CN106827170B - 一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心及其3d打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心，由以下原料制成：缝洞铸体、碳酸盐粉末和粘结剂；所述缝洞铸体为实地选取的缝洞型碳酸盐岩通过熔铸在缝洞系统中注入环氧树脂得到的模型。本发明还包括一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心的3D打印方法。本发明的缝洞型碳酸盐岩人工岩心依托于真实的缝洞系统铸体，具有符合储层实际的孔隙、溶洞、裂缝发育特征及配置模式，有利于研究真实储层的物性差异及流体流动规律。

Description

一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心及其3D打印方法
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心及其3D打印方法。
背景技术
缝洞型碳酸盐岩油藏是一种以大型溶洞、溶洞通道和裂缝带为储集空间和流动空间的新类型碳酸盐岩油藏。此类缝洞型油藏在全球具有广泛的分布，其中发育的裂缝、溶蚀孔及洞穴是很好的油气聚集区及油气的流动通道，但由于缝洞系统发育的复杂性造成储层非均质强，现有的实验手段存在受试样尺寸影响大、试样代表性不佳等局限性，无法满足实验室对缝洞型碳酸盐岩储层物性特征与储层改造的研究。由于人工取芯作业费用高，取芯量极其有限，而且缝洞型碳酸盐岩非均质性强，对常规对岩心进行分析难以得到对储层性质的综合认识，对储层流体流动、储层力学性质、储层改造的研究更为局限，不具有代表性。因此，实验室研究缝洞型碳酸盐岩需要制备出更符合储层实际的人工岩心。
目前，缝洞型碳酸盐岩人工岩心制作方法主要为在碳酸盐岩或碳酸钙粉末中加入人工刻画或制备的溶洞、裂缝、孔隙，再加入一定的胶结物压制而成，该类方法中的溶洞、裂缝、孔隙的大小与相互配置关系由人工决定，无法反映实际储层中缝洞系统的随机性、复杂性，所得到的人工岩心强度也难以满足高压实验或酸化压裂实验。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供满足力学强度要求、符合真实缝洞系统特征的缝洞型碳酸盐岩人工岩心及其3D打印方法。
本发明的实施例提供一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心，由以下原料制成：缝洞铸体、碳酸盐粉末和粘结剂；所述缝洞铸体为实地选取的缝洞型碳酸盐岩通过熔铸在缝洞系统中注入环氧树脂得到的模型。
进一步，所述碳酸盐粉末碳酸钙粉末和碳酸镁粉末，所述碳酸钙和碳酸镁的质量比为5-6:1，所述碳酸盐粉末的粒度为200～400目。
进一步，所述粘结剂为去离子水。
一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心的3D打印方法，包括以下步骤：
(1)选取缝洞铸体，并将缝洞铸体进行3D扫描，得到缝洞铸体中缝洞系统的3D数据；
(2)设定人工岩心的形状和尺寸得到一三维体，将步骤(1)得到的缝洞系统的3D数据导入三维体中，将三维体的3D数据去除缝洞系统的3D数据，即得到人工岩心骨架的3D数据；
(3)将步骤(2)得到的人工岩心骨架的3D数据进行3D打印，即得到缝洞型碳酸盐岩人工岩心。
进一步，所述步骤(2)中，人工岩心的形状为立方体或圆柱体，所述人工岩心为立方体时，人工岩心的尺寸为0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述人工岩心为圆柱体时，人工岩心的直径为0.02-1m，人工岩心的高为0.05-1m。
进一步，所述步骤(3)中，人工岩心骨架的3D数据采用选择性激光烧结法进行3D打印。
进一步，所述3D打印的打印材料为碳酸盐。
进一步，所述3D打印的粘结剂为去离子水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的缝洞型碳酸盐岩人工岩心依托于真实的缝洞系统铸体，具有符合储层实际的孔隙、溶洞、裂缝发育特征及配置模式，有利于研究真实储层的物性差异及流体流动规律；本发明得到的缝洞型碳酸盐岩岩心具有一定的强度，可满足后续测试要求；本发明的3D打印可实现相同缝洞系统碳酸盐岩的无限复制，可用于酸化压裂等储层改造措施的试验，实现改造效果的对比与定量评价。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例1
本发明的实施例提供了一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心，由以下原料制成：缝洞铸体、碳酸盐粉末和粘结剂；所述缝洞铸体为实地选取的缝洞型碳酸盐岩通过熔铸在缝洞系统中注入环氧树脂得到的模型，因此缝洞铸体具有至少两种材料，3D扫描时可以进行区分。在一实施例中，碳酸盐粉末碳酸钙粉末和碳酸镁粉末，碳酸钙和碳酸镁的质量比为5-6:1，碳酸盐粉末的粒度为200～400目；粘结剂为去离子水。
一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心的3D打印方法，包括以下步骤：
(1)选取缝洞铸体，并将缝洞铸体进行3D扫描，得到缝洞铸体中缝洞系统的3D数据，即被注入缝洞型碳酸盐岩中的环氧树脂的形状、尺寸等数据；在一实施例中，选取孔隙、溶洞、裂缝均发育，以孔隙-溶洞为主的缝洞铸体；
(2)设定人工岩心的形状和尺寸得到一三维体，将步骤(1)得到的缝洞系统的3D数据导入三维体中，将三维体的3D数据去除缝洞系统的3D数据，即得到人工岩心骨架的3D数据；
人工岩心的形状为立方体，人工岩心的尺寸为1m×1m×1m；
(3)将步骤(2)得到的人工岩心骨架的3D数据采用选择性激光烧结法进行3D打印，3D打印的打印材料为碳酸盐，3D打印的粘结剂为去离子水，即得到缝洞型碳酸盐岩人工岩心。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，选取溶洞、裂缝均发育，孔隙不发育的缝洞铸体，人工岩心的形状为立方体，人工岩心的尺寸为0.5m×0.5m×0.5m，余则与实施例1基本相同。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，选取孔隙、裂缝发育，溶洞不发育的缝洞铸体，人工岩心的形状为圆柱体，人工岩心的直径为0.1m，高为1m，余则与实施例1基本相同。
本发明的缝洞型碳酸盐岩人工岩心依托于真实的缝洞系统铸体，具有符合储层实际的孔隙、溶洞、裂缝发育特征及配置模式，有利于研究真实储层的物性差异及流体流动规律；本发明得到的缝洞型碳酸盐岩岩心具有一定的强度，可满足后续测试要求；本发明可实现相同缝洞系统碳酸盐岩的无限复制，可用于酸化压裂等储层改造措施的试验，实现改造效果的对比与定量评价。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心，其特征在于，由以下原料制成：缝洞铸体、碳酸盐粉末和粘结剂；
一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心的3D打印方法，包括以下步骤：
(1)选取缝洞铸体，所述缝洞铸体为实地选取的缝洞型碳酸盐岩通过熔铸在缝洞系统中注入环氧树脂得到的模型，缝洞铸体具有两种材料，3D扫描时可以进行区分，将缝洞铸体进行3D扫描，得到缝洞铸体中缝洞系统的3D数据，缝洞系统的3D数据即被注入缝洞型碳酸盐岩中的环氧树脂的形状和尺寸数据；
(2)设定人工岩心的形状和尺寸得到一三维体，将步骤(1)得到的缝洞系统的3D数据导入三维体中，将三维体的3D数据去除缝洞系统的3D数据，即得到人工岩心骨架的3D数据；
(3)将步骤(2)得到的人工岩心骨架的3D数据进行3D打印，3D打印的打印材料为碳酸盐，3D打印的粘结剂为去离子水，即得到缝洞型碳酸盐岩人工岩心。
2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩人工岩心，其特征在于，所述碳酸盐粉末为碳酸钙粉末和碳酸镁粉末，所述碳酸钙和碳酸镁的质量比为5-6:1，所述碳酸盐粉末的粒度为200～400目。
3.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩人工岩心，其特征在于，所述步骤(2)中，人工岩心的形状为立方体或圆柱体，所述人工岩心为立方体时，人工岩心的尺寸为0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述人工岩心为圆柱体时，人工岩心的直径为0.02-1m，人工岩心的高为0.05-1m。
4.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩人工岩心，其特征在于，所述步骤(3)中，人工岩心骨架的3D数据采用选择性激光烧结法进行3D打印。
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