CN107727465A - 一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩装置，包括透明砂箱、流体注入管线、流体驱动装置、加压板和储层构型制作辅助器，透明砂箱的底面上设有若干用于与流体注入管线相连通的呈网状布置的多排圆孔，透明砂箱上方通过支架活动安装有一套加压板，流体注入管线由若干透明软管相互连通组成，各分支软管一端通过圆孔与透明砂箱相连通，另一端通过流体驱动装置与流体储罐相连。本发明可以制作具有储层构型特征的人造砂岩，其能很好的反映出粒度差异、胶结成岩及孔隙度、渗透率的大小，与天然岩心有很高的相似度，能够体现不同倾角的夹层及不同的储层结构，满足实验需要。

Description

一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法及 装置

技术领域

本发明涉及地质研究领域，具体涉及一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法及装置。

背景技术

人造砂岩(人造岩心)具有参数可控、岩性、物性及电性特征能够体现天然岩心的特点，其岩性参数和矿物与天然岩心岩性矿物类型相同，含量接近，不但能够体现天然岩心的颗粒大小、岩石结构、渗透率、孔隙度等主要物性参数和平均孔隙半径、分选系数、结构系数、孔喉分布及孔隙与喉道连通关系等孔隙参数(徐洪波等.2012)，而且可以用来重现自然界岩石本身的性质以及它们所反映的声学、力学和其它物理性质，因此人造砂岩(人造岩心)广泛应用于物理模拟及实验研究领域(司文鹏等.2013)。

人造砂岩(人造岩心)介质的研究已有近50年的历史。20世纪60年代首次制作了疏松砂岩人造岩心，但成型差；20世纪70年代使用丙烯酸树脂、水泥和石英砂作为骨架材料制作了具有一定强度的人造岩心(Hum，1977)，但未考虑其润湿性；20世纪80年代磷酸铝胶结剂的研制(唐仁骐和岳陆，1986)改善了人造岩心的润湿性，但人造岩心中并不具有0.1μm以下的微细孔喉，与天然岩心存在一定差距；进入21世纪后，徐洪波等进一步改善了胶结剂的性能，使人造岩心的孔喉和天然岩心更加相似，张国新和邱建君等对影响人造岩心物性的因素进行了详细探讨，梁万林和徐洪波等认为粒度组成是控制人造岩心渗透率的关键因素，韩学辉等认为胶结剂用量和压制压力是控制人造岩心孔隙度的关键因素。胶结剂是人造砂岩制作过程中的关键成分，目前使用过的胶结剂有环氧树脂、磷酸铝、硅酸盐类、黏土和水泥等，其中环氧树脂最为常用。人造砂岩的形态主要有长柱状、短柱状、圆环形和方形，内部结构大多较为简单，不能体现复杂的储层的内部结构，无法满足现有研究的需要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩装置，包括透明砂箱、流体注入管线、流体驱动装置、加压板和储层构型制作辅助器，所述储层构型制作辅助器放置于透明砂箱中，协同用于充填不同粒径的散砂、构建不同岩性及不同储层构型，透明砂箱为由5块PC透明板通过螺栓围成的上端开口的立方体结构，且底面的PC透明板尺寸大于侧壁的PC透明板的尺寸，所述透明砂箱的底面上设有若干用于与流体注入管线相连通的呈网状布置的多排圆孔，所述透明砂箱上方通过支架活动安装有一套加压板，所述支架对称安装在透明砂箱两侧，所述流体注入管线由若干透明软管相互连通组成，各分支软管一端通过所述圆孔与透明砂箱相连通，另一端通过流体驱动装置与氯化钙溶液储罐及尿素脲酶溶液储罐相连，用于将实验液体从两个储罐输送至透明砂箱；所述储层构型制作辅助器由多块带有方向调节器和可旋转凹槽的竖板以及多块透明塑料薄板组成，所述透明塑料薄板插入可旋转凹槽中用于实现多种倾角侧积夹层的填砂，使建立的人造砂岩体现不同倾角，不同延伸长度。

本发明还提供了一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法，包括如下步骤：

S1、参照储层构型结构，在透明砂箱中布置相应的实验井网以及电阻率探针，借助储层构型制作辅助器，调节侧积夹层倾斜夹板的角度以及设置夹层的延伸长度，从隔板上的凹槽间插入8块透明辅助塑料薄板，然后充填相应的散砂，侧积夹层的夹板间充填泥质，完成不同类型的储层构型的构建；充填完毕后可由透明板观察结构是否合理、是否体现了储层构型及井网分布；

S2、充填完毕后，取出透明辅助塑料薄板，通过加压板对散砂进行加压，并将准备好的实验液体通过流体驱动装置流经流体注入管线由下自上进入透明砂箱，使透明砂箱中的砂与实验液体充分接触并发生反应生成碳酸钙晶体，通过控制流体驱动装置的流速及流量、实验液体的充注次数来控制人造砂岩的孔隙度及渗透率，以实现不同构型、不同岩性及不同物性的人造砂岩的制作；

S3、待人造砂岩完全胶结成岩后，拆开透明砂箱的四周壁板，即可得到具有不同储层构型的人造砂岩。

本发明具有以下有益效果：

本发明可以制作具有储层构型特征的人造砂岩(人造岩心)，其能很好的反映出粒度差异、胶结成岩及孔隙度、渗透率的大小，与天然岩心有很高的相似度，能够体现不同倾角的夹层及不同的储层结构，从而可以满足实验需要。

附图说明

图1为本发明实施例一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中储层构型制作辅助器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩装置，包括透明砂箱1、流体注入管线3、流体驱动装置4和加压板6，所述透明砂箱1用于充填不同粒径的散砂、构建不同岩性及不同储层构型，为由5块PC透明板通过螺栓围成的上端开口的立方体结构，且底面的PC透明板尺寸大于侧壁的PC透明板的尺寸，所述透明砂箱的底面上设有若干用于与流体注入管线相连通的呈网状布置的多排圆孔2，所述透明砂箱上方通过支架活动安装有一套加压板6，所述支架对称安装在透明砂箱1两侧，所述流体注入管线3由若干透明软管相互连通组成，各分支软管一端通过所述圆孔与透明砂箱相连通，另一端通过流体驱动装置4与流体储罐5相连，用于将实验液体从氯化钙溶液储罐及尿素脲酶溶液储罐5输送至透明砂箱1；还包括一储层构型制作辅助器，所述储层构型制作辅助器包括多块隔板7和若干长度不同的倾斜夹板8，隔板上有固定旋转中心9和角度刻度盘以及多对可旋转凹槽，透明塑料薄板插入可旋转凹槽中，储层构型制作辅助器的大小与透明砂箱内径大小一致，可放置于透明砂箱中辅助填砂。用于实现多种倾角侧积夹层的填砂，使建立的人造砂岩体现不同倾角，不同延伸长度。所述加压板6两端于所述支架套接，并通过锁紧旋钮固定，所述透明砂箱1下底面对称安装有四个支腿，用于支撑整个透明砂箱，所述流体驱动装置采用流体注入泵。

本发明实施例还提供了一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法，包括如下步骤：

S1、参照储层构型结构，在透明砂箱中布置相应的实验井网以及电阻率探针，借助储层构型制作辅助器，调节侧积夹层倾斜夹板的角度以及设置夹层的延伸长度，从隔板上的凹槽间插入8块透明辅助塑料薄板，然后充填相应的散砂，侧积夹层的夹板间充填泥质，完成不同类型的储层构型的构建；充填完毕后可由透明板观察结构是否合理、是否体现了储层构型及井网分布；

S2、充填完毕后，取出透明辅助塑料薄板，通过加压板对散砂进行加压，并将准备好的实验液体通过流体驱动装置流经流体注入管线由下自上进入透明砂箱，使透明砂箱中的砂与实验液体充分接触并发生反应生成碳酸钙晶体，通过控制流体驱动装置的流速及流量、实验液体的充注次数来控制人造砂岩的孔隙度及渗透率，以实现不同构型、不同岩性及不同物性的人造砂岩的制作；

S3、待人造砂岩完全胶结成岩后，拆开透明砂箱的四周壁板，即可得到具有不同储层构型的人造砂岩。

本具体实施通过自制的装置，在装置内放入适量的散砂，来进行储层构型单元的构建，然后经过碳酸钙胶结和加压过程完成人造砂岩(人造岩心)的制作。制作完成的人造砂岩(人造岩心)模型与天然岩心相似度高，而且可以体现不同的储层构型，以满足储层构型实验研究的需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩装置，其特征在于，包括透明砂箱、流体注入管线、流体驱动装置、加压板和储层构型制作辅助器，所述储层构型制作辅助器放置于透明砂箱中，协同用于充填不同粒径的散砂、构建不同岩性及不同储层构型，透明砂箱为由5块PC透明板通过螺栓围成的上端开口的立方体结构，且底面的PC透明板尺寸大于侧壁的PC透明板的尺寸，所述透明砂箱的底面上设有若干用于与流体注入管线相连通的呈网状布置的多排圆孔，所述透明砂箱上方通过支架活动安装有一套加压板，所述支架对称安装在透明砂箱两侧，所述流体注入管线由若干透明软管相互连通组成，各分支软管一端通过所述圆孔与透明砂箱相连通，另一端通过流体驱动装置与氯化钙溶液储罐及尿素脲酶溶液储罐相连，用于将实验液体从两个储罐输送至透明砂箱；所述储层构型制作辅助器由多块带有方向调节器和可旋转凹槽的竖板以及多块透明塑料薄板组成，所述透明塑料薄板插入可旋转凹槽中用于实现多种倾角侧积夹层的填砂，使建立的人造砂岩体现不同倾角，不同延伸长度。

2.一种利用碳酸钙胶结制作具有储层构型的人造砂岩的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、参照储层构型结构，在透明砂箱中布置相应的实验井网以及电阻率探针，借助储层构型制作辅助器，调节侧积夹层倾斜夹板的角度以及设置夹层的延伸长度，从隔板上的凹槽间插入8块透明辅助塑料薄板，然后充填相应的散砂，侧积夹层的夹板间充填泥质，完成不同类型的储层构型的构建；

S2、充填完毕后，取出透明辅助塑料薄板，通过加压板对散砂进行加压，并将准备好的实验液体通过流体驱动装置流经流体注入管线由下自上进入透明砂箱，使透明砂箱中的砂与实验液体充分接触并发生反应生成碳酸钙晶体，通过控制流体驱动装置的流速及流量、实验液体的充注次数来控制人造砂岩的孔隙度及渗透率，以实现不同构型、不同岩性及不同物性的人造砂岩的制作；

S3、待人造砂岩完全胶结成岩后，拆开透明砂箱的四周壁板，即可得到具有不同储层构型的人造砂岩。