CN109540617B - 一种裂缝岩心的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂缝岩心的制备方法，包括：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；将氯化铵按照所需的裂缝形状及尺寸铺设在模具中的所述混合物上；在所述铺好的呈缝网形状的氯化铵颗粒上再次铺设所述混合物，并用模具顶板压实，获得压制成型的块状岩心；加热固化所述块状岩心使得氯化铵挥发制备裂缝孔隙；将岩心中残留的氯化铵清洗干净并烘干；该方法利用氯化铵受热易挥发，且易溶于水，在岩心中的残留小，对岩心污染小，能够形成研究所需的岩心中的复杂缝网结构形状，很好地解决了裂缝贯穿程度、开度、裂缝分布位置不可控和岩心污染的问题，满足裂缝岩心实验研究需求。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探开发技术领域，尤其涉及一种裂缝岩心的制备方法。
背景技术
对于油气田开发来说，尤其是低渗透油气藏、致密油气藏的开发，储层裂缝是影响油气藏产能的重要因素，而制备具有裂缝的岩心是研究油气水在裂缝中流动的关键手段。目前，制备人造裂缝岩心的方法主要有：①水力切割造缝；②施加外力造缝；③岩心中加入可融(溶)化的物质如石蜡或溶胶，随后融化或溶解，产生裂缝；④岩心中加入锌片层，通过加热使锌片层气化产生裂缝；⑤岩心中夹入密封镂空胶板实现造缝；其中工艺①和②存在操作麻烦、裂缝形态和裂缝位置分布位置控制困难的缺点；工艺③中石蜡或溶胶，融化或溶解后为不能完全排出裂缝，将污染岩心；工艺④中锌片隔层成本高；工艺⑤中镂空胶板造缝，流体与岩石不能充分接触。以上方法均造成实验无法准确反映各因素对油气藏生产过程的影响。
2001年，徐刚等人利用拉伸、单轴和三轴压缩试验，控制裂缝的形成；2007年，H.H.Abass等人模拟张性天然裂缝，把岩心置于强张力状态下来使整个岩心起缝；2009年，张麒麟等采用了压缝法和劈缝法来制备裂缝性岩心；2012年，朱华银等将岩心固定加压进行造缝；2014年，孙仁远等人先将碳酸钙粉末通过固化剂固化成岩板，然后进行割缝、钻心来获得裂缝性岩心；这些方法均存在一些弊端，如容易导致岩心破碎，成功率较低，而且不好控制缝宽。2014年，王洋等人压制过程中在半圆柱表面铺设一定的松香颗粒和粉末，压制成型后采用无水乙醇将松香冲洗，从而形成裂缝性碳酸盐岩心。2015年，毛金成等人通过不同粒径的支撑剂和不同厚度可溶凝胶的铺置，在同一块岩心中获得不同宽度的支撑裂缝，其中支撑剂主要起控制裂缝宽度，有机可溶凝胶主要是在用蒸馏水冲洗后形成具有渗流能力的孔隙。这些方法中用到的有机溶胶，见水溶解后，易于在岩心多孔介质中形成残留，伤害储层空隙和渗透率。2016年，谢坤等主要利用淀粉材质造缝，然后在加热条件下通过降解酶将淀粉材质分解为多糖小分子，进入水溶液，产生裂缝，该方法仍然存在淀粉材质不能完全降解造成残留影响岩心渗流能力的问题。2017年，刘丽等将基质岩心剖开夹入密封镂空胶板实现造缝，通过改变丁氰橡胶隔板的厚度、镂空形状、尺寸及岩心剖切段的数量实现对裂缝开度、形状尺寸及条数的控制。该方法流体在橡胶隔板镂空形成的裂缝中流动，流体不与岩石接触，不能反映裂缝中流体与岩石的相互作用。2017年，郭平等通过在石子表面喷一层油，阻止石子与石子、石英砂、水泥之间的粘结，实现微裂缝的制作；该方法不能制作大尺度裂缝，局限于微裂缝的制作。
由于天然岩心室内造缝技术不成熟，阻碍了岩心尺度上水力压裂裂缝物理模拟技术的发展，致使基质与裂缝之间渗流耦合规律、压裂裂缝内部的渗流规律、裂缝与井筒间的渗流规律至今仍待厘清，影响科研人员对油气藏压裂后的渗流机理开展研究。
发明内容
本发明的目的在于克服了背景技术中现有裂缝岩心制作过程中的岩心污染、裂缝形态和裂缝分布位置、操作麻烦等方面的问题，提供了一种裂缝岩心的制备方法，由于氯化铵受热易挥发，且易溶于水，在岩心中的残留小，对岩心污染小，能够形成研究所需的岩心中的复杂缝网结构形状，很好地解决了裂缝贯穿程度、开度、裂缝分布位置不可控和岩心污染的问题，满足相关裂缝岩心实验研究需求。
本发明是这样实现的：
本发明目的在于提供一种裂缝岩心的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、铺砂：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；
步骤2、铺设缝网：将氯化铵按照所需的裂缝形状及尺寸铺设在模具中的所述混合物上；
步骤3、再次铺砂：在所述铺好的呈缝网形状的氯化铵颗粒上再次铺设所述混合物，并用模具顶板压实，获得压制成型的块状岩心；
步骤4、制备裂缝孔隙：加热固化所述块状岩心使得氯化铵挥发；
步骤5、冲洗：将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的裂缝岩心；
步骤6、烘干：将获得的裂缝岩心烘干备用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
本发明提供的一种裂缝岩心的制备方法，利用氯化铵受热易挥发，且易溶于水，在岩心中的残留小，对岩心污染小，能够形成研究所需的岩心中的复杂缝网结构形状，制备岩心时将将氯化铵按照所需的裂缝形状及尺寸铺设在混合物上，然后加热固化岩心使得氯化铵挥发，再将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的裂缝岩心；很好地解决了裂缝贯穿程度、开度、裂缝分布位置不可控和岩心污染的问题，满足相关裂缝岩心实验研究需求。
附图说明
图1为制备时裂缝岩心的结构图；图1中1、模具；11、侧板；12、端板；13、底板；14、顶板；2、缝网；3、混合物。
图2为裂缝岩心制备完成后的裂缝图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，一种复杂缝网岩心的制备方法，其具体实施步骤如下：
(1)组装模具：模具由侧板、端板、底板和顶板组成方形模具，方形模具为底板上部四周置有两个相对的侧板及端板，两个相对的侧板及端板上布置有顶板；方形钢制模具尺寸为30cm×30cm×30cm；
(2)混合物的制作：石英砂为80％，胶结物为20％；
(3)铺砂：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；
(4)铺设缝网：根据研究所需的缝网结构形状，按照裂缝宽度、裂缝开度、裂缝贯穿程度、裂缝位置等铺设氯化铵颗粒并铺设成所需的裂缝形状；
(5)再次铺砂：在氯化铵颗粒铺设成的缝网形状上，再次铺设石英砂和胶结物的混合物，并用顶板压实；
(6)形成裂缝孔隙：加热固化岩心并促使氯化铵挥发。将压制成型后的块状岩心放入烘箱内，在100℃的条件下恒温12h进行固化并使铺设的氯化铵挥发，形成缝网裂缝孔隙结构；
(7)冲洗岩心：待温度下降至20℃，使用蒸馏水冲洗岩心，将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的复杂缝网岩心。
(8)烘干：将获得的复杂缝网岩心烘干备用。
图2为裂缝岩心制备完成后的裂缝图。形成裂缝孔隙结构很好地解决了裂缝贯穿程度、开度、裂缝分布位置不可控和岩心污染的问题，满足相关裂缝岩心实验研究需求。
实施例2
一种复杂缝网岩心的制备方法，其具体实施步骤如下：
(1)组装模具：模具由侧板、端板、底板和顶板组成方形模具，方形模具为底板上部四周置有两个相对的侧板及端板，两个相对的侧板及端板上布置有顶板；方形钢制模具尺寸为30cm×30cm×30cm；
(2)混合物的制作：石英砂为90％，胶结物为10％；
(3)铺砂：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；
(4)铺设缝网：根据研究所需的缝网结构形状，按照裂缝宽度、裂缝开度、裂缝贯穿程度、裂缝位置等铺设氯化铵颗粒并铺设成所需的裂缝形状；
(5)再次铺砂：在氯化铵颗粒铺设成的缝网形状上，再次铺设石英砂和胶结物的混合物，并用顶板压实；
(6)形成裂缝孔隙：加热固化岩心并促使氯化铵挥发。将压制成型后的块状岩心放入烘箱内，在90℃的条件下恒温13h进行固化并使铺设的氯化铵挥发，形成缝网裂缝孔隙结构；
(7)冲洗岩心：待温度下降至20℃，使用蒸馏水冲洗岩心，将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的复杂缝网岩心。
(8)烘干：将获得的复杂缝网岩心烘干备用。
实施例3
一种复杂缝网岩心的制备方法，其具体实施步骤如下：
(1)组装模具：模具由侧板、端板、底板和顶板组成方形模具，方形模具为底板上部四周置有两个相对的侧板及端板，两个相对的侧板及端板上布置有顶板；方形钢制模具尺寸为30cm×30cm×30cm；
(2)混合物的制作：石英砂为85％，胶结物为15％；
(3)铺砂：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；
(4)铺设缝网：根据研究所需的缝网结构形状，按照裂缝宽度、裂缝开度、裂缝贯穿程度、裂缝位置等铺设氯化铵颗粒并铺设成所需的裂缝形状；
(5)再次铺砂：在氯化铵颗粒铺设成的缝网形状上，再次铺设石英砂和胶结物的混合物，并用顶板压实；
(6)形成裂缝孔隙：加热固化岩心并促使氯化铵挥发。将压制成型后的块状岩心放入烘箱内，在110℃的条件下恒温11h进行固化并使铺设的氯化铵挥发，形成缝网裂缝孔隙结构；
(7)冲洗岩心：待温度下降至20℃，使用蒸馏水冲洗岩心，将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的复杂缝网岩心。
(8)烘干：将获得的复杂缝网岩心烘干备用。
所述仅为本发明的较佳实施例而已，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，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种裂缝岩心的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、铺砂：将石英砂和胶结物搅拌成均匀的混合物，将该混合物倒入模具中，倒入一定厚度后，利用模具顶部顶板将混合物压实；
步骤2、铺设缝网：将氯化铵按照所需的裂缝形状及尺寸铺设在模具中的所述混合物上；
步骤3、再次铺砂：在铺好的呈缝网形状的氯化铵颗粒上再次铺设所述混合物，并用模具顶板压实，获得压制成型的块状岩心；
步骤4、制备裂缝孔隙：加热固化所述块状岩心使得氯化铵挥发；
步骤5、冲洗：将岩心中残留的氯化铵清洗干净，即得所需的裂缝岩心；
步骤6、烘干：将获得的裂缝岩心烘干备用。
2.如权利要求1所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述模具包括侧板、端板、底板和顶板，所述底板上部四周设有两个相对的侧板及两个相对的端板，所述侧板及端板上布置有所述顶板。
3.如权利要求1所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述混合物中，石英砂为80％～90％，胶结物为10％～20％。
4.如权利要求1所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，再次铺砂后压实的具体步骤为：通过顶板将石英砂混合料压实，将填装好的模具置于压力试验机上压制成型，调整模具位置，使其保持在压力机承顶板中心线上，然后升压，对加压装置施加10MPa的压力，正向压制15min后，再反向压制15min，最后将模具取下，放置4小时。
5.如权利要求1所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述步骤4的具体步骤为：将压制成型后的块状岩心放入烘箱内，在90℃-110℃的条件下恒温11h-13h进行固化。
6.如权利要求5所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，固化温度为100℃，固化时间为12h。
7.如权利要求1所述的裂缝岩心的制备方法，其特征在于，所述步骤5的具体步骤为：待温度下降至20℃，使用蒸馏水冲洗岩心，将岩心中残留的氯化铵清洗干净。
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