CN107640936A - 砂岩储层物理模型材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种砂岩储层物理模型材料及其制备方法。所述砂岩储层物理模型材料包括压制固化后的以下组分：硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂、消泡剂、环氧树脂以及固化剂。本发明采用改变石英砂的含量和压制压力来控制砂岩模型材料的孔隙度和纵横波速度，孔隙度控制在8％‑25％之间递变，纵波速度控制在2800m/s‑4800m/s之间递变，横波速度控制在1500m/s‑2500m/s之间递变。采用砂岩储层模型材料和制作方法制作的砂岩储层模型，具有良好的穿透性，应用与物理模拟测试时，可以得到良好的地震波反射数据，为储层地质体的研究提供一种新的方法。

Description

砂岩储层物理模型材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，更具体地，涉及一种砂岩储层物理模型材料及其制备方法。

背景技术

在地球物理勘探领域，地震物理模拟是在实验室利用超声波模拟野外地震波，通过超声波换能器激发和接受信号，是研究地震波传播规律的有效手段，在实验室里制作符合实际地质构造或不同储层类型的物理模型，研究地震波在复杂构造及复杂储层中的运动学和动力学特征，制作物理模型的材料必须具备一定的地质特性，现在各大院所及高校中主要使用环氧树脂和硅橡胶合成地震物理模型材料，通过改变环氧树脂与硅橡胶的配比来改变材料声波传播速度，速度可以有1000m/s-2600m/s渐变，可以根据地层速度需要制作出速度不同的物理模型。也有一些科研院所通过在环氧树脂材料中加入不同颗粒度的石英砂等颗粒材料来模拟具有空隙结构的储层特性。

发明人发现，上述材料只是近似储层材料，因为其内部不含流体，环氧树脂与硅橡胶或石英砂颗粒等复合材料仍有以下两个缺点：

一是环氧树脂和硅橡胶在外加助剂的作用下可以配制出声波传播速度不同的地震物理模拟材料，能够很好地用于地质构造的模拟和研究，但无法模拟具有孔隙结构的储层地质特性。

二是环氧树脂与石英砂等颗粒材料制作的复合材料虽然具有一定的孔隙特性，但流体介质很难渗透进去，无法进行饱和流体实验，无法真正的去模拟研究储层流体特性。

因此，有必要开发一种能够模拟具有孔隙结构的储层地质特性，并能够进行饱和流体实验，以模拟研究真实储层流体特性的砂岩储层物理模型材料及其制备方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种砂岩储层物理模型材料及其制备方法。其通过使用硅酸盐水泥和不同目数的石英砂进行配比，再添加水和其他助剂，把混合好的材料放入模具内进行压制固化成型，通过改变石英砂的含量和不同目数石英砂的配比，以及改变成型压力参数等来制作出孔隙大小不同和纵横波传播速度不同的砂岩储层材料。克服了现有制模材料致密无孔隙或者有孔隙但无饱和流体的功能，使用新的砂岩储层材料制作好模型后，在模型干燥后，采用环氧树脂材料把模型固封，并在模型两端安装注水管和排水管，用于干燥测试和后期的压注流体测试。新的石英砂储层材料就具有饱含流体的特性，也具有较好的穿透性，为储层模型的制作及测试奠定了基础。

根据本发明的一方面，提出了一种砂岩储层物理模型材料，所述砂岩储层物理模型材料可以包括压制固化后的以下组分：硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂、消泡剂、环氧树脂以及固化剂。

根据本发明的另一方面，提出了一种制备砂岩储层物理模型材料的方法，所述方法可以包括：所述组分按所述用量压制固化后制得所述砂岩储层物理模型材料。

根据本发明的另一方面，提出了一种利用砂岩储层物理模型材料制备砂岩储层物理模型的方法，所述方法可以包括：

1)材料准备：根据模型设计要求，称取硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂和消泡剂；

2)材料混合：把不同目数的石英砂混合均匀，把硅酸盐水泥加入混合好的石英砂中一起混合，把减水剂和消泡剂添加到水中混合均匀，把得到的水混合物加入到石英砂混合物中，边加边混合；

3)模型压制：把混合好的上述材料加入到不锈钢模具中，把所述不锈钢模具放在压力机上，根据模型参数需要选择压力机压制压力，当压力达到要求后保压固化；固化后，拆开所述不锈钢模具，取出压制好的砂岩模型，定期喷水养护一周时间，等砂岩模型完全固化；以及

4)环氧固封：把固化完全的砂岩模型放入烘箱干燥处理，脱出砂岩模型内部水分；称取一定量的环氧树脂和固化剂混合均匀后抽真空脱泡；把配制好的环氧树脂刷在砂岩模型表面，密封模型表面气孔；把表面处理后的砂岩模型放入模具中，把配制好的环氧树脂灌入模具中，使砂岩模型被环氧树脂完全包裹密封起来；等环氧树脂完全固化后取出砂岩模型，在砂岩模型两端打孔放入注水管和排水管，并用密封胶做好密封处理，制得砂岩储层物理模型。

本发明首次尝试了把硅酸盐水泥和石英砂压制成砂岩模型，然后使用环氧树脂固封的方式制作砂岩储层模型，用于地震物理模拟方面，开发出了新的储层模型制作方法，并成功运用于储层模型的制作，采用本方法制作的砂岩储层物理模型材料，不仅具有连通的孔隙，而且材料的孔隙度和纵横波速度可以通过改变材料配方和压制压力来控制，达到不同储层模型的参数要求，在环氧树脂固封后，可以通过注入不同种类流体或不同含量的流体来测试分析储层模型的流体响应情况，还可以边注射流体边采集数据，研究流体运移情况等。

本发明的物理模型材料及其制备方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的砂岩储层物理模型的示意图。

图2示出了根据本发明的砂岩储层物理模型材料的纵横波速度的示意图。

图3示出了根据本发明的砂岩储层物理模型材料的孔隙度的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1

在该实施例中，根据本发明的砂岩储层物理模型材料可以包括压制固化后的以下组分：硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂、消泡剂、环氧树脂以及固化剂。

该实施例通过将硅酸盐水泥和石英砂压制固化，实现了物理模型材料不仅具有连通的孔隙，而且制备得到的材料的孔隙度和纵横波速度可以通过改变材料配方和压制压力来控制，到不同储层模型的参数要求。

下面详细说明根据本发明的砂岩储层物理模型材料的具体组成。

在一个示例中，砂岩储层物理模型材料可以包括压制固化后的以下组分：硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂、消泡剂、环氧树脂以及固化剂。

在一个示例中，所述不同目数的石英砂可以为100目石英砂、200目石英砂和400目石英砂，所述减水剂可以为聚羧酸类减水剂，所述消泡剂可以为有机硅类消泡剂，所述固化剂可以为改性胺类固化剂。

在一个示例中，所述组分的用量可以为：硅酸盐水泥为100重量份，100目石英砂为50-100重量份，200目石英砂为30-60重量份，400目石英砂为20-40重量份，水为80-140重量份，减水剂为1重量份，消泡剂为0.5重量份，环氧树脂为100重量份，以及固化剂为50重量份。

在一个示例中，所述减水剂可以为聚羧酸系减水剂PC-8A。

在一个示例中，所述消泡剂可以为有机硅消泡剂PXP。

在一个示例中，所述固化剂可以为固化剂2216。

在一个示例中，所述压制的压制压力可以为100KN-300KN。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

示例中所用材料及助剂：

示例1

某地区物理模型第四层：储层目的层模拟，孔隙度8.2％，速度设计Vp＝4800m/s，Vs＝2500m/s。

示例2

某地区物理模型第三层：储层目的层模拟，孔隙度16.2％，速度设计Vp＝3800m/s，Vs＝2000m/s。

示例3

某地区物理模型第三层：储层目的层模拟，孔隙度24.8％，速度设计Vp＝2800m/s，Vs＝1500m/s。

通过示例1-3可知，制备得到的材料的孔隙度和纵横波速度可以通过改变材料配方和压制压力来控制，进而实现不同储层模型的参数要求。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

实施例2

根据本发明的该实施例，提供一种制备砂岩储层物理模型材料的方法，所述方法可以包括：所述组分按所述用量压制固化后制得所述砂岩储层物理模型材料。

实施例3

图1示出了根据本发明的一个实施例的砂岩储层物理模型的示意图。

根据本发明的实施例，提供一种利用砂岩储层物理模型材料制备砂岩储层物理模型的方法，所述方法可以包括：

1)材料准备：根据模型设计要求，称取硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂和消泡剂；

2)材料混合：把不同目数的石英砂混合均匀，把硅酸盐水泥加入混合好的石英砂中一起混合，把减水剂和消泡剂添加到水中混合均匀，把得到的水混合物加入到石英砂混合物中，边加边混合；

3)模型压制：把混合好的上述材料加入到不锈钢模具中，把所述不锈钢模具放在压力机上，根据模型参数需要选择压力机压制压力，当压力达到要求后保压固化；固化后，拆开所述不锈钢模具取出压制好的砂岩模型，定期喷水养护一周时间，等砂岩模型完全固化；

4)环氧固封：把固化完全的砂岩模型放入烘箱干燥处理，脱出砂岩模型内部水分；称取一定量的环氧树脂和固化剂混合均匀后抽真空脱泡；把配制好的环氧树脂刷在砂岩模型表面，密封模型表面气孔；把表面处理后的砂岩模型放入模具中，把配制好的环氧树脂灌入模具中，使砂岩模型被环氧树脂完全包裹密封起来；等环氧树脂完全固化后取出砂岩模型，在砂岩模型两端打孔放入注水管和排水管，并用密封胶做好密封处理，制得砂岩储层物理模型。

在一个示例中，步骤3)中所述不锈钢模具尺寸为20cm*30cm*10cm，步骤4)所述模具的尺寸为25cm*35cm*10cm。

在一个示例中，步骤3)中所述保压固化时间为48小时。

图2示出了根据本发明的砂岩储层物理模型材料的纵横波速度的示意图，其中，横轴为模型编号，纵轴为速度(单位m/s)。如图2所示，纵波速度Vp由2800m/s-4800m/s渐变，横波速度Vs由1500m/s-2500m/s渐变。

图3示出了根据本发明的砂岩储层物理模型材料的孔隙度的示意图，其中，横轴为模型编号，纵轴为孔隙度。如图3所示，孔隙度由8％-25％渐变。

因而，本发明的砂岩储层物理模型材料，具有以下特点：

1.新的砂岩储层材料孔隙度在8％-25％之间可调配；

2.新的砂岩储层材料的纵波速度在2800m/s-4800m/s之间可调配；

3.新的砂岩储层材料的横波速度在1500m/s-2500m/s之间可调配；

4.新的砂岩储层模型可以注入不同类型或不同用量的流体；

5.新的砂岩储层模型具有良好的穿透性，能够得到有效的反射信号。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述砂岩储层物理模型材料包括压制固化后的以下组分：硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂、消泡剂、环氧树脂以及固化剂。

2.根据权利要求1所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述不同目数的石英砂为100目石英砂、200目石英砂和400目石英砂，所述减水剂为聚羧酸类减水剂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述固化剂为改性胺类固化剂。

3.根据权利要求2所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述组分的用量为：硅酸盐水泥为100重量份，100目石英砂为50-100重量份，200目石英砂为30-60重量份，400目石英砂为20-40重量份，水为80-140重量份，减水剂为1重量份，消泡剂为0.5重量份，环氧树脂为100重量份，以及固化剂为50重量份。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂PC-8A。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂PXP。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述固化剂为固化剂2216。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料，其特征在于，所述压制的压制压力为100KN-300KN。

8.一种制备权利要求3-7中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料的方法，其特征在于，所述方法包括：所述组分按所述用量压制固化后制得所述砂岩储层物理模型材料。

9.一种利用权利要求1-7中任意一项所述的砂岩储层物理模型材料制备砂岩储层物理模型的方法，其特征在于，所述方法包括：

1)材料准备：根据模型设计要求，称取硅酸盐水泥、不同目数的石英砂、水、减水剂和消泡剂；

2)材料混合：把不同目数的石英砂混合均匀，把硅酸盐水泥加入混合好的石英砂中一起混合，把减水剂和消泡剂添加到水中混合均匀，把得到的水混合物加入到石英砂混合物中，边加边混合；

3)模型压制：把混合好的上述材料加入到不锈钢模具中，把所述不锈钢模具放在压力机上，根据模型参数需要选择压力机压制压力，当压力达到要求后保压固化；固化后，拆开所述不锈钢模具，取出压制好的砂岩模型，定期喷水养护一周时间，等砂岩模型完全固化；以及

4)环氧固封：把固化完全的砂岩模型放入烘箱干燥处理，脱出砂岩模型内部水分；称取一定量的环氧树脂和固化剂混合均匀后抽真空脱泡；把配制好的环氧树脂刷在砂岩模型表面，密封模型表面气孔；把表面处理后的砂岩模型放入模具中，把配制好的环氧树脂灌入模具中，使砂岩模型被环氧树脂完全包裹密封起来；等环氧树脂完全固化后取出砂岩模型，在砂岩模型两端打孔放入注水管和排水管，并用密封胶做好密封处理，制得砂岩储层物理模型。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述不锈钢模具尺寸为20cm*30cm*10cm，步骤4)所述模具的尺寸为25cm*35cm*10cm。