CN114426410A - 一种孔洞型储层地震物理模型材料和孔洞型储层地震物理模型及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气勘探地球物理的地震物理模型技术领域，公开了一种孔洞型储层地震物理模型材料和孔洞型储层地震物理模型及制作方法。以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15‑25份，水20‑100份，石英砂1000份，环氧树脂60‑100份，固化剂5‑20份。本发明利用高岭土模拟垮塌物，与水按比例混合后速冻成冰状固体，在低温条件下加工成不同形态、尺度的孔洞模型，嵌入到高速围岩材料中模拟孔洞储层，待所述孔洞型储层地震物理模型固化后能够形成孔洞空间。本发明可以得到相似性更高的地震物理模型，从而得到更加准确的实验数据用于开展孔洞储层油气勘探方法研究。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探地球物理的地震物理模型技术领域，具体地，涉及一种孔洞型储层地震物理模型材料和孔洞型储层地震物理模型及制作方法。
背景技术
碳酸盐岩储层是我国常见的储层类型，也是目前地震勘探工作的热点。碳酸盐岩储层由于经历了岩溶作用，其储层形态多为孔-洞形式。溶蚀孔洞的尺度最小为几毫米，最大可达几百米。研究地震波在不同尺度孔洞内的传播特征，有助于明确孔洞型碳酸盐岩储层的响应特点。针对孔洞型储层的地震模拟，目前主要有数值模拟和物理模拟两种方法。数值模拟方法的特点是灵活方便，但其模拟是建立在各种简化方程及假设条件基础之上的。物理模拟是在比例因子原则下，在实验室内用相应的材料将实际的地层构造或各种类型的油气储层微缩制作成物理模型，并用超声波测试方法对野外地震勘探方法进行数据采集的一种正演模拟，具有结果更加真实可信的特点，近些年来也受到了越来越多的重视。
对于孔洞型储层的物理模拟，目前最常见的方法是利用低速材料制作成各种形态、尺度的孔洞模型，嵌入到高速均质材料中制作成物理模型，随后进行实验数据采集和分析工作。季敏(2009)根据碳酸盐岩储层中孔洞的发育情况，按孔洞的类型、大小、形状以及洞内填充物的变化设计孔洞物理模型。其中，利用模型直接打孔并在孔内填充气、水、油三种流体的方法来模拟含不同流体孔洞储层；利用低速材料制作了棍、柱、球、片四种形状的孔洞，研究孔洞形状变化对地震波响应特征的影响。李凡异(2016)根据塔里木某工区碳酸盐岩孔洞储层的地质地震综合解释成果，通过改进地震物理模型制作工艺，构建了一个与该区实际地层参数相近的三维碳酸盐岩孔洞储层精细物理模型。制作方法也是利用低速材料来模拟孔洞。
可以看到，目前孔洞储层物理模拟方法可分为打孔后充填流体或用低速材料模拟两种方式。但实际孔洞储层既不是只含流体的孔洞，也不是均匀低速介质，而是具有一定垮塌物的孔洞空间。垮塌物占据孔洞空间的比例不同，势必造成地震响应的差距。因此，针对孔洞型储层的物理模拟，还需进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是现有技术的缺陷，提出一种孔洞型储层地震物理模型材料和孔洞型储层地震物理模型及制作方法。根据本发明方法制备的孔洞型储层地震物理模型可进一步提高孔洞型储层模拟的相似性和准确性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种孔洞型储层地震物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15-25份，水20-100份，石英砂1000份，环氧树脂60-100份，固化剂5-20份。
本发明第二方面提供了一种利用所述的孔洞型储层地震物理模型材料制备孔洞型储层地震物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：将高岭土和水均匀混合并冷冻成冰状固体；
S2：将所述冰状固体制成不同形态、尺度的孔洞模型并冷冻待用；
S3：对所述环氧树脂和所述固化剂分别进行预热处理，将经过预热处理的环氧树脂和固化剂与所述石英砂混合，得到原料混合物，将所述原料混合物等分为多份；
S4：对模具进行预处理；将其中一份原料混合物加入到预处理后的模具中并压平，将经过步骤S2处理的孔洞模型放置于压平后的原料混合物上，并将另一份原料混合物放置于所述经过步骤S2处理的孔洞模型上并压平，得到预压制材料；
S5：对所述预压制材料进行压制处理和固化处理，得到所述孔洞型储层地震物理模型。
本发明第三方面提供了所述的制备孔洞型储层地震物理模型的方法制得的孔洞型储层地震物理模型。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明利用高岭土模拟垮塌物，与水按比例混合后速冻成冰状固体，在低温条件下加工成各种形态和尺度的孔洞，嵌入到高速围岩材料中模拟孔洞储层，可以得到相似性更高的地震物理模型，从而得到更加准确的实验数据用于开展孔洞储层油气勘探方法研究。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了本发明提供的利用所述的孔洞型储层地震物理模型材料制备孔洞型储层地震物理模型的方法的流程图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明第一方面提供了一种孔洞型储层地震物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15-25份，水20-100份，石英砂1000份，环氧树脂60-100份，固化剂5-20份。
根据本发明，优选地，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15-25份，水20-100份，石英砂1000份，环氧树脂70-80份，固化剂10-15份。
本发明中：
所述水为20-100份，例如可以为20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份以及它们之间的任意值；
所述环氧树脂为60-100份，例如可以为60份、70份、80份、90份、100份以及它们之间的任意值，优选为70-80份；
所述固化剂为5-20份，例如可以为5份、10份、15份、20份以及它们之间的任意值，优选为10-15份。
根据本发明，优选地，
所述石英砂的粒径为40-200目，优选为60-120目；
所述环氧树脂的粘度为8000-12000mPas，例如可以为8000mPas、9000mPas、10000mPas、11000mPas、12000mPas以及它们之间的任意值，优选9000mPas；所述环氧树脂选自本领域常用的环氧树脂，可以用于本发明的环氧树脂包括但不限于以下种类中的一种或多种：E-51型环氧树脂、E-44型环氧树脂和E-31型环氧树脂，优选E-51型环氧树脂。
所述固化剂的作用为与所述环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，本发明的固化剂选自本领域常用的固化剂，包括但不限于以下种类中的一种或多种：593固化剂、650型固化剂、T-31固化剂，优选为593固化剂。
本发明第二方面提供了一种利用所述的孔洞型储层地震物理模型材料制备孔洞型储层地震物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：将高岭土和水均匀混合并冷冻成冰状固体；
S2：将所述冰状固体制成不同形态、尺度的孔洞模型并冷冻待用；
S3：对所述环氧树脂和所述固化剂分别进行预热处理，将经过预热处理的环氧树脂和固化剂与所述石英砂混合，得到原料混合物，将所述原料混合物等分为多份；
S4：对模具进行预处理；将其中一份原料混合物加入到预处理后的模具中并压平，将经过步骤S2处理的孔洞模型放置于压平后的原料混合物上，并将另一份原料混合物放置于所述经过步骤S2处理的孔洞模型上并压平，得到预压制材料；
S5：对所述预压制材料进行压制处理和固化处理，得到所述孔洞型储层地震物理模型。
本发明中，所述高速围岩材料即为所述原料混合物，通过所述制备孔洞型储层地震物理模型的方法，将所述冰状固体制成的不同形态、尺度的孔洞模型放置于所述原料混合物中，所述冰状固体中的高岭土可模拟垮塌物，进而得到所述孔洞型储层地震物理模型。
根据本发明，优选地，所述步骤S1的冷冻的温度为低于-10℃，优选为低于-24℃，所述冷冻为速度，冷冻的时间优选为1-3h。
本发明中，将高岭土和水均匀混合并放入方形硅胶模具中并于低于-24℃的温度下冷冻1-3h，制成冰状固体。
根据本发明，优选地，在步骤S2中，将所述冰状固体制成不同形态、尺度的孔洞模型的条件包括低温环境，所述低温环境的温度为低于0℃，优选为-1℃至-4℃；
步骤S2的冷冻的温度为低于-10℃，优选为低于-24℃；
所述不同形态、尺度的孔洞模型为直径4-6mm的球形孔洞模型。
根据本发明，优选地，在步骤S3中：
对所述环氧树脂进行预热处理的温度为45℃-55℃，预热处理的时间为1-3h；
对所述固化剂进行预热处理的温度为25℃-35℃，预热处理的时间为0.5-1.5h；
将经过预热处理的环氧树脂和固化剂均匀混合后，再与所述石英砂均匀混合，得到原料混合物。
根据本发明，优选地，在步骤S4中：
所述预处理的步骤包括在所述模具的内表面涂抹脱模材料，所述脱模材料为凡士林或硅橡胶；
将经过步骤S2处理的孔洞模型放置于压平后的原料混合物的中心位置。
根据本发明，优选地，在步骤S5中，所述压制处理的压制压强为2MPa-6Mpa，压制时间为5-20min，所述压制处理的仪器为压机；所述固化处理的温度为40℃-60℃。
本发明中，制备所述孔洞型储层地震物理模型所采用的尺度比例因子为1:10000，即所述孔洞型储层地震物理模型的1mm代表实际地质体尺度为10m。
本发明第三方面提供了所述的制备孔洞型储层地震物理模型的方法制得的孔洞型储层地震物理模型。
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明各个实施例所用的原料信息如下：
所述高岭土为：星牌煅烧高岭土，产地山西，平均粒径为1000目。
所述环氧树脂为：凤凰牌E-51环氧树脂，牌号WRS618，产地江苏无锡，粘度为9000mPas。
所述固化剂为：穗欣化工牌593型固化剂，牌号593，产地广州。
所述石英砂为：晶石牌石英砂，产地河北，平均粒径为100目。
实施例1
本实施例提供一种孔洞型储层地震物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土20份，水60份，石英砂1000份，环氧树脂70份，固化剂10份。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述的孔洞型储层地震物理模型材料制备孔洞型储层地震物理模型的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
S1：将高岭土和水均匀混合并放入方形硅胶模具中并于-24℃下冷冻2h，制成冰状固体；
S2：将所述冰状固体在-1℃下制成直径5mm圆球形孔洞模型并于-24℃下冷冻待用；
S3：对所述环氧树脂和所述固化剂分别进行预热处理，其中，对所述环氧树脂进行预热处理的温度为50℃，预热处理的时间为2h，对所述固化剂进行预热处理的温度为30℃，预热处理的时间为1h；将经过预热处理的环氧树脂和固化剂均匀混合后，再与所述石英砂均匀混合，得到原料混合物，将所述原料混合物等分为2份；
S4：对模具进行预处理，即在所述模具的内表面涂抹硅橡胶，待所述硅橡胶固化后即完成所述预处理；将其中一份原料混合物加入到预处理后的模具中并压平，将直径5mm圆球形孔洞模型放置于压平后的原料混合物的中心位置，并将另一份原料混合物放置于所述直径5mm圆球形孔洞模型上并压平，得到预压制材料；
S5：对所述预压制材料进行压制处理和固化处理，固化脱模得到所述孔洞型储层地震物理模型。其中，所述压制处理的压制压强为3Mpa，压制时间为10min；所述固化处理的温度为50℃。
实施例3-6
实施例3-6分别提供一种制备孔洞型储层地震物理模型的方法，所述方法的步骤与实施例2的方法的步骤相同，区别仅在于水、环氧树脂、固化剂的用量不同，实施例3-6中各物质的具体用量见表1，其中，环氧树脂、固化剂和石英砂均以重量份表示。
对比例
本对比例为未内嵌所述不同形态、尺度的孔洞模型制作的地震物理模型。所述地震物理模型材料组成见表1，其中，环氧树脂、固化剂和石英砂均以重量份表示。
测试例
本测试例使用超声波透射法对实施例2-6制备的孔洞型储层地震物理模型和对比例制备的地震物理模型分别进行了垂直方向的纵波、横波速度测试，测试结果见表1，其中纵波、横波速度的单位为m/s。
表1不同模型的垂直方向的纵波、横波速度测试结果
| 序号 | 高岭土 | 水 | 石英砂 | 环氧树脂 | 固化剂 | 纵波速度 | 横波速度 |
| 实施例1 | 20 | 60 | 1000 | 70 | 10 | 3052 | 1693 |
| 实施例2 | 20 | 80 | 1000 | 60 | 5 | 2935 | 1663 |
| 实施例3 | 20 | 100 | 1000 | 80 | 8 | 2812 | 1596 |
| 实施例4 | 20 | 80 | 1000 | 100 | 12 | 2968 | 1679 |
| 实施例5 | 20 | 60 | 1000 | 80 | 15 | 2953 | 1671 |
| 对比例 | 0 | 0 | 1000 | 70 | 10 | 3212 | 1825 |
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种孔洞型储层地震物理模型材料，其特征在于，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15-25份，水20-100份，石英砂1000份，环氧树脂60-100份，固化剂5-20份。
2.根据权利要求1所述的孔洞型储层地震物理模型材料，其中，以重量份数计，该物理模型材料包括高岭土15-25份，水20-100份，石英砂1000份，环氧树脂70-80份，固化剂10-15份。
3.根据权利要求1所述的孔洞型储层地震物理模型材料，其中，
所述石英砂的粒径为40-200目，优选为60-120目；
所述环氧树脂的粘度为8000-12000mPas，所述环氧树脂包括E-51型环氧树脂、E-44型环氧树脂和E-31型环氧树脂中的至少一种；
所述固化剂包括593固化剂、650型固化剂和T-31固化剂中的至少一种。
4.一种利用权利要求1-3中任意一项所述的孔洞型储层地震物理模型材料制备孔洞型储层地震物理模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1：将高岭土和水均匀混合并冷冻成冰状固体；
S2：将所述冰状固体制成不同形态、尺度的孔洞模型并冷冻待用；
S3：对所述环氧树脂和所述固化剂分别进行预热处理，将经过预热处理的环氧树脂和固化剂与所述石英砂混合，得到原料混合物，将所述原料混合物等分为多份；
S4：对模具进行预处理；将其中一份原料混合物加入到预处理后的模具中并压平，将经过步骤S2处理的孔洞模型放置于压平后的原料混合物上，并将另一份原料混合物放置于所述经过步骤S2处理的孔洞模型上并压平，得到预压制材料；
S5：对所述预压制材料进行压制处理和固化处理，得到所述孔洞型储层地震物理模型。
5.根据权利要求4所述的孔洞型储层地震物理模型的制备方法，其中，所述步骤S1的冷冻的温度为低于-10℃，优选为低于-24℃，所述冷冻为速度，冷冻的时间优选为1-3h。
6.根据权利要求4所述的孔洞型储层地震物理模型的制备方法，其中，在步骤S2中，将所述冰状固体制成不同形态、尺度的孔洞模型的条件包括低温环境，所述低温环境的温度为低于0℃，优选为-1℃至-4℃；
步骤S2的冷冻的温度为低于-10℃，优选为低于-24℃；
所述不同形态、尺度的孔洞模型为直径4-6mm的球形孔洞模型。
7.根据权利要求4所述的孔洞型储层地震物理模型的制备方法，其中，在步骤S3中：
对所述环氧树脂进行预热处理的温度为45℃-55℃，预热处理的时间为1-3h；
对所述固化剂进行预热处理的温度为25℃-35℃，预热处理的时间为0.5-1.5h；
将经过预热处理的环氧树脂和固化剂均匀混合后，再与所述石英砂均匀混合，得到原料混合物。
8.根据权利要求4所述的孔洞型储层地震物理模型的制备方法，其中，在步骤S4中：
所述预处理的步骤包括在所述模具的内表面涂抹脱模材料，所述脱模材料为凡士林或硅橡胶；
将经过步骤S2处理的孔洞模型放置于压平后的原料混合物的中心位置。
9.根据权利要求4所述的孔洞型储层地震物理模型的制备方法，其中，在步骤S5中，所述压制处理的压制压强为2MPa-6Mpa，压制时间为5-20min；所述固化处理的温度为40℃-60℃。
10.根据权利要求4-9中任意一项所述的制备孔洞型储层地震物理模型的方法制得的孔洞型储层地震物理模型。
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| 刘东方等: "地震物理模型中储层流体地质模型材料的探索", 《地球物理学进展》 * |
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