CN108426753A - 一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心的制备方法，制备过程简单，采用无机胶调节制备的人造页岩岩心的强度、孔隙度、渗透率、均质程度等与天然页岩岩心相似。将矿物原料粉末与无机胶混合，然后在岩心成岩模拟系统中压制得到不同性质成分的人造岩心，使制备的人造页岩岩心与天然岩心成分性质接近，采用制备的人造页岩岩心进行测试分析得到测井曲线等相关数据，建立页岩气储层孔隙度预测方程，便于指导实地页岩气的开采。
Description
技术领域
本发明属于人造岩心制备技术领域，具体涉及一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法。
背景技术
页岩孔隙度参数是评价页岩储集能力及页岩气资源量的重要参数，也是开展页岩气资源调查与选区的基础研究。目前，页岩气储层孔隙度的准确数据需要通过实验室测试才能获得，在实验室中测试储层孔隙度不仅受钻井取芯的限制，而且由于测试时间长，费用高等原因，一般仅仅测试目的层段有限的数据。要实现页岩气储层总孔隙度与有效孔隙度的快速、准确预测，最终要依据测井曲线来实现，因此建立测井曲线与页岩气储层孔隙度参数的关联性是实现预测的关键。
由于总孔隙度、矿物组分、含量、孔隙压力、孔隙流体类型、地层应力等因素都会影响测井曲线的变化。利用测井曲线来准确预测孔隙度的前提条件是构建测井曲线与其影响因素(总孔隙度、矿物组分含量、孔隙压力、孔隙流体类型、地层应力)的综合模型和方程，而构建该综合模型的关键在于测定单个参数与测井曲线的影响模板。由于天然岩心孔隙度、矿物组分及含量、应力、孔隙流体类型等都不一样，无法利用天然岩心测试建立单参数与测井曲线的响应模板。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种可用于测定测井曲线、预测页岩气储层孔隙度参数的人造页岩岩心的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是，一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心。
优选地，步骤(1)中，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为3％～6％、20％～55％、25％～65％、3％～12％、3％～6％、3％～6％，粒度均为2000目。
优选地，步骤(2)中，所述无机胶占人造岩心的质量百分比3％～6％，所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为6％～8％、18％～25％、45％～55％、15％～18％、6％～8％。
优选地，步骤(4)中，所述岩心成岩模拟系统中，加热温度为90℃～110℃，压力大小为140～160Mpa，压制时间为5～7h。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的基于无机胶配比的人造页岩岩心的制备方法，制备过程简单，采用无机胶调节制备的人造岩心的强度、孔隙度、渗透率、均质程度等与天然岩心相似，在添加了矿物原料粉末的基础上添加无机胶，然后在岩心成岩模拟系统中压制得到不同性质成分的人造岩心，无机胶提高矿物颗粒之间的胶结强度，使制备的人造岩心与天然岩心成分性质接近，采用制备的人造岩心进行测试分析得到测井曲线等相关数据，建立页岩气储层孔隙度预测方程，便于指导实地页岩气的开采。
附图说明
图1是本发明实施例的制备方法流程图。
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。
实施例一
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为3％～6％、20％～55％、25％～65％、3％～12％、3％～6％、3％～6％，粒度均为2000目；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为6％～8％、18％～25％、45％～55％、15％～18％、6％～8％；通常砂岩人造岩心采用环氧树脂作为胶结剂，但砂岩岩心的矿物颗粒粒径远大于天然页岩岩心的矿物颗粒粒径，使用环氧树脂作为胶结剂制备人造页岩岩心的强度不够，无法进行相关总孔隙度、矿物组分含量、孔隙压力、孔隙流体类型或地层应力的测试分析；
制备无机胶的组分硅酸钠主要起到固结的作用，硅酸钠与水混合得到水玻璃，加入固化剂氟硅酸钠后可加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度，氟硅酸钠掺量少，凝结固化慢，且强度低；掺量太多，则制备的人造页岩岩心早期强度虽高，但后期强度明显降低；其中聚乙烯醇主要作为胶黏剂，在制备的无机胶中起到黏合的作用，高岭土具有与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并有一定干燥强度的性能；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心。其中，所述无机胶占人造岩心的质量百分比3％～6％，加热温度为90℃～110℃，压力大小为140～160Mpa，压制时间为5～7h。
采用无机胶作为胶结剂制备的人造页岩岩心强度大，性质与天然页岩岩心性质接近，其脆性矿物成分含量、粘土矿物成分含量、有机碳成分含量、孔隙度大小及渗透率大小等与天然页岩岩心较为接近。
实施例二
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、20％、60％、4％、4％、4％；所述粘土矿物粉为蒙脱石；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心。其中，所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％，加热温度为100℃，压力大小为150Mpa，压制时间为6h；制备的人造页岩岩心的成分比例及孔隙度、渗透率的实验结果见表1。其余同实施例一。
实施例三
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、40％、40％、4％、4％、4％；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心；制备的人造页岩岩心的成分比例及孔隙度、渗透率的实验结果见表1。其余同实施例二。
实施例四
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、50％、30％、4％、4％、4％；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心；制备的人造页岩岩心的成分比例及孔隙度、渗透率的实验结果见表1。其余同实施例二。
实施例五
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、27％、50％、7％、4％、4％；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心；制备的人造页岩岩心的成分比例及孔隙度、渗透率的实验结果见表1。其余同实施例二。
实施例六
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、24％、50％、10％、4％、4％；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心；制备的人造页岩岩心的成分比例及孔隙度、渗透率的实验结果见表1。其余同实施例二。
本发明实施例的制备方法制备的人造页岩岩心的各矿物含量与四川焦石坝地区龙马溪组的天然页岩岩心相似，脆性矿物含量不宜过高，过高会导致制备的人造页岩岩心产生水平裂缝；其矿物颗粒应尽量小，以保证制得的人造页岩岩心的孔隙度尽量接近天然岩心；制备过程中采用的无机胶在确保制得的岩心可以达到相关实验测试强度的条件下，其含量尽可能少。
表1实施例二～实施例六制备的人造页岩岩心实验结果
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
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)
1.一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)按质量百分比称取方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉进行混合搅拌均匀得到矿物粉末混合物；
(2)制备无机胶，按质量百分比称取高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇进行混合搅拌得到无机胶；
(3)将所述矿物粉末混合物加入所述无机胶中，并搅拌均匀得到人造岩心原料；
(4)将得到的人造岩心原料置于岩心成岩模拟系统中，加温加压压制得到基于无机胶配比的人造页岩岩心。
2.根据权利要求1所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为3％～6％、20％～55％、25％～65％、3％～12％、3％～6％、3％～6％，粒度均为2000目；所述无机胶占人造岩心的质量百分比3％～6％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为6％～8％、18％～25％、45％～55％、15％～18％、6％～8％。
3.根据权利要求2所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、20％、60％、4％、4％、4％；所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％。
4.根据权利要求2所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、40％、40％、4％、4％、4％；所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％。
5.根据权利要求2所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、50％、30％、4％、4％、4％；所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％。
6.根据权利要求2所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、27％、50％、7％、4％、4％；所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％。
7.根据权利要求2所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，所述方解石粉、石英砂、粘土矿物粉、煤粉、斜长石粉、钾长石粉占人造岩心的质量百分比依次为4％、24％、50％、10％、4％、4％；所述无机胶占人造岩心的质量百分比4％；所述高岭土、水、硅酸钠、氟硅酸钠、聚乙烯醇占无机胶的质量百分比依次为7％、20％、50％、16％、7％。
8.根据权利要求1所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，步骤(4)中，所述岩心成岩模拟系统中，加热温度为90℃～110℃，压力大小为140～160Mpa，压制时间为5～7h。
9.根据权利要求8所述的一种基于无机胶配比的人造页岩岩心制备方法，其特征是，步骤(4)中，所述岩心成岩模拟系统中，加热温度为100℃，压力大小为150Mpa，压制时间为6h。
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