CN114429728B - 一种黄土塬地层物理模型材料和黄土塬地层物理模型及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地震物理模拟技术领域，公开了一种黄土塬地层物理模型材料和黄土塬地层物理模型及制备方法。该物理模型材料包括以下组分：硅橡胶液体、硅析凝胶粉、交联剂和催化剂。制备黄土塬地层物理模型的方法包括如下步骤：S1：加热所述硅橡胶液体，研磨所述硅析凝胶粉；S2：将经过步骤S1处理的硅橡胶液体与硅析凝胶粉混合，加入所述交联剂、催化剂以及任选的着色剂，搅拌均匀、凝固后得到混合物；S3：根据模拟区域地形特征制备初始模型，将所述混合物涂抹在所述初始模型表面，得到黄土塬地层物理模型。本发明的黄土塬地层物理模型较好的模拟了黄土塬地层低波速和高衰减的特性，解决了黄土塬地层的物理物理模拟问题。
Description
技术领域
本发明属于地震物理模拟技术领域，更具体地，涉及一种黄土塬地层物理模型材料和黄土塬地层物理模型及制备方法。
背景技术
鄂尔多斯盆地复杂黄土塬区长期被地球物理学界视为“地震勘探禁区”。黄土山地巨厚低降速层对地震波的吸收衰减严重。地下主要目的层为低孔、低渗的致密砂岩储层，构造圈闭幅度小，岩性储层薄、空隙度和渗透率低，属典型的黄土塬区致密砂岩油气藏，储层与上下围岩之间的波阻抗差异小，导致地震资料干扰波发育、静校正问题严重、高频吸收衰减严重、资料分辨率及信噪比低，实现地震勘探对油气藏有效储层的预测，难度极大。黄土塬区的土质松散，从上到下大致可以分为干黄土(波速约为300～500m/s)、湿黄土(波速约为800～1000m/s)和潜水面以下含水黄土(波速约为1700～1800m/s)。巨厚而疏松的黄土，不仅对地震波有强烈的吸收衰减作用，而且因为黄土的垂向速度变化产生明显的面波、多次波、折射波和侧面波等干扰波，造成资料品质较差。
为了解决野外实际勘探问题，经常使用实验室正演手段进行研究，地震物理模拟技术是认识复杂地震波场的有效手段，现今物理模型制作所使用的材料一般为环氧树脂、硅橡胶和滑石粉，或者是其中两种或三种的混合物，其速度变化为1000m/s～3000m/s，就衰减而言都属于低衰减材料，无法满足模拟黄土层的需求。
地震物理模拟中，材料是其核心技术之一，只有模拟材料的波阻抗与野外实际地层的波阻抗相匹配，才能使模拟的效果更为可信，才能进一步指导野外地震勘探。对于黄土塬地层而言，其最大的特征就是低速度和高衰减，因此在模拟过程中所使用的材料一定要具有这两项特征，才可实现在物理模型中模拟黄土塬地层。
发明内容
本发明的目的是针对物理模拟现今材料无法满足模拟黄土塬地层低速度高衰减的特性，提出一种黄土塬地层物理模型材料和黄土塬地层物理模型及制备方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种黄土塬地层物理模型材料，该物理模型材料包括以下组分：硅橡胶液体、硅气凝胶粉、交联剂和催化剂；
以所述物理模型材料的质量为基准，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的总质量分数为92.5％-95.5％，所述交联剂的质量分数为1.5％-2.5％；所述催化剂的质量分数为3％-5％；
所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比根据模拟区域黄土塬地层的波速和衰减大小确定。
本发明第二方面提供了一种利用所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：加热所述硅橡胶液体，研磨所述硅气凝胶粉；
S2：将经过步骤S1处理的硅橡胶液体与硅气凝胶粉混合，加入所述交联剂、催化剂以及任选的着色剂，搅拌均匀、凝固后得到混合物；
S3：根据模拟区域地形特征制备初始模型，将所述混合物涂抹在所述初始模型表面，得到黄土塬地层物理模型。
本发明第三方面提供了根据所述的黄土塬地层物理模型的制备方法制得的黄土塬地层物理模型。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明较好的解决了黄土塬地层的物理物理模拟问题。利用本发明的黄土塬地层物理模型材料和制备方法来模拟黄土塬地层，经过水槽测试，本发明的黄土塬地层物理模型较好的模拟了黄土塬地层低波速和高衰减的特性。
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利用所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法的流程图。
图2示出了本发明提供的所述硅气凝胶粉的示意图。
图3示出了本发明提供的研磨后的硅气凝胶粉的示意图。
图4示出了根据本发明提供的一种利用所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法得到的所述混合物的示意图。
图5示出了本发明提供的所述黄土塬地层物理模型的示意图。
图6示出了对本发明提供的实施例2中所述初始模型进行测试后的地震剖面的示意图。
图7示出了对本发明提供的实施例2中所述黄土塬地层物理模型进行测试后的地震剖面的示意图。
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黄土塬地层物理模型材料，该物理模型材料包括以下组分：硅橡胶液体、硅气凝胶粉、交联剂和催化剂；
以所述物理模型材料的质量为基准，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的总质量分数为92.5％-95.5％，所述交联剂的质量分数为1.5％-2.5％；所述催化剂的质量分数为3％-5％；
所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比根据模拟区域黄土塬地层的波速和衰减大小确定。
本发明中，为了使所述黄土塬地层物理模型更接近实际野外地质情况，因此充分考虑了黄土层对地震波的影响特征，将黄土层的低波速和高衰减两个主要特征考虑在内。根据黄土塬特点：
(1)较为疏松，纵横波速度低，孔隙多大；
(2)衰减大，对地震波具有很强的吸收作用；
(3)厚度差异大，分布不均匀，地貌特征复杂。
经过大量实验，本发明最终选择用硅气凝胶粉和硅橡胶混合，并在催化剂与交联剂的作用下，得到黄土塬地层物理模型材料。
其中，硅气凝胶粉是一种质地轻柔、孔隙度大、呈现为不均匀型颗粒状，其具有低波速和高衰减的特性；硅橡胶是一种缩合型双组分液体材料，其中，缩合型双组分室温硫化硅橡胶的硫化反应不是靠空气中的水分，而是靠催化剂来进行引发。由于硅橡胶是液体，硅气凝胶为颗粒状固体，可以将二者进行混合。
根据本发明，优选地，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比为1：0.1-0.2。
根据本发明，优选地，所述黄土塬地层物理模型材料还包括着色剂。
根据本发明，所述交联剂可以为本领域常规的各种交联剂，优选地，所述交联剂为正硅酸乙酯。
根据本发明，所述催化剂可以为本领域常规的各种催化剂，优选地，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。
本发明第二方面提供了一种利用所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法，该方法包括如下步骤：
S1：加热所述硅橡胶液体，研磨所述硅气凝胶粉；
S2：将经过步骤S1处理的硅橡胶液体与硅气凝胶粉混合，加入所述交联剂、催化剂以及任选的着色剂，搅拌均匀、凝固后得到混合物；
S3：根据模拟区域地形特征制备初始模型，将所述混合物涂抹在所述初始模型表面，得到黄土塬地层物理模型。
根据本发明，优选地，在步骤S1中，所述加热的温度为35-45℃，所述加热的时间为2.5-3.5h。加热的目的是能让所述硅橡胶充分与所述硅气凝胶粉混合，在相同情况下，经过加热处理的硅橡胶能混合更多的所述硅气凝胶粉。
本发明中，所述研磨的时间根据所需的硅气凝胶粉的粒径而定，研磨时间不宜过长，过长会使所述硅气凝胶粉过细，衰减特性将不明显，作为优选方案，研磨后的硅气凝胶粉的粒径为0.001mm-0.5mm，所述研磨的时间优选为5-12sec。
本发明中，所述着色剂可选用黄色颜料。使用所述着色剂使所述黄土塬地层物理模型材料与所述初始模型表面相区别。
根据本发明，优选地，在步骤S3中，根据模拟区域的黄土塬地层的分布将所述混合物涂抹在所述初始模型表面。所述初始模型表面便可形成一层厚度约为1-2mm厚的衰减层，为了跟实际的黄土塬地层的分布情况相匹配，在黄土塬上涂抹最为厚，坡上次之，沟底涂抹最为薄。待黄土塬地层物理模型材料在所述初始模型表面固化后，形成所述黄土塬地层物理模型，便可进行测试。
本发明第三方面提供了根据所述的黄土塬地层物理模型的制备方法制得的黄土塬地层物理模型。
以下通过实施例具体说明本发明。
以下实施例中，所述硅橡胶选购自上海西利康高新技术有限公司，型号为107-硅橡胶。
实施例1
本实施例提供一种黄土塬地层物理模型材料，用于制作鄂南地区的黄土塬地层物理模型，该物理模型材料包括以下组分：硅橡胶液体、硅气凝胶粉、交联剂和催化剂；
以所述物理模型材料的质量为基准，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的总质量分数为94％，所述正硅酸乙酯的质量分数为2％；所述二丁基二月桂酸锡的质量分数为4％；
所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比为1：0.1。
在上述黄土塬地层物理模型材料中添加适量的黄色颜料。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法，如图1、图2、图3所示，该方法包括如下步骤：
S1：加热所述硅橡胶液体，研磨所述硅气凝胶粉；所述加热的温度为40℃，所述加热的时间为3h。研磨后的硅气凝胶粉的粒径为0.001mm-0.5mm。
S2：将经过步骤S1处理的硅橡胶液体与硅气凝胶粉混合，加入所述交联剂、催化剂以及黄色颜料，搅拌均匀、凝固后得到混合物，如图4所示；
S3：根据鄂南地区地形特征制备初始模型，根据鄂南地区的黄土塬地层的分布将所述混合物涂抹在所述初始模型表面，所述初始模型表面便可形成一层厚度约为1-2mm厚的衰减层，为了跟鄂南地区的黄土塬地层的分布情况相匹配，在黄土塬上涂抹最为厚，坡上次之，沟底涂抹最为薄。待黄土塬地层物理模型材料在所述初始模型表面固化后，形成所述黄土塬地层物理模型，如图5所示，便进行测试。
测试例
如图6所示为对本发明提供的实施例2中所述初始模型进行测试后的地震剖面；如图7所示为对本发明提供的实施例2中所述黄土塬地层物理模型进行测试后的地震剖面，经过比较图6和图7可知，本发明提供的所述黄土塬地层物理模型进行测试后的地震剖面有震荡的多次波，且较深的地层也同相轴变弱。本发明解决了黄土塬地层的物理模拟问题，根据本发明方法得到的所述黄土塬地层物理模型较好的模拟了黄土塬地层低波速和高衰减的特性。
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)
1.一种黄土塬地层物理模型材料，其特征在于，该物理模型材料包括以下组分：硅橡胶液体、硅气凝胶粉、交联剂和催化剂；
以所述物理模型材料的质量为基准，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的总质量分数为92.5％-95.5％，所述交联剂的质量分数为1.5％-2.5％；所述催化剂的质量分数为3％-5％；
所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比根据模拟区域黄土塬地层的波速和衰减大小确定；
硅气凝胶粉的粒径为0.001mm-0.5mm。
2.根据权利要求1所述的黄土塬地层物理模型材料，其中，所述硅橡胶和所述硅气凝胶粉的质量比为1：0.1-0.2。
3.根据权利要求1所述的黄土塬地层物理模型材料，其中，所述黄土塬地层物理模型材料还包括着色剂。
4.根据权利要求1所述的黄土塬地层物理模型材料，其中，所述交联剂为正硅酸乙酯。
5.根据权利要求1所述的黄土塬地层物理模型材料，其中，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡。
6.一种利用权利要求1-5中任意一项所述的黄土塬地层物理模型材料制备黄土塬地层物理模型的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1：加热所述硅橡胶液体，研磨所述硅气凝胶粉；
S2：将经过步骤S1处理的硅橡胶液体与硅气凝胶粉混合，加入所述交联剂、催化剂以及任选的着色剂，搅拌均匀、凝固后得到混合物；
S3：根据模拟区域地形特征制备初始模型，将所述混合物涂抹在所述初始模型表面，得到黄土塬地层物理模型。
7.根据权利要求6所述的黄土塬地层物理模型的制备方法，其中，在步骤S1中，所述加热的温度为35-45℃，所述加热的时间为2.5-3.5h。
8.根据权利要求6所述的黄土塬地层物理模型的制备方法，其中，在步骤S1中，研磨后的硅气凝胶粉的粒径为0.001mm-0.5mm。
9.根据权利要求6所述的黄土塬地层物理模型的制备方法，其中，在步骤S3中，根据模拟区域的黄土塬地层的分布将所述混合物涂抹在所述初始模型表面。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的黄土塬地层物理模型的制备方法制得的黄土塬地层物理模型。
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