CN108414312A - 一种人造岩心及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种人造岩心及其制备方法。该制备方法包括：获得油藏地质资料，分析获得储层中的岩心矿物、各岩心矿物的体积百分数及储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；将替代的岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；按公式(1)计算各岩心矿物在各粒径条件下的质量用量，或者，按公式(2)计算各岩心矿物在各粒径条件下的体积用量： 将岩心矿物按公式(1)或公式(2)计算的各粒径条件下的用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。

Description

一种人造岩心及其制备方法
技术领域
本说明书属于油气田开发技术领域，涉及一种人造岩心及其制备方法。
背景技术
目前，在油气田开发过程的研究中，大量应用地层渗流模拟系统进行实验，研究驱替或者吞吐过程中的地层动态变化、采油介质变化、采油机理、储层伤害机理、剩余油分布情况及评价开发效果。在此过程中应用人造岩心作为一种常见的地层多孔介质模型被广泛应用。
迄今为止的人造岩心原材料多以石英砂和粘土矿物为主，以及为使原材料颗粒胶结而加入的环氧树脂、聚酯树脂等胶结剂：如申请号为201710010829.3的中国专利《一种制备人造方岩心的模具及制备方法》、申请号为201610881141.8的中国专利《平面径向流岩心制备装置及方法》以及申请号为201611138822.1的中国专利《一种致密砂砾岩驱油用岩心制备方法》。
虽然以上的专利申请公开了现有技术常用的几种人造岩心的制备方法，但是真实储层的矿物组成非常复杂，常规人造岩心即使包括石英、长石、云母、方解石、辉石、角闪石、橄榄石、粘土等诸多矿物，但石英砂和粘土矿物的组合并不能够代表储层的矿物环境。尤其，随着研究的逐渐深入，关于注入介质与储层岩石矿物之间的相互作用情况被越来越多的关注，常规只以人造多孔介质为目标并不关注矿物组成的传统的岩心制备方法已经不能够满足新实验的需要。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本说明书的目的在于提供一种人造岩心及其制备方法。该人造岩心能够有效模拟储层条件的矿物环境，真实模拟储层条件下流体与岩石矿物相互作用。
为了达到前述的发明目的，本说明书提供一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(1)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量；
所述公式(1)中，mij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的质量用量，单位为g；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
本发明还提供一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(2)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量；
所述公式(2)中，Vij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的体积用量，单位为cm3；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的体积用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
本说明书还提供一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(1)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量，或者，按公式(2)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量；
所述公式(1)中，mij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的质量用量，单位为g；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
所述公式(2)中，Vij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的体积用量，单位为cm3；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的质量用量或者体积用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
在一种人造岩心的制备方法中，人造岩心矿物i的用量可以采用公式(1)计算的质量用量mij或者公式(2)计算的体积用量Vij，两者折其一计量。采用公式(1)计算人造岩心矿物质量用量mij和采用公式(2)计算人造岩心矿物体积用量Vij的人造岩心的制备方法，具有同样的核心思想：即均从岩石矿物的种类和颗粒尺寸两个方面更逼真地模拟真实储层。相较于公式(2)计算得到的体积用量Vij，公式(1)计算得到的质量用量mij精确度更高。但在岩心制备工具更加强调体积时，采用公式(2)计算的体积用量Vij更贴近实际岩心。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述胶结剂的用量为所述人造岩心矿物总质量∑mij的15％以下。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述胶结剂的用量为所述人造岩心矿物总体积∑Vij的15％以下。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述胶结剂包括但不限于环氧树脂类胶粘剂、聚氨酯类胶粘剂、有机硅类胶粘剂等热固性胶粘剂；或聚酰亚胺类胶粘剂、聚丙烯酸酯类胶粘剂、聚甲基丙烯酸酯类胶粘剂、甲醇类胶粘剂等热塑性胶粘剂；或者酚醛-环氧型等改性的多组分胶粘剂等。
具体的胶结剂及胶结剂的用量可以根据实际需要而定。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述岩心的塑型包括以下步骤：
将所述岩心模具的内底表面进行润湿，然后将搅拌均匀的混合人造岩心矿物装入所述岩心模具中，并将所述混合人造岩心矿物进行表面平整、压实处理，随后将压实后的岩心模具烘烤定型，脱模后制得所述人造岩心。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述压实处理所采用压力为5MPa-50MPa，压实时间为4h-40h；
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述烘烤定型的温度为40℃-160℃，烘烤定型时间为2h-20h。
上述岩心的塑型的过程中，润湿、平整和压实处理的步骤可以根据实际需要重复多次，直至所述岩心模具中的混合岩心矿物压块成型，再进行烘烤定型。
本说明书提供的人造岩心的制备方法在考虑岩心矿物组成的同时，还考虑了岩心矿物粒径的影响，其通过将储层中岩心矿物的体积分数换算成质量分数再按粒径的质量分数求取所有岩心矿物不同粒径下的质量，避免了不同粒径岩心矿物在体积测量时因孔隙不同而产生的体积偏差。
本说明书还提供一种由上述人造岩心的制备方法制得人造岩心。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述人造岩心中，各人造岩心矿物的粒径为0.01-1000.0μm。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述人造岩心中，各人造岩心矿物的粒径包括0.01μm，0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述人造岩心中，每种人造岩心矿物在各粒径条件下的质量含量Qij为85％mij-115％mij，
其中，Qij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的实际质量，单位为g。
根据本说明书的具体实施例，优选地，所述人造岩心中，每种人造岩心矿物在各粒径条件下的体积Tij为85％Vij-115％Vij，
其中，Tij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的实际体积，单位为cm3。
本说明书提供的人造岩心充分考虑了岩心矿物的组成成分和粒度分布，因此，本说明书提供的人造岩心不仅能够模拟储层岩石矿物组成，还能够模拟储层岩石的矿物粒径分布，更有效地模拟了储层情况，为模拟研究注入介质、地层流体和岩石矿物之间的相互作用提供了更贴合实际储层的模拟环境。
与现有技术相比，本说明书的有益效果在于：
(1)本说明书提供的人造岩心的制备方法在考虑岩心矿物组成的同时，还考虑了岩心矿物粒径的影响，其通过将储层中岩心矿物的体积分数换算成质量分数再按粒径的质量分数求取所有岩心矿物不同粒径下的质量，避免了不同粒径岩心矿物在体积测量时因孔隙不同而产生的体积偏差。
(2)本说明书提供的人造岩心充分考虑了岩心矿物的组成成分和粒度分布，因此，本说明书提供的人造岩心不仅能够模拟储层岩石矿物组成，还能够模拟储层岩石的矿物粒径分布，更有效地模拟了储层情况，为模拟研究注入介质、地层流体和岩石矿物之间的相互作用提供了更贴合实际储层的模拟环境。
(3)本说明书提供的人造岩心在常规的制备工艺和流程的基础上加入了对人造岩心矿物组成和粒度分布的考量，因此，本说明书提供的人造岩心能够适用于开展注入介质、地层流体和储层矿物之间相互作用的实验研究。
附图说明
图1是实施例1提供的油藏研究储层中矿物组成的粒径分布曲线图。
具体实施方式
为了对本说明书的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本说明书的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本说明书可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：利用油藏的地质资料，对油藏所要研究的储层的岩心矿物组成和矿物粒度进行分析，分析结果如表1和图1所示，其中，表1为该油藏储层的岩心矿物及各岩心矿物在油藏储层中的体积百分数统计表，图1为该油藏储层中矿物组成的粒径分布曲线图。由表1可知，该油藏储层中的岩心矿物包括长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质，其中，长石的体积分数达到50.4％，石英的体积分数达到22.86％，是油藏储层的主要成分。根据表1确定了人造岩心的岩心矿物为长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质。
步骤二：根据该油藏的地质资料，分析图1中储层矿物的粒径分布，由图1可知，该储层中矿物的粒径主要分布在0.10-20.00μm之间，对图1的粒径分布曲线读值，确定了储层矿物的粒径取值和质量含量，读值结果如表2所示，其中，粒径为0.1μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.5％，粒径为0.5μm的矿物含量为储层矿物总质量的1.6％，粒径为1.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的3.8％，粒径为3.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的7.0％，粒径为5.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.5％，粒径为7.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的9.5％，粒径为9.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的10.9％，粒径为10.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的11.0％，粒径为20.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的9.9％，粒径为40.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.5％，粒径为60.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的7.0％，粒径为80.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.2％，粒径为100.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的5.5％，粒径为200.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的4.5％，粒径为400.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的1.2％，粒径为600.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.9％，粒径为800.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.8％，粒径为900.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.5％，粒径为1000.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.2％。
步骤三：根据步骤一获得的岩心矿物和步骤二确定的矿物粒径，将人造岩心矿物长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质粉碎成颗粒，并将每种岩心矿物按粒径筛分，筛分成粒径为0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm的原料备用；
步骤四：按公式(1)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量；
公式(1)中，mij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的质量用量，单位为g；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
其中，粒径j的取值范围为0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm，人造岩心矿物i选自长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质中的任一种，根据表1的记载，各岩心矿物i的体积分数依次如下：长石的体积分数为50.40％，石英的体积分数为22.86％，高岭石的体积分数为0.6％，铁方解石的体积分数为6.13％，绿泥石的体积分数为4.8％，水云母的体积分数为3.42％，云母的体积分数为11.39％，硅质的体积分数为0.40％，根据油藏资料可以查询到，各人造岩心矿物i的密度ρi依次如下：长石的密度为2.75g/cm3，石英的密度为2.65g/cm3，高岭石的密度为2.50g/cm3，铁方解石的密度为2.75g/cm3，绿泥石的密度为3.60g/cm3，水云母的密度为2.85g/cm3，云母的密度为2.95g/cm3，硅质的密度为2.20g/cm3；根据图1和表2的记载，储层条件下岩心矿物在粒径j的质量分数如下，粒径为0.10μm的岩心矿物占储层岩心矿物总质量的0.5％，即粒径为0.10μm的岩心矿物的质量分数为0.5％，粒径为0.50μm的岩心矿物的质量分数为1.6％，粒径为1.00μm的岩心矿物的质量分数为3.8％，粒径为3.00μm的岩心矿物的质量分数为7.0％，粒径为5.00μm的岩心矿物的质量分数为8.5％，粒径为7.00μm的岩心矿物的质量分数为9.5％，粒径为9.00μm的岩心矿物的质量分数为10.9％，粒径为10.00μm的岩心矿物的质量分数为11.0％，粒径为20.00μm的岩心矿物的质量分数为9.9％，粒径为40μm的岩心矿物的质量分数为8.5％，粒径为60μm的岩心矿物的质量分数为7.0％，粒径为80μm的岩心矿物的质量分数为8.2％，粒径为100μm的岩心矿物的质量分数为5.5％，粒径为200μm的岩心矿物的质量分数为4.5％，粒径为400μm的岩心矿物的质量分数为1.2％，粒径为600μm的岩心矿物的质量分数为1.2％，粒径为600μm的岩心矿物的质量分数为0.9％，粒径为800μm的岩心矿物的质量分数为0.8％，粒径为900μm的岩心矿物的质量分数为0.5％，粒径为1000μm的岩心矿物的质量分数为0.2％。本次实施例采用的岩心模具的体积为200000cm3。
将上述各参数依次代入公式(1)，计算获得每种人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量，计算结果如表3所示；
步骤五：按照表3中每种人造岩心矿物在各粒径条件下的用量进行称量，然后混合均匀，随后加入不超过人造岩心矿物总质量∑mij 15％的环氧树脂胶结剂，充分搅拌混合后制得混合人造岩心矿物待用；
步骤六：按照模具的具体情况组装岩心模具，按照人造岩心制备具体要求对与混合人造岩心矿物接触的岩心模具内部下表面进行润湿；将部分或者全部的混合人造岩心矿物装入岩心模具，用刮平工具使混合人造岩心矿物表面平整；
然后在15MPa压力下持续压制模具中的混合人造岩心矿物4h，根据实际工艺流程，可以重复上述湿润、刮平和压实的操作，直至模具中的混合人造岩心矿物压块成型；
将模具中压块成型的混合人造岩心矿物连同岩心模具整体放入恒温箱，在125℃下烘烤8h，使模具中的人造岩心矿物定型形成人造岩心块，然后将成型后的人造岩心块从模具中完整脱出，获得人造岩心块。
表1
矿物编号(i) 矿物 体积分数/％
1 长石 50.40
2 石英 22.86
3 高岭石 0.60
4 铁方解石 6.13
5 绿泥石 4.80
6 水云母 3.42
7 云母 11.39
8 硅质 0.40
表2
表3
将本实施例制得的人造岩心进行表征：本实施例制得的人造岩心块的尺寸为100cm×100cm×20cm(长×宽×高)的岩心块，其中人造岩心矿物用料(∑mij)558088g，环氧树脂用料为83713.2g，人造岩心理论总重641801.2g，实际称量641723.7g。
将本实施例制得的人造岩心进行地层渗流模拟实验：
在人造岩心块上钻取直径为2.5cm长度为7cm的圆柱，使用岩心夹持器并利用去离子水作为驱替介质进行渗透率测量，测量结果如表4所示，根据表4所示的压差与流量数据，结合达西公式计算得到渗透率。表4所示的人造岩心的模拟平均渗透率为274mD，根据油藏的地质资料，油藏模拟目标储层渗透率为268mD，误差率低于2.3％。
表4
表注：达西公式中截面积A取4.90625cm2；流体粘度μ取1mPa·s；柱体长度取7cm。
将本实例制得的人造岩心用以进行微生物改造储层孔喉实验；
将配置的菌液注入本实例制得的人造岩心(直径为2.5cm长度为7cm的圆柱)，在地层温压条件下焖井一段时间，随后用去离子水在低压差下清洗岩心，再次测量岩心渗透率，发现5个实验组(菌液)的岩心相对控制组(培养液)均有大于5％的渗透率增加，实验结果见下表5所示。
表5
实验序号 实验前渗透率(mD) 实验后渗透率(mD) 渗透率变化(％)
1 274.2 287.94 0.050109
2 272.9 290.33 0.06387
3 256.3 269.12 0.05002
4 286.8 314.77 0.097524
5 276.3 297.21 0.075679
控制组 274.6 273.56 -0.00379
由本实施例可知，本实施例将油藏储层中各岩心矿物的体积分数换算成质量分数再按粒径质量分数求取所有岩心矿物不同粒径下的质量，避免了不同粒径矿物在体积测量时因孔隙不同而产生的体积偏差。
实施例2
本实施例提供了一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：利用油藏的地质资料，对油藏所要研究的储层的岩心矿物组成和矿物粒度进行分析，分析结果如表1和图1所示，其中，表1为该油藏储层的岩心矿物及各岩心矿物在油藏储层中的体积百分数统计表，图1为该油藏储层中矿物组成的粒径分布曲线图。由表1可知，该油藏储层中的岩心矿物包括长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质，其中，长石的体积分数达到50.4％，石英的体积分数达到22.86％，是油藏储层的主要成分。根据表1确定了人造岩心的岩心矿物为长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质。
步骤二：根据该油藏的地质资料，分析图1中储层矿物的粒径分布，由图1可知，该储层中矿物的粒径主要分布在0.10-20.00μm之间，对图1的粒径分布曲线读值，确定了储层矿物的粒径取值和质量含量，读值结果如表2所示，其中，粒径为0.1μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.5％，粒径为0.5μm的矿物含量为储层矿物总质量的1.6％，粒径为1.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的3.8％，粒径为3.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的7.0％，粒径为5.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.5％，粒径为7.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的9.5％，粒径为9.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的10.9％，粒径为10.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的11.0％，粒径为20.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的9.9％，粒径为40.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.5％，粒径为60.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的7.0％，粒径为80.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的8.2％，粒径为100.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的5.5％，粒径为200.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的4.5％，粒径为400.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的1.2％，粒径为600.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.9％，粒径为800.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.8％，粒径为900.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.5％，粒径为1000.00μm的矿物含量为储层矿物总质量的0.2％。
步骤三：根据步骤一获得的岩心矿物和步骤二确定的矿物粒径，将人造岩心矿物长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质粉碎成颗粒，并将每种岩心矿物按粒径筛分，筛分成粒径为0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm的原料备用；
步骤四：按公式(2)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量；
公式(2)中，Vij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的体积用量，单位为cm3；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
其中，粒径j的取值范围为0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm，岩心矿物i选自长石、石英、高岭石、铁方解石、绿泥石、水云母、云母和硅质中的任一种，根据表1的记载，各岩心矿物i的体积分数依次如下：长石的体积分数为50.40％，石英的体积分数为22.86％，高岭石的体积分数为0.6％，铁方解石的体积分数为6.13％，绿泥石的体积分数为4.8％，水云母的体积分数为3.42％，云母的体积分数为11.39％，硅质的体积分数为0.40％；根据图1和表2的记载，储层条件下岩心矿物在粒径j的质量分数如下，粒径为0.10μm的岩心矿物占储层岩心矿物总质量的0.5％，即粒径为0.10μm的岩心矿物的质量分数为0.5％，粒径为0.50μm的岩心矿物的质量分数为1.6％，粒径为1.00μm的岩心矿物的质量分数为3.8％，粒径为3.00μm的岩心矿物的质量分数为7.0％，粒径为5.00μm的岩心矿物的质量分数为8.5％，粒径为7.00μm的岩心矿物的质量分数为9.5％，粒径为9.00μm的岩心矿物的质量分数为10.9％，粒径为10.00μm的岩心矿物的质量分数为11.0％，粒径为20.00μm的岩心矿物的质量分数为9.9％，粒径为40μm的岩心矿物的质量分数为8.5％，粒径为60μm的岩心矿物的质量分数为7.0％，粒径为80μm的岩心矿物的质量分数为8.2％，粒径为100μm的岩心矿物的质量分数为5.5％，粒径为200μm的岩心矿物的质量分数为4.5％，粒径为400μm的岩心矿物的质量分数为1.2％，粒径为600μm的岩心矿物的质量分数为1.2％，粒径为600μm的岩心矿物的质量分数为0.9％，粒径为800μm的岩心矿物的质量分数为0.8％，粒径为900μm的岩心矿物的质量分数为0.5％，粒径为1000μm的岩心矿物的质量分数为0.2％。本次实施例采用的岩心模具的体积为200000cm3。
将上述各参数依次代入公式(2)，计算获得每种人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量，计算结果如表6所示；
步骤五：按照表6中每种人造岩心矿物在各粒径条件下的用量进行称量，然后混合均匀，随后加入不超过人造岩心矿物总体积∑Vij 15％的环氧树脂胶结剂，充分搅拌混合后制得混合人造岩心矿物待用；
步骤六：按照模具的具体情况组装岩心模具，按照人造岩心制备具体要求对与混合人造岩心矿物接触的岩心模具内部下表面进行润湿；将部分或者全部的混合人造岩心矿物装入岩心模具，用刮平工具使混合人造岩心矿物表面平整；
然后在15MPa压力下持续压制模具中的混合人造岩心矿物4h，根据实际工艺流程，可以重复上述湿润、刮平和压实的操作，直至模具中的混合人造岩心矿物压块成型；
将模具中压块成型的混合人造岩心矿物连同岩心矿物整体放入恒温箱，在125℃下烘烤8h，使模具中的人造岩心矿物定型形成人造岩心块，然后将成型后的人造岩心块从模具中完整脱出，获得人造岩心块。
表6
将本实施例制得的人造岩心进行地层渗流模拟实验：
在人造岩心块上钻取直径为2.5cm长度为7cm的圆柱，使用岩心夹持器并利用去离子水作为驱替介质进行渗透率测量，测量结果如表7所示，根据表7所示的压差与流量数据，结合达西公式计算得到渗透率。表7所示的人造岩心的模拟平均渗透率为274mD，根据油藏的地质资料，油藏模拟目标储层渗透率为268mD，误差率低于2.3％。
表7
表注：达西公式中截面积A取4.90625cm2；流体粘度μ取1mPa·s；柱体长度取7cm。
将本实例制得的人造岩心用以进行微生物改造储层孔喉实验；
将配置的菌液注入本实例制得的人造岩心(直径为2.5cm长度为7cm的圆柱)，在地层温压条件下焖井一段时间，随后用去离子水在低压差下清洗岩心，再次测量岩心渗透率，发现5个实验组(菌液)的岩心相对控制组(培养液)均有大于5％的渗透率增加，实验结果见下表8所示。
表8
实验序号 实验前渗透率(mD) 实验后渗透率(mD) 渗透率变化(％)
1 274.2 287.94 0.050109
2 272.9 290.33 0.06387
3 256.3 269.12 0.05002
4 286.8 314.77 0.097524
5 276.3 297.21 0.075679
控制组 274.6 273.56 -0.00379
由本实施例可知，在实验需要或岩心压制设备强调体积的情况下，可使用体积进行计算。
由实施例1和2可知，本说明书提供的人造岩心充分考虑了岩心矿物的组成成分和粒度分布，因此，本说明书提供的人造岩心不仅能够模拟储层岩石矿物组成，还能够模拟储层岩石的矿物粒径分布，更有效地模拟了储层情况，为模拟研究注入介质、地层流体和岩石矿物之间的相互作用提供了更贴合实际储层的模拟环境。

Claims (10)

1.一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(1)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量；
所述公式(1)中，mij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的质量用量，单位为g；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
2.一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(2)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量；
所述公式(2)中，Vij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的体积用量，单位为cm3；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的体积用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
3.一种人造岩心的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：获得油藏地质资料，分析获得储层中岩心矿物的种类及各岩心矿物的体积百分数；
步骤二：根据所述油藏地质资料，分析获得所述储层中矿物的粒径范围及各粒径条件下所含矿物的质量分数；
步骤三：根据所述步骤一获得的岩心矿物，将替代的人造岩心矿物粉碎成颗粒，并按颗粒粒径筛分，备用；
步骤四：按公式(1)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的质量用量，或者，按公式(2)计算各人造岩心矿物在各粒径条件下的体积用量；
所述公式(1)中，mij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的质量用量，单位为g；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
所述公式(2)中，Vij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的体积用量，单位为cm3；表示储层中岩心矿物i的体积百分数；ρi表示人造岩心中人造岩心矿物i的密度，单位为g/cm3；wj表示储层中粒径为j条件下所含岩心矿物的质量分数；V表示所采用的岩心模具的体积，单位为cm3；
步骤五：将所述人造岩心矿物按步骤四计算的各粒径条件下的质量用量或者体积用量混合，然后加入胶结剂，搅拌均匀后进行岩心的塑型，制得人造岩心。
4.根据权利要求1所述人造岩心的制备方法，其特征在于：所述胶结剂的用量为所述人造岩心矿物总质量∑mij的15％以下。
5.根据权利要求2所述人造岩心的制备方法，其特征在于：所述胶结剂的用量为所述人造岩心矿物总体积∑Vij的15％以下。
6.根据权利要求4或5所述人造岩心的制备方法，其特征在于：所述胶结剂包括环氧树脂类胶粘剂、聚氨酯类胶粘剂、有机硅类胶粘剂、聚酰亚胺类胶粘剂、聚丙烯酸酯类胶粘剂、聚甲基丙烯酸酯类胶粘剂、甲醇类胶粘剂和酚醛-环氧型胶粘剂中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1-3任一项所述人造岩心的制备方法，其特征在于：所述岩心的塑型包括以下步骤：
将所述岩心模具的内底表面进行润湿，然后将搅拌均匀的混合人造岩心矿物装入所述岩心模具中，并将所述混合人造岩心矿物进行表面平整、压实处理，随后将压实后的岩心模具烘烤定型，脱模后制得所述人造岩心。
8.根据权利要求7所述人造岩心的制备方法，其特征在于：所述压实处理所采用压力为5MPa-50MPa，压实时间为4h-40h；
优选地，所述烘烤定型的温度为40℃-160℃，烘烤定型时间为2h-20h。
9.一种人造岩心，其是通过权利要求1-8任一项所述的人造岩心的制备方法制得；
优选地，所述人造岩心中，各人造岩心矿物的粒径为0.01-1000.0μm；
优选地，所述人造岩心中，各人造岩心矿物的粒径包括0.01μm，0.10μm，0.50μm，1.00μm，3.00μm，5.00μm，7.00μm，9.00μm，10.00μm，20.00μm，40μm，60μm，80μm，100μm，200μm，400μm，600μm，800μm，900μm和1000μm。
10.根据权利要求9所述的人造岩心，其特征在于：所述人造岩心中，每种人造岩心矿物在各粒径条件下的质量含量Qij为85％mij-115％mij，
其中，Qij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的实际质量，单位为g；
优选地，所述人造岩心中，每种人造岩心矿物在各粒径条件下的体积Tij为85％Vij-115％Vij，
其中，Tij表示人造岩心中，粒径为j的人造岩心矿物i的实际体积，单位为cm3。
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