CN106881794B - 缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型及其制作方法 - Google Patents

缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，由以下原料制成：岩石试样和铸体材料，所述岩石试样为实地选取的缝洞型碳酸盐岩，所述铸体材料与岩石试样的密度不同，所述铸体材料为耐化学腐蚀的材料。本发明还公开了缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型的制作方法。本发明具有以下有益效果：本发明得到物理模型还原度更高，更真实，便于观察缝洞型碳酸盐岩中的缝洞系统发育特征和组合规律。

Description

缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型及其制作方法
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，尤其涉及缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型及其制作方法。
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。
目前，对碳酸盐缝洞系统的研究多依赖于通过地震、测井、薄片观察等手段，对缝洞系统进行二维、三维地质建模，该类方法精度较差，且缺少实际缝洞系统分布特征的约束；另一种方法是通过物理模拟，利用伍德合金和/或石蜡、松香粉末等材料人工制成溶洞、裂缝等模型，再通过设置各模型的组合来形成缝洞系统，该类方法在随机性、复杂性和尺寸上无法真实反映实际储层中的缝洞系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种还原度更高，更真实的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型及其制作方法。
本发明的实施例提供缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，由以下原料制成：岩石试样和铸体材料，所述岩石试样为实地选取的缝洞型碳酸盐岩，所述铸体材料与岩石试样的密度不同，所述铸体材料为耐化学腐蚀的材料。
进一步，所述铸体材料的抗拉强度为750-900kg/cm2，抗弯强度为100-1100kg/cm2,抗压强度为1200-1300kg/cm2，抗冲强度为10-20kg·cm/cm2，耐热性为115-130℃，收缩率为1-2％，密度为1.2～1.4g/cm3。
进一步，所述铸体材料由以下原料制成：环氧树脂、固化剂和纤维增强材料，所述环氧树脂、固化剂和纤维增强材料的质量比为100：125:1。
进一步，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂40℃以下的密度为1.1～1.2g/cm3；所述固化剂为203低分子聚酰胺，所述固化剂40℃以下的密度0.94～0.96g/cm3；所述纤维增强材料为碳纤维。
进一步，所述岩石试样的形状为立方体或圆柱体，所述岩石试样为立方体时，岩石试样的尺寸为0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述岩石试样为圆柱体时，岩石试样的直径为0.02-1m，岩石试样的高为0.05-1m。
缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型的制作方法，包括以下步骤：
(1)实地选取缝洞型碳酸盐岩作为岩石试样，将环氧树脂、固化剂和纤维增强材料制备为铸体材料；
(2)将步骤(1)得到的铸体材料通过加温熔铸注入岩石试样中，得到实心岩石试样；
(3)将步骤(2)得到的实心岩石试样进行3D扫描和核磁共振，得到一次缝洞系统3D数据；
(4)将步骤(2)得到的实心岩石试样去除岩石试样骨架，再进行3D扫描和核磁共振，得到二次缝洞系统3D数据；
(5)将步骤(3)得到的一次缝洞系统3D数据和步骤(4)得到的二次缝洞系统3D数据进行对比，相互补充，得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据；
(6)将步骤(5)得到的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据通过3D打印，或通过铸模方式重铸，即得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型。
进一步，所述步骤(2)中，加温熔铸的方法为：在岩石试样的一端抽真空，在岩石试样的另一端缓慢注入铸体材料直至铸体材料填满岩石试样中连通的缝洞系统。
进一步，所述加温熔铸的环境温度为40℃。
进一步，所述3D扫描和核磁共振是利用铸体材料与岩石试样的密度差将岩石试样与岩石试样中的缝洞系统进行3D成像。
进一步，所述步骤(4)中，实心岩石试样通过酸洗去除岩石骨架，所述酸为无机酸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明得到物理模型还原度更高，更真实，便于观察缝洞型碳酸盐岩中的缝洞系统发育特征和组合规律，且在试样越大的情况下得到的缝洞系统越为全面，实现了缝洞系统的可视化和实体化；本发明通过3D数据的对比和相互补充使得最终得到的3D数据更为符合实际，而且，利用该数据可以实现物理模型的无限复制，为后续研究提供充足的实验对象；同时，通过本发明可对比原始缝洞系统与改造后的缝洞系统，实现缝洞型碳酸盐岩储层改造效果的定量评价。
附图说明
图1是本发明缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型的制作方法的流程图。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，由以下原料制成：岩石试样和铸体材料，所述岩石试样为实地选取的缝洞型碳酸盐岩，所述铸体材料与岩石试样的密度不同，所述铸体材料为耐化学腐蚀的材料。
铸体材料的抗拉强度为750-900kg/cm2，抗弯强度为100-1100kg/cm2,抗压强度为1200-1300kg/cm2，抗冲强度为10-20kg·cm/cm2，耐热性为115-130℃，收缩率为1-2％，密度为1.2～1.4g/cm3。
铸体材料由以下原料制成：环氧树脂、固化剂和纤维增强材料，所述环氧树脂、固化剂和纤维增强材料的质量比为100：125:1。
环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂40℃以下的密度为1.1～1.2g/cm3；所述固化剂为203低分子聚酰胺，所述固化剂40℃以下的密度0.94～0.96g/cm3；所述纤维增强材料为碳纤维。
岩石试样的形状为立方体或圆柱体，所述岩石试样为立方体时，岩石试样的尺寸为0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述岩石试样为圆柱体时，岩石试样的直径为0.02-1m，岩石试样的高为0.05-1m。
缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型的制作方法，包括以下步骤：
(1)实地选取缝洞型碳酸盐岩作为岩石试样，将环氧树脂、固化剂和纤维增强材料制备为铸体材料；
(2)将步骤(1)得到的铸体材料通过加温熔铸注入岩石试样中，得到实心岩石试样；加温熔铸的方法为：在岩石试样的一端抽真空，在岩石试样的另一端缓慢注入铸体材料直至铸体材料填满岩石试样中连通的缝洞系统，所述加温熔铸的环境温度为40℃；
(3)将步骤(2)得到的实心岩石试样进行3D扫描和核磁共振，得到一次缝洞系统3D数据；3D扫描和核磁共振是利用铸体材料与岩石试样的密度差将岩石试样与岩石试样中的缝洞系统进行3D成像；
(4)将步骤(2)得到的实心岩石试样通过酸洗去除岩石骨架，再进行3D扫描和核磁共振，得到二次缝洞系统3D数据；酸为无机酸；
(5)将步骤(3)得到的一次缝洞系统3D数据和步骤(4)得到的二次缝洞系统3D数据进行对比，相互补充，得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据；
(6)将步骤(5)得到的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据通过3D打印，或通过铸模方式重铸，即得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型。
表1一次缝洞系统3D数据和二次缝洞系统3D数据吻合度
实施例 形状 尺寸/m<sup>3</sup> 孔隙 溶洞 裂缝 吻合度
1 立方体 1 发育 发育 发育 92％
2 立方体 1 不发育 发育 发育 90％
3 立方体 0.125 发育较差 发育较差 发育较差 75％
4 立方体 0.125 发育 发育 发育 88％
5 圆柱体 0.01Π 不发育 发育 发育 88％
6 圆柱体 0.0025Π 发育 发育 发育 90％
7 圆柱体 0.0025Π 发育 不发育 发育 90％
8 圆柱体 0.000005Π 不发育 不发育 不发育 -
通过表1可知，在孔隙、溶洞、裂缝均发育时，一次缝洞系统3D数据和二次缝洞系统3D数据吻合度高，在孔隙、溶洞、裂缝发育较差或部分不发育时，一次缝洞系统3D数据和二次缝洞系统3D数据吻合度稍低，在酸洗过程中，孔隙、溶洞、裂缝等易被破坏，在孔隙、溶洞、裂缝均不发育时，无法测得数据。
本发明得到物理模型还原度更高，更真实，便于观察缝洞型碳酸盐岩中的缝洞系统发育特征和组合规律，且在试样越大的情况下得到的缝洞系统越为全面，实现了缝洞系统的可视化和实体化；本发明通过3D数据的对比和相互补充使得最终得到的3D数据更为符合实际，而且，利用该数据可以实现物理模型的无限复制，为后续研究提供充足的实验对象；同时，通过本发明可对比原始缝洞系统与改造后的缝洞系统，实现缝洞型碳酸盐岩储层改造效果的定量评价。
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 (9)

1.缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，由以下原料制成：岩石试样和铸体材料，所述岩石试样为实地选取的缝洞型碳酸盐岩，所述铸体材料与岩石试样的密度不同，所述铸体材料为耐化学腐蚀的材料；
缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型的制作方法，包括以下步骤：
(1)实地选取缝洞型碳酸盐岩作为岩石试样，将环氧树脂、固化剂和纤维增强材料制备为铸体材料；
(2)将步骤(1)得到的铸体材料通过加温熔铸注入岩石试样中，得到实心岩石试样；
(3)将步骤(2)得到的实心岩石试样进行3D扫描和核磁共振，得到一次缝洞系统3D数据；
(4)将步骤(2)得到的实心岩石试样去除岩石试样骨架，再进行3D扫描和核磁共振，得到二次缝洞系统3D数据；
(5)将步骤(3)得到的一次缝洞系统3D数据和步骤(4)得到的二次缝洞系统3D数据进行对比，相互补充，得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据；
(6)将步骤(5)得到的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统的3D数据通过3D打印，或通过铸模方式重铸，即得到缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型。
2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述铸体材料的抗拉强度为750-900kg/cm2，抗弯强度为100-1100kg/cm2,抗压强度为1200-1300kg/cm2，抗冲强度为10-20kg·cm/cm2，耐热性为115-130℃，收缩率为1-2％，密度为1.2～1.4g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述铸体材料由以下原料制成：环氧树脂、固化剂和纤维增强材料，所述环氧树脂、固化剂和纤维增强材料的质量比为100：125:1。
4.根据权利要求3所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述环氧树脂40℃以下的密度为1.1～1.2g/cm3；所述固化剂为203低分子聚酰胺，所述固化剂40℃以下的密度0.94～0.96g/cm3；所述纤维增强材料为碳纤维。
5.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述岩石试样的形状为立方体或圆柱体，所述岩石试样为立方体时，岩石试样的尺寸为0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述岩石试样为圆柱体时，岩石试样的直径为0.02-1m，岩石试样的高为0.05-1m。
6.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述步骤(2)中，加温熔铸的方法为：在岩石试样的一端抽真空，在岩石试样的另一端缓慢注入铸体材料直至铸体材料填满岩石试样中连通的缝洞系统。
7.根据权利要求1或6所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述加温熔铸的环境温度为40℃。
8.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述3D扫描和核磁共振是利用铸体材料与岩石试样的密度差将岩石试样与岩石试样中的缝洞系统进行3D成像。
9.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩缝洞系统物理模型，其特征在于，所述步骤(4)中，实心岩石试样通过酸洗去除岩石骨架，所述酸为无机酸。
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