CN110376033B - 一种高强度缝洞型岩心及其制作方法 - Google Patents

一种高强度缝洞型岩心及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种高强度缝洞型岩心及其制作方法。属于提高采收率技术领域。本发明在岩心原料中添加了CaCO3、MgCO3、FeCO3三种物质，充分契合了碳酸岩缝洞型藏油的物性特征；本发明提出了以β‑D‑葡萄糖结晶为填充物，在岩心胶结后，采用高倍数地层水驱，形成了岩心内的缝洞结构；本发明提出了以微波快速胶结环氧树脂制作岩心的方法，运用微波分次作用，即避免了环氧树脂老化现象，又节约时间及成本；本发明考虑了气驱等高压驱动方式，采用碳纤维环氧树脂进行浇注，岩心承压强度达到普通环氧树脂浇注岩心的1.8倍以上。

Description

一种高强度缝洞型岩心及其制作方法
技术领域
本发明属于提高采收率技术领域，具体涉及一种高强度缝洞型岩心及其制作方法。
背景技术
碳酸盐岩油藏在全球油气资源中占有着十分重要的位置，据统计，碳酸盐岩分布占全球沉积岩总面积的20％，规模比较大；世界碳酸岩油气探明可采总量为1434.5亿吨。碳酸盐岩油田的可采储量一般情况下也比较大，平均可采储量是砂岩大油田平均可采储量的2倍左右；并且碳酸盐岩油气藏中有30％以上为缝洞型油气藏。我国也有近300×104km2的碳酸盐岩分布，约占陆上国土面积的1/3，其中塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地和华北地区广泛发育，为潜在的油气勘探区；这类油藏的储层经历多次构造运动，受风化、剥蚀和淋滤作用影响较大，因此该类油藏储层连续性差，非均质性强，裂缝、溶洞、断层发育。储集空间以先期构造运动加之岩溶、变质和风化淋滤等地质作用形成的孔、洞、穴和裂缝等构造储集空间为主，其中大型溶洞是最主要的储集空间，裂缝既是有效的储集空间，也是主要的渗流通道。
由于人工取心成本高，且取心量有限，因而实验室常用人造岩心进行驱替实验。现有的人造岩心如专利号为CN201400193610，提供了一种制备缝洞型碳酸盐岩岩心的方法，CN201721194236.9，提供了一种缝洞型人造岩心，但以上制作的人造岩心还存在以下问题：(1)契合缝洞型碳酸盐岩储层物性特征程度较低。(2)常规缝洞型岩心采用无机盐晶体，当采用该类岩心进行岩心岩电参数实验时，由于岩心内部存在大量无机盐，会导致岩心测试电阻率不够精确；(3)常规岩心制作需要在高温箱“100～120℃”条件下，烘烤5-8小时，长时间的烘烤会使环氧树脂在一定程度上存在老化现象；(4)当浇注岩心尺寸大，承压时表面易发生断裂，导致实验失败。因此，亟需发明一种一种高强度缝洞型岩心及其制作方法以解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的是发明了一种高强度缝洞型岩心及其制作方法，以解决上述背景技术中人造岩心存在的工作强度低、驱替实验模拟精度低等问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案内容如下：
一种高强度缝洞型岩心，其特征在于，按其各组分占的重量百分比胶结成缝洞型岩心丕，由如下原料组成：
Figure GDA0003775052760000021
缝洞型岩心丕为正六面体，高强度缝洞型岩心丕表面浇注0.5～2cm厚度碳纤维环氧树脂，其碳纤维环氧树脂按其各组分占的重量百分比，由如下原料得到：
T700型碳纤维 1～2份；
环氧树脂 5～15份；
乙二胺 0.2～2份。
高强度缝洞型岩心制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将石英砂以及β-D-葡萄糖分别过筛，将缝洞型岩心丕配方量的原料混合搅拌，均匀放入矩形模具中施压1～8MPa，10～30min；
步骤二：将步骤一中得到的岩心放入微波炉中，采用350W～450W功率固化20～30min；
步骤三：将碳纤维环氧树脂配方量的原料混合搅拌，均匀平铺在步骤二所得岩心表面0.5～2cm厚；
步骤四：将步骤三中得到的岩心放入微波炉中，采用350W～450W功率固化60～90min，得到高强度缝洞型岩心。
优选地，石英砂的目数为80～100目、100～200目、200目以上。
优选地，所述β-D-葡萄糖的目数为10～20目、20～40目、40～60目、60～80目、80～100目、100～200目、200目以上。
本发明的有益效果在于：(1)本发明在岩心原料中添加了CaCO3、MgCO3、FeCO3三种物质，充分契合了碳酸岩缝洞型藏油的物性特征；(2)本发明提出了以β-D-葡萄糖结晶为填充物，在岩心胶结后，采用高倍数地层水驱，形成了岩心内的缝洞结构；(3)本发明提出了以微波快速胶结环氧树脂制作岩心的方法，运用微波分次作用，即避免了环氧树脂老化现象，又节约时间及成本；(4)本发明考虑了气驱等高压驱动方式，采用碳纤维环氧树脂进行浇注，岩心承压强度达到普通环氧树脂浇注岩心的1.8倍以上。
附图说明
图1是本发明一种高强度缝洞型岩心剖面结构示意图；
图2是3MPa-8％黏土条件下β-D-葡萄糖含量与渗透率变化关系；
图3是400W微波固化环氧树脂固化度-时间关系；
图4是碳纤维含量-复合材料抗压强度关系；
图5是乙二胺含量-复合材料抗压强度关系
说明书附图1中：1-溶洞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
具体实施例1
如说明书附图1～5，在本实施例中，按其各组分占的重量百分比胶结成缝洞型岩心丕，原料如下：石英砂600g、β-D-葡萄糖80g、黏土50g、环氧树脂80g、乙二胺5g、CaCO3 5g、MgCO3 5g、FeCO3 5g，缝洞型岩心丕原料中石英砂目数为130目、β-D-葡萄糖为60目，缝洞型岩心丕为正六面体，在高强度缝洞型岩心丕表面浇注1.2cm厚度碳纤维环氧树脂，其碳纤维环氧树脂按其各组分占的重量百分比，原料为：T700型碳纤维30g、环氧树脂160g、乙二胺10g。
首先将石英砂过130目筛网，将β-D-葡萄糖过60筛网，将分别过筛的石英砂600g，β-D-葡萄糖80g以及黏土50g、CaCO3 5g、MgCO3 5g、FeCO3 5g充分混合搅拌，倒入搅拌槽内。将5g的乙二胺倒入装有80g环氧树脂的烧杯内搅拌30s，再将添加乙二胺的环氧树脂倒入搅拌槽内。用手将搅拌槽内的原料揉搓，待搅拌槽内的原料充分搅拌为颗粒状后，再次过40目筛。将过筛后的原料均匀放入液压机内的矩形模具内，加压5MPa，15min后，取出胶结的缝洞型岩心丕，将其放入微波炉中，采用400W功率固化20min。
称取环氧树脂160g、T700型碳纤维30g、乙二胺10g，倒入烧杯内搅拌1min，将固化的缝洞型岩心丕放入浇注槽内，倒入搅拌好的碳纤维环氧树脂倒入浇注槽内，将岩心表面浇注1.2cm的碳纤维环氧树脂，将浇注槽放入微波炉中固化80min后取出，形成编号为1号的高强度缝洞型岩心。使用时，根据不同实验用途，采用模拟地层水冲洗高强度缝洞型岩心，直至产出液体符合标准后停止冲洗，测量其水测渗透率为738mD。
具体实施例2
如说明书附图1～5，在本实施例中，按其各组分占的重量百分比胶结成缝洞型岩心丕，原料如下：石英砂1800g、β-D-葡萄糖240g、黏土150g、环氧树脂240g、乙二胺15g、CaCO3 15g、MgCO3 15g、FeCO3 15g，缝洞型岩心丕原料中石英砂目数为100目、β-D-葡萄糖为40目，缝洞型岩心丕为正六面体，在高强度缝洞型岩心丕表面浇注1.2cm厚度碳纤维环氧树脂，其碳纤维环氧树脂按其各组分占的重量百分比，原料为：T700型碳纤维90g、环氧树脂480g、乙二胺30g。
首先将石英砂过100目筛网，将β-D-葡萄糖过40筛网，将分别过筛的石英砂1800g，β-D-葡萄糖240g以及黏土150g、CaCO3 15g、MgCO3 15g、FeCO3 15g充分混合搅拌，倒入搅拌槽内。将15g的乙二胺倒入装有240g环氧树脂的烧杯内搅拌30s，再将添加乙二胺的环氧树脂倒入搅拌槽内。用手将搅拌槽内的原料揉搓，待搅拌槽内的原料充分搅拌为颗粒状后，再次过20目筛。将过筛后的原料均匀放入液压机内的矩形模具内，加压5MPa，15min后，取出胶结的缝洞型岩心丕，将其放入微波炉中，采用400W功率固化20min。
称取环氧树脂480g、T700型碳纤维90g、乙二胺30g，倒入烧杯内搅拌1min，将固化的缝洞型岩心丕放入浇注槽内，倒入搅拌好的碳纤维环氧树脂倒入浇注槽内，将岩心表面浇注1.2cm的碳纤维环氧树脂，将浇注槽放入微波炉中固化80min后取出，形成编号为2号的高强度缝洞型岩心。使用时，根据不同实验用途，采用模拟地层水冲洗高强度缝洞型岩心，直至产出液体符合标准后停止冲洗，测量其水测渗透率为1236mD。
具体实施例3
如说明书附图1～5，在本实施例中，按其各组分占的重量百分比胶结成缝洞型岩心丕，原料如下：石英砂3000g、β-D-葡萄糖400g、黏土250g、环氧树脂400g、乙二胺25g、CaCO3 25g、MgCO3 25g、FeCO3 25g，缝洞型岩心丕原料中石英砂目数为100目、β-D-葡萄糖为40目，缝洞型岩心丕为正六面体，在高强度缝洞型岩心丕表面浇注1.2cm厚度碳纤维环氧树脂，其碳纤维环氧树脂按其各组分占的重量百分比，原料为：T700型碳纤维150g、环氧树脂800g、乙二胺50g。
首先将石英砂过100目筛网，将β-D-葡萄糖过40筛网，将分别过筛的石英砂3000g，β-D-葡萄糖400g以及黏土250g、CaCO3 25g、MgCO3 25g、FeCO3 25g充分混合搅拌，倒入搅拌槽内。将25g的乙二胺倒入装有400g环氧树脂的烧杯内搅拌30s，再将添加乙二胺的环氧树脂倒入搅拌槽内。用手将搅拌槽内的原料揉搓，待搅拌槽内的原料充分搅拌为颗粒状后，再次过20目筛。将过筛后的原料均匀放入液压机内的矩形模具内，加压5MPa，15min后，取出胶结的缝洞型岩心丕，将其放入微波炉中，采用400W功率固化20min。
称取环氧树脂800g、T700型碳纤维150g、乙二胺50g，倒入烧杯内搅拌1min，将固化的缝洞型岩心丕放入浇注槽内，倒入搅拌好的碳纤维环氧树脂倒入浇注槽内，将岩心表面浇注1.2cm的碳纤维环氧树脂，将浇注槽放入微波炉中固化80min后取出，形成编号为3号的高强度缝洞型岩心。使用时，根据不同实验用途，采用模拟地层水冲洗高强度缝洞型岩心，直至产出液体符合标准后停止冲洗，测量其水测渗透率为1312mD。
制备的高强度缝洞型岩心岩心与普通环氧树脂岩心的承压强度对比见表1。
表1两种岩心承压强度对比表
Figure GDA0003775052760000051
由表1的实验数据得到，本发明制备的高强度缝洞型岩心的承压强度是普通环氧树脂岩心的1.8倍以上。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种高强度缝洞型岩心的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将石英砂以及β-D-单糖分别过筛，将缝洞型岩心坯的原料混合后搅拌，均匀放入矩形模具中施压1～8MPa，10～30min；
步骤二：将经由步骤一中得到的产出物放入微波炉中，采用350W～450W功率固化20～30min；
步骤三：将碳纤维、环氧树脂和固化剂混合后搅拌，均匀平铺在经由步骤二所得到的产出物表面，厚度范围在0.5～2cm；
步骤四：将经由步骤三得到的产出物放入微波炉中，采用350W～450W功率固化，固化时间范围在60～90min，得到高强度缝洞型岩心；
所述缝洞型岩心按其各组分占的重量百分比胶结成缝洞型岩心坯，由如下原料得到：
石英砂 5～7份；
β-D-单糖 0.5～2份；
黏土 0.5～1份；
环氧树脂 0.5～1.5份；
乙二胺 0.02～0.2份；
CaCO3 0.5～0.8份；
MgCO3 0.05～0.1份；
FeCO3 0.05～0.1份；
所述缝洞型岩心坯为正六面体，所述缝洞型岩心坯表面浇注0.5～2cm厚度碳纤维环氧树脂，其碳纤维环氧树脂按其各组分占的重量百分比，由如下原料得到：
T700型碳纤维 1～2份；
环氧树脂 5～15份；
固化剂 0.2～2份。
2.根据权利要求1所述的高强度缝洞型岩心的制备方法，其特征在于，所述石英砂的目数为80～100目、100～200目、200目以上。
3.根据权利要求1所述的高强度缝洞型岩心的制备方法，其特征在于，所述单糖的目数为20～60目、60～100目、100目以上。
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