发提高采收率领域模拟油藏情况的岩心制备方法与装置，尤其涉及到一种高渗条带岩心模型以及制作方法和装置，来模拟矿场的实际高渗条带。

背景技术

在石油开采的注水油田开发后期，对高渗层条带的监测研究对于剩余油的预测、开发方案的调整和实施提高采收率措施都有重要意义。矿场试验均以室内实验为先导，室内实验如何有效模拟高渗条带等优势通道，目前还存在一些问题：普通的岩心制作工艺不能准确的模拟现场高渗条带的分布位置及形状，便会产生不能准确的模拟水在高渗条带中的流动以及驱替压力不准确等一系列问题。弱胶结高渗疏松砂岩岩心制作也存在不能很好的模拟高渗条带位置的问题，而且制作的岩心渗透率范围有限，不能准确的模拟现场地层。目前的高渗条带的岩心制作工艺还存在很多问题，不能有效的模拟实际的高渗条带的岩心，不能正确的指导矿场实验。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种高渗条带岩心模型以及制作方法和装置，主要利用填砂管焊接定型模拟实际矿场中的高渗条带的分布位置及形状，然后向定型的填砂管装入搓好的石英砂与树脂混合物制作与矿场高渗条带渗透率孔隙度相同的模拟高渗条带，从而可以更加有效的制作模拟高渗条带模型。

本发明的技术方案是：该种高渗条带岩心模型，由石英砂与环氧树脂混合物压制而成，其独特之处在于：

所述岩心模型内由石英砂与环氧树脂混合物压制成的岩心的渗透率与孔隙度与具有高渗条带的矿场的渗透率与孔隙度相同；

所述岩心模型内嵌有一个模拟优势通道，所述模拟优势通道分布的形状及长度按照高渗条带的形状及长度等比例缩小后得到；所述模拟优势通道采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，通过焊接定型后填充石英砂与环氧树脂物料构成，所述模拟优势通道中的填砂管接入口与出口为带丝扣的内径为3mm的管线；所述填砂管的接入口与出口经过空心管分别与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通。

为了制作上述岩芯模型，本发明给出了一种用于制作高渗条带岩心模型的装置，该装置的具体方案如下：

所述装置由四周挡板、上压板和下底板以及若干螺栓和螺母组成；其中所述螺栓、四周挡板和上压板均为方形钢制材质，所述下底板为抛光钢板；所述四周挡板由两个长挡板和两个短挡板组成，其中，所述长挡板两端带有穿透孔，用于穿入所述螺栓；所述长挡板和短挡板中都钻有用来固定填砂管和作为基岩注采端的钻孔，所述下底板带有凹槽，凹槽的尺寸与四周挡板相同，可将所述四周挡板插入其中；若干螺栓和螺母用来紧固所述四周挡板；所述上压板的平面尺寸略小于所述四周挡板围成的平面尺寸，以实现压力机通过上压板向所述四周挡板围成的空间施压后将模具内部物料压实。

用来制作上述岩芯模型的方法由如下步骤组成：

第一步，根据矿场基础主采单元间的优势通道识别高渗条带进而确定高渗条带的相应的参数，包括基岩渗透率、基岩孔隙度、高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度以及分布位置及形状和长度；

第二步，按照步骤一中所获得的优势通道分布的形状及长度制备制作权利要求1中所述高渗条带岩心模型的模拟优势通道，即采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，模拟步骤一中所获得的优势通道分布的形状及长度然后通过焊接定型；其中，填砂管接入口与出口带内径3mm的丝扣管线;所述填砂管内使用的物料是经过充分搅拌后的石英砂与环氧树脂物料，填砂时从填砂管一侧逐渐将物料砸入，制备后测渗透率与孔隙度，要与步骤一中获得的高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度相同，误差不得超过5%；

第三步,获取压制出与要模拟的储层矿场渗透率与孔隙度相同的岩心的制备压力P₀与持压时间T₀，以及石英砂与环氧树脂的配比参数;

第四步,按照步骤三中获得的石英砂与树脂的配比参数准备石英砂与环氧树脂的混合物，将混合物平均分成2份，取其中1份先将权利要求2中所述装置内的四周挡板围成的内容腔底部装砂，待装到挡板的钻孔处时,将步骤二中已经制备好且焊接平面定型的填砂管外表面刮胶，通过螺丝与螺母固定在挡板两侧;将另一份混合物继续装入，用叉子拌匀; 所述填砂管的接入口与出口分别连接有空心管用于与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通;

第五步, 按照步骤三中获得的制备压力P₀与持压时间T₀对步骤四中装好石英砂与环氧树脂混合物的模具进行一次压制成型;

第六步,卸下四周挡板，将底板与四周挡板内部的二维岩心一起放入恒温箱中烘干;

第七步,将第六步中获得的二维平面岩心表面进行两次刮胶，确保表面密封;然后将其放入浇铸的方形模具中，对整体模型进行环氧树脂浇铸，分两次进行，待树脂固化后去除外部模具，将二维平面岩心取出，岩心入口端与出口端接上驱油用接头待用。

本发明具有如下有益效果：本发明能准确的更加真实的模拟现场储层高渗条带的分布，制备出的模型与实际具有高渗条带的储层更加接近，能够准确的模拟高渗条带的渗透率、孔隙度等一系列参数，克服目前关于高渗条带严重失真的问题，制作简单，成本低，能够满足室内实验高精度模拟的实际需要，从而正确的指导矿场实验。

附图说明：

图1是本发明专利的高渗条带分布示意图。

图2是本发明专利的焊接后填砂管示意图。

图3是本发明专利的填砂管出入口丝扣示意图 。

图4是本发明专利的压制模具组装后示意图。

图5是本发明专利的压制模具拆分示意图。

图6是本发明专利的压制模具装入填砂管后示意图。

图7是本发明专利的浇铸模具示意图

图8是本发明专利的岩心在浇铸模具中的横截面图的左视图。

图9是本发明专利制作出的岩心示意图

图10是本发明专利的岩心加上注采端后的示意图。

图中1-填砂管、2-丝扣、3-螺栓、4-采出端填砂管定位孔、5-长挡板、6-短挡板、7-注入端填砂管定位孔、8-螺母 、9-下底板 、10-上压板、 11-螺栓孔、12-凹槽、13-焊接后的填砂管、14-螺丝孔、15-浇铸模具、16-螺丝、17-电木、18-挡板、19-环氧树脂方块、20-环氧树脂层、21-高渗条带岩心、22-电木、23-注入阀门、24-采出阀门。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种高渗条带岩心模型，由石英砂与环氧树脂混合物压制而成，其独特之处在于：

所述岩心模型内由石英砂与环氧树脂混合物压制成的岩心的渗透率与孔隙度与具有高渗条带的矿场的渗透率与孔隙度相同；

所述岩心模型内嵌有一个模拟优势通道，所述模拟优势通道分布的形状及长度按照高渗条带的形状及长度等比例缩小后得到；所述模拟优势通道采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，通过焊接定型后填充石英砂与环氧树脂物料构成，所述模拟优势通道中的填砂管接入口与出口为带丝扣的内径为3mm的管线；所述填砂管的接入口与出口经过空心管分别与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通。所述填砂管的结构如图2、图3所示。

下面，给出用来制作所述高渗条带岩心模型的装置，如图4、图5和图6所示，所述装置由四周挡板、上压板10和下底板9以及若干螺栓3和螺母8组成；其中所述螺栓、四周挡板和上压板均为方形钢制材质，所述下底板为抛光钢板；所述四周挡板由两个长挡板5和两个短挡板6组成，其中，所述长挡板两端带有穿透孔，用于穿入所述螺栓；所述长挡板和短挡板中都钻有用来固定填砂管和作为基岩注采端的钻孔，所述下底板带有凹槽，凹槽的尺寸与四周挡板相同，可将所述四周挡板插入其中；若干螺栓3和螺母8用来紧固所述四周挡板；所述上压板的平面尺寸略小于所述四周挡板围成的平面尺寸，以实现压力机通过上压板向所述四周挡板围成的空间施压后将模具内部物料压实。

下面给出用来制作所述高渗条带岩心模型的方法，该方法由如下步骤组成：

第一步，根据矿场基础主采单元间的优势通道识别高渗条带进而确定高渗条带的相应的参数，包括基岩渗透率、基岩孔隙度、高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度以及分布位置及形状和长度；图1为矿场基础主采单元间的优势通道分布位置及形状示意图。

第二步，按照步骤一中所获得的优势通道分布的形状及长度制备制作权利要求1中所述高渗条带岩心模型的模拟优势通道，即采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，模拟步骤一中所获得的优势通道分布的形状及长度然后通过焊接定型；其中，填砂管接入口与出口带内径3mm的丝扣管线;所述填砂管内使用的物料是经过充分搅拌后的石英砂与环氧树脂物料，填砂时从填砂管一侧逐渐将物料砸入，制备后测渗透率与孔隙度，要与步骤一中获得的高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度相同，误差不得超过5%；

第三步,获取压制出与要模拟的储层矿场渗透率与孔隙度相同的岩心的制备压力P₀与持压时间T₀，以及石英砂与环氧树脂的配比参数;

第四步,按照步骤三中获得的石英砂与树脂的配比参数准备石英砂与环氧树脂的混合物，将混合物平均分成2份，取其中1份先将权利要求2中所述装置内的四周挡板围成的内容腔底部装砂，待装到挡板的钻孔处时,将步骤二中已经制备好且焊接平面定型的填砂管外表面刮胶，通过螺丝与螺母固定在挡板两侧;将另一份混合物继续装入，用叉子拌匀; 所述填砂管的接入口与出口分别连接有空心管用于与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通;

第五步, 按照步骤三中获得的制备压力P₀与持压时间T₀对步骤四中装好石英砂与环氧树脂混合物的模具进行一次压制成型;

第六步,卸下四周挡板，将底板与四周挡板内部的二维岩心一起放入恒温箱中烘干;

第七步,将第六步中获得的二维平面岩心表面进行两次刮胶，确保表面密封;然后将其放入浇铸的方形模具中，对整体模型进行环氧树脂浇铸，分两次进行，待树脂固化后去除外部模具，将二维平面岩心取出，岩心入口端与出口端接上驱油用接头待用。

下面，如图1至图10所示，给出具体实施例：

第一步，根据矿场基础主采单元间的优势通道识别高渗条带进而确定高渗条带的相应的参数，基岩渗透率1000×10^-3μm²，孔隙度28%，高渗条带渗透率5000×10^-3μm²，孔隙度35%，高渗条带的分布情况见图1所示。高渗条带1的直径为5mm，高渗条带2的直径为7mm 高渗条带3的直径为4mm 高渗条带4的直径为4.5mm。

第二步，按照步骤一中优势通道分布的形状及长度制备高渗条带。

用直径为4mm、4.5mm、5mm、7mm及孔隙度35%的填砂管来模拟制作高渗条带；通过对不同管径的填砂管进行切割最后焊接定型。准备好充分搅拌的石英砂和环氧树脂的混合物，然后从焊接好的填砂管的入口处砸入制备好的石英砂和环氧树脂的混合物。填充完毕后测量其渗透率4980×10^-3μm²误差在5%之内，可以使用。然后在填砂管的出口和入口处焊接上内径为3mm的丝扣。

第三步，准备压制模具。方形模具由四周挡板、上压板、螺栓螺母和下底板组成，螺栓、四周挡板和上压板为方形钢制材质，下底板是由抛光钢板，其中四周挡板的尺寸分为两个长挡板和两个短挡板，长挡板两端带有穿透孔，用于穿入螺栓固定模具，长挡板和短挡板中都钻有钻孔用来固定填砂管，以及作为基岩的注采端，钻孔大小直径为8mm，。其中长挡板尺寸为长×宽×高=800mm×30mm×80mm，在长度为100mm和700mm处分别有两个钻孔，在长度为150mm和650mm处有一个尺寸为30mm×10mm×80mm的立方体凹槽；其中短挡板尺寸为长×宽×高=520mm×30mm×80mm；其中下底板尺寸为长×宽×厚=900mm×900mm×150mm，其中下底板凹槽尺寸与四周挡板相同深度为20mm；上压板尺寸为长×宽×厚=500mm×500mm×200mm螺栓长度为900mm。

第四步，进行基岩砂准备与测试。将模具装好，将螺栓用螺母固定好，先不放填砂管的前提下，根据实际要模拟的储层情况，制作用于基岩的石英砂和环氧树脂，搓好后，搅拌均匀，放入模具中。然后将上压板放置与模具中物料上方，然后将整体模具置于压力试验机承压板中心线上，压力机缓慢升压至设计值，压力机通过上压板将模具内部物料压实，压实完毕后泄压，然后取出岩心烘干，钻出一个直径为2.5cm长为10cm的小圆柱测试渗透率与孔隙度。直至压制的岩心与矿场渗透率与孔隙度相同时，记录压力为10MPa，稳压时间为15min，石英砂与树脂配比为10:1。

第五步，二维高渗条带物理模型压制：

按照步骤四中的优选参数准备足够的与步骤四中相同的搓好石英砂与环氧树脂混合物8千克，分成2份各4千克，取一份先将模具底部装砂，加上压板，然后以10MPa压力持压10秒，将填砂管外表面刮胶，通过螺丝与螺母固定在模具对角处，继续将另一份搓好的石英砂树脂物料装入压制模具，用叉子拌匀，后将上压板放置与模具中物料上方，然后将整体模具置于压力试验机承压板中心线上，压力机缓慢升压至10MPa，稳压压制15min，压实完毕后泄压，卸下四周模具，将底板与二维岩心一起放入恒温箱中烘干。

第六步，将二维平面岩心表面进行两次刮胶，确保表面密封，将其放入浇铸的方形模具中，用环氧树脂在岩心入口端与出口端粘上套好扣电木，然后用挡板挡住出口和入口端，用螺丝将挡板与电木固定。岩心底部垫1cm³正方体环氧树脂方块，放入浇铸模具中（浇铸模具的长宽高比岩心多15mm），对整体模型进行环氧树脂浇铸，分两次进行,常温固化15小时待环氧树脂固化后去除外部模具，将二维平面岩心取出，把固定挡板的螺丝拧下后，拿下挡板，在岩心入口端与出口端接上驱油用接头待用。

Claims (3)

1.一种高渗条带岩心模型，由石英砂与环氧树脂混合物压制而成，其特征在于：

所述岩心模型内由石英砂与环氧树脂混合物压制成的岩心的渗透率与孔隙度与具有高渗条带的矿场的渗透率与孔隙度相同；

所述岩心模型内嵌有一个模拟优势通道，所述模拟优势通道分布的形状及长度按照高渗条带的形状及长度等比例缩小后得到；所述模拟优势通道采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，通过焊接定型后填充石英砂与环氧树脂物料构成，所述模拟优势通道中的填砂管接入口与出口为带丝扣的内径为3mm的管线；所述填砂管的接入口与出口经过空心管分别与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通。

2.一种用来制作权利要求1所述高渗条带岩心模型的装置，其特征在于：

所述装置由四周挡板、上压板和下底板以及若干螺栓和螺母组成；其中所述螺栓、四周挡板和上压板均为方形钢制材质，所述下底板为抛光钢板；所述四周挡板由两个长挡板和两个短挡板组成，其中，所述长挡板两端带有穿透孔，用于穿入所述螺栓；所述长挡板和短挡板中都钻有用来固定填砂管和作为基岩注采端的钻孔，所述下底板带有凹槽，凹槽的尺寸与四周挡板相同，可将所述四周挡板插入其中；若干螺栓和螺母用来紧固所述四周挡板；所述上压板的平面尺寸略小于所述四周挡板围成的平面尺寸，以实现压力机通过上压板向所述四周挡板围成的空间施压后将模具内部物料压实。

3.一种用来制作权利要求1所述高渗条带岩心模型的方法，该方法由如下步骤组成：

第一步，根据矿场基础主采单元间的优势通道识别高渗条带进而确定高渗条带的相应的参数，包括基岩渗透率、基岩孔隙度、高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度以及分布位置及形状和长度；

第二步，按照步骤一中所获得的优势通道分布的形状及长度制备制作权利要求1中所述高渗条带岩心模型的模拟优势通道，即采用内径范围在3mm～15mm之间的填砂管，模拟步骤一中所获得的优势通道分布的形状及按比例设计长度，然后通过焊接定型；其中，填砂管接入口与出口带内径3mm的丝扣管线;所述填砂管内使用的物料是经过充分搅拌后的石英砂与环氧树脂物料，填砂时从填砂管一侧逐渐将物料砸入，制备后测渗透率与孔隙度，要与步骤一中获得的高渗条带渗透率、高渗条带孔隙度相同，误差不得超过5%；

第三步,获取压制出与要模拟的储层矿场渗透率与孔隙度相同的岩心的制备压力P₀与持压时间T₀，以及石英砂与环氧树脂的配比参数;

第四步,按照步骤三中获得的石英砂与树脂的配比参数准备石英砂与环氧树脂的混合物，将混合物平均分成2份，取其中1份先将权利要求2中所述装置内的四周挡板围成的内容腔底部装砂，待装到挡板的钻孔处时,将步骤二中已经制备好且焊接平面定型的填砂管外表面刮胶，通过螺丝与螺母固定在挡板两侧;将另一份混合物继续装入，用叉子拌匀; 所述填砂管的接入口与出口分别连接有空心管用于与所述岩心模型的入口端和出口端上的驱油用接头相连通;

第五步, 按照步骤三中获得的制备压力P₀与持压时间T₀对步骤四中装好石英砂与环氧树脂混合物的模具进行一次压制成型;

第六步,卸下四周挡板，将底板与四周挡板内部的二维岩心一起放入恒温箱中烘干;

第七步,将第六步中获得的二维平面岩心表面进行两次刮胶，确保表面密封;然后将其放入浇铸的方形模具中，对整体模型进行环氧树脂浇铸，分两次进行，待树脂固化后去除外部模具，将二维平面岩心取出，岩心入口端与出口端接上驱油用接头待用。