CN114428373A - 一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和应力敏感致密砂岩储层物理模型及制备方法 - 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，公开了一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和应力敏感致密砂岩储层物理模型及制备方法。该物理模型材料包括石英砂，高岭土，聚氨酯，固化剂为，稀释剂。该方法包括如下步骤：将所述聚氨酯和固化剂进行加热处理；对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；将所述石英砂和所述高岭土均匀混合，加入聚氨酯和固化剂，以及稀释剂，均匀混合得到混合物；将所述混合物放入物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理和固化处理，得到所述应力敏感致密砂岩储层物理模型。本发明通过利用软质有机材料胶结石英砂和高岭土，实现致密砂岩储层地应力‑地震响应变化规律的物理模拟研究。
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，涉及一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和应力敏感致密砂岩储层物理模型及制备方法。
背景技术
随着勘探程度的不断深化，非常规致密砂岩储层已经成为油气勘探的重点和热点，其油气藏储量在新探明原油及天然气地质储量中所占的比例逐年增加。通常认为孔隙度在12％以下，渗透率小于0.1mD的砂岩为致密砂岩储层。致密砂岩油藏勘探开发与地应力有着密切关系，通过确定地应力大小和方向能够为油藏开发设计提供最优方案。因此，开展地应力与地震响应特征关系研究，对油藏勘探开发具有重要意义。目前，针对地应力-地震响应的数值模拟技术存在着诸多假设，例如建立在薄板模型假设基础上的地应力模拟，认为所研究的地层是均匀连续、各向同性、完全弹性的，与实际地层真实情况存在较大差异。
与数学模拟方法相比，物理模拟方法能更加真实地实现对模型介质中声波或弹性波传播规律的观测，从而推断地震波在实际地层构造和地质体中传播特征，更加有利于解释地应力引起的地震响应特征规律。在进行地震物理模拟的过程中，为了使所得模拟结果的运动学特征与实际地质构造地质体中的地震波运动学特征保持一致，必须使物理模型的尺寸和速度、密度等参数与实际地质构造地质体的尺寸和速度、密度等参数呈一定的比例关系，即地震物理模拟几何相似性原理。目前地震物理模型所采用的尺度比例因子通常为1:10000，即物理模型的1毫米代表实际地质体尺度为10米；而速度比通常为1:1或者1:2。
砂岩储层地震物理模型的材料来源可分为两种，一种是高分子材料，另一种是人造砂岩。常用的高分子物理模型材料包括环氧树脂、硅橡胶、有机玻璃、石蜡等，通过对材料进行浇筑和机械加工，即可获得较精确的几何构造，但此类材料不具有孔渗特征，仅能在速度和密度上模拟砂岩储层。已有的人造砂岩材料，制作方法是利用有机或者无机胶胶结石英砂，能够模拟高孔隙、高渗透率的常规砂岩，但很难模拟致密砂岩物理性质。另外，已有的两种砂岩储层物理模型材料均不具备应力敏感性，即施加模拟应力后其物性参数很难出现明显改变，难以模拟应力对实际地层物性参数的影响作用。
针对目前已有的物理模拟技术的缺陷，亟待对其进行改进并提出新的技术方案，得到具有应力敏感性的致密砂岩储层物理模型，进而更加明确地揭示地应力-地震响应变化规律。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和应力敏感致密砂岩储层物理模型及制备方法。本发明通过利用软质有机材料胶结石英砂和高岭土，并进行高压压制的制作方式，得到应力敏感致密砂岩模型，进而实现致密砂岩储层地应力-地震响应变化规律的物理模拟研究。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括石英砂450-550份，高岭土200-500份，聚氨酯50-100份，固化剂为5-10份，稀释剂5-10份。
本发明第二方面提供了一种利用所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料制备应力敏感致密砂岩储层物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：材料预处理：将所述聚氨酯和固化剂进行加热处理；
S2：模具预处理：对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；
S3：材料配制：将所述石英砂和所述高岭土均匀混合，加入经过步骤S1处理的聚氨酯和经过步骤S1处理的固化剂，以及稀释剂，均匀混合得到混合物；
S4：砂板压制：将所述混合物放入经过步骤S2处理的物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理；
S5：砂板固化：压制处理后进行固化处理，得到所述应力敏感致密砂岩储层物理模型。
本发明第三方面提供了一种应力敏感致密砂岩储层物理模型。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明通过利用软质有机材料胶结石英砂和高岭土，并进行高压压制的制作方式，能够得到孔隙度小于12％、渗透率小于0.1mD的致密砂岩模型材料，且在模拟地应力条件下其物性参数能够出现明显变化。
(2)本发明制备的应力敏感致密砂岩模型在2MPa水平应力差下纵波速度变化范围能够达到0-400m/s，能够实现致密砂岩储层地应力-地震响应变化规律的物理模拟研究。
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一种应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法的流程图。
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应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括石英砂450-550份，高岭土200-500份，聚氨酯50-100份，固化剂为5-10份，稀释剂5-10份。
根据本发明，优选地：
所述固化剂为胺值小于400mgKOH/g胺类固化剂，优选为腰果油改性脂肪胺；
所述稀释剂为酯类增塑剂，优选为邻苯二甲酸二丁酯。
根据本发明，优选地，所述石英砂的粒径为100-600目，优选为200-400目；所述高岭土的粒径为1000-1400目，优选为1000-1200目。
本发明第二方面提供了一种利用所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料制备应力敏感致密砂岩储层物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：材料预处理：将所述聚氨酯和固化剂进行加热处理；
S2：模具预处理：对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；
S3：材料配制：将所述石英砂和所述高岭土均匀混合，加入经过步骤S1处理的聚氨酯和经过步骤S1处理的固化剂，以及稀释剂，均匀混合得到混合物；
S4：砂板压制：将所述混合物放入经过步骤S2处理的物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理；
S5：砂板固化：压制处理后进行固化处理，得到所述应力敏感致密砂岩储层物理模型。
本发明中，压制处理后进行固化处理，随后脱模取出即完成所述应力敏感致密砂岩储层物理模型的制作。
根据本发明，优选地，在步骤S1中，所述加热处理的温度为40-60℃，所述加热处理的时间为1-3h。作为优选方案，所述加热处理的设备为保温箱。
根据本发明，优选地，在步骤S2中，所述固化预处理的步骤包括在所述物理模型固化模具内表面涂抹硅橡胶，待所述硅橡胶固化后，所述固化预处理完成。
根据本发明，优选地，在步骤S3中，将经过步骤S1处理的固化剂和聚氨酯均匀混合，再加入所述稀释剂均匀混合，随后加入到所述石英砂和所述高岭土均匀混合的物质中，通过混合搅拌将所有材料充分搓匀，避免大颗粒出现，得到所述混合物。
根据本发明，优选地，在步骤S4中，所述压制处理的时间为8-15min，所述压制处理的压力为8MPa-14Mpa，更优选为10MPa。作为优选方案，将所述混合物放入经过步骤S2处理的物理模型固化模具中，利用压机在8MPa-14MPa下压制8-15min后卸压。
根据本发明，优选地，在步骤S5中，所述固化处理的时间为36-60h，所述固化处理的温度为35-45℃。
本发明第三方面提供了一种应力敏感致密砂岩储层物理模型。
以下通过实施例具体说明本发明。
以下实施例中：
所述聚氨酯为聚氨酯双组份灌封胶PUY-205，购自苏州锐谷化工有限公司；
所述固化剂为腰果油改性脂肪胺ZY-F50，其胺值为200-300mgKOH/g，购自徐州中研化工有限公司；
所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯，购自济南市承恩化工有限公司；
所述石英砂为晶石牌石英砂，产地河北，平均粒径300目；
所述高岭土为星牌煅烧高岭土，产地山西，平均粒径为1100目；
所述物理模型固化模具尺寸均为10cm×10cm×2cm。
实施例1
本实施例提供一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，以重量份数计，该物理模型材料包括石英砂500份，高岭土500份，聚氨酯70份，固化剂为10份，稀释剂10份。
本实施例提供一种利用所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料制备应力敏感致密砂岩储层物理模型的方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
S1：材料预处理：将所述聚氨酯和固化剂置于50℃保温箱中加热处理2h；
S2：模具预处理：对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；所述固化预处理的步骤包括在所述物理模型固化模具内表面涂抹硅橡胶，待所述硅橡胶固化后，所述固化预处理完成。
S3：材料配制：将经过步骤S1处理的固化剂和经过步骤S1处理的聚氨酯均匀混合，再加入所述稀释剂均匀混合，随后加入到所述石英砂和所述高岭土均匀混合的物质中，通过混合搅拌将所有材料充分搓匀，避免大颗粒出现，得到所述混合物。
S4：砂板压制：将所述混合物放入经过步骤S2处理的物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理，所述压制处理具体为利用压机在10MPa下压制10min后卸压；
S5：砂板固化：压制处理后进行固化处理，随后脱模取出即完成所述应力敏感致密砂岩储层物理模型的制作，得到应力敏感致密砂岩储层物理模型。所述固化处理的时间为48h，所述固化处理的温度为40℃。
实施例2-4
实施例2-4均提供一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和提供一种应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，所述方法各步骤与实施例1相同，区别仅在于高岭土、聚氨酯、固化剂的用量不同，实施例2-4中各物质的具体用量见表1。
对比例
本对比例使用硬质高分子材料(环氧树脂)胶结石英砂和高岭土制作的地震物理模型，各物质的具体用量见表1。
测试例
本测试例测试了实施例1-4制备的应力敏感致密砂岩储层物理模型和对比例制备的地震物理模型的孔隙度和渗透率，如表1所示。本测试例还使用超声波透射法在2MPa水平应力差下对实施例1-4制备的应力敏感致密砂岩储层物理模型和对比例制备的地震物理模型进行了纵波速度测试，所得的2MPa水平应力差下纵波速度变化值如表1所示。其中，孔隙度单位为％，渗透率单位为mD，纵波速度变化值单位为m/s。
表1各个模型的孔隙度、渗透率和纵波速度变化值
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)
1.一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，其特征在于，以重量份数计，该物理模型材料包括石英砂450-550份，高岭土200-500份，聚氨酯50-100份，固化剂为5-10份，稀释剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，其中，
所述固化剂为胺值小于400mgKOH/g胺类固化剂，优选为腰果油改性脂肪胺；
所述稀释剂为酯类增塑剂，优选为邻苯二甲酸二丁酯。
3.根据权利要求1所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料，其中，所述石英砂的粒径为100-600目，优选为200-400目；所述高岭土的粒径为1000-1400目，优选为1000-1200目。
4.一种利用权利要求1-3中任意一项所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型材料制备应力敏感致密砂岩储层物理模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1：材料预处理：将所述聚氨酯和固化剂进行加热处理；
S2：模具预处理：对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；
S3：材料配制：将所述石英砂和所述高岭土均匀混合，加入经过步骤S1处理的聚氨酯和固化剂，以及稀释剂，均匀混合得到混合物；
S4：砂板压制：将所述混合物放入经过步骤S2处理的物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理；
S5：砂板固化：压制处理后进行固化处理，得到所述应力敏感致密砂岩储层物理模型。
5.根据权利要求4所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，其中，在步骤S1中，所述加热处理的温度为40-60℃，所述加热处理的时间为1-3h。
6.根据权利要求4所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，其中，在步骤S2中，所述固化预处理的步骤包括在所述物理模型固化模具内表面涂抹硅橡胶，待所述硅橡胶固化后，所述固化预处理完成。
7.根据权利要求4所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，其中，在步骤S3中，将经过步骤S1处理的固化剂和经过步骤S1处理的聚氨酯均匀混合，再加入所述稀释剂均匀混合，随后加入到所述石英砂和所述高岭土均匀混合的物质中，得到所述混合物。
8.根据权利要求4所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，其中，在步骤S4中，所述压制处理的时间为8-15min，所述压制处理的压力为8MPa-14MPa。
9.根据权利要求4所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法，其中，在步骤S5中，所述固化处理的时间为36-60h，所述固化处理的温度为35-45℃。
10.根据权利要求4-9中任意一项所述的应力敏感致密砂岩储层物理模型的制备方法制得的应力敏感致密砂岩储层物理模型。
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