CN114459841A - 非均质岩心模型及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非均质岩心模型及其制备方法，方法包括：将加工成预定形状的岩心体进行预处理；将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂；利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接；按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型。本发明能够实现采用多种与储层天然岩心层位相同或物性相近的露头岩心，整体粘接、压制、切削，形成单根长度1m，多层非均质一维长岩心模型，既能保证渗流的稳定性，又能模拟储层垂向非均质性，尤其在扩大波及体积方法的研制上具有更大的优势，促进了实验手段的技术进步，完善了物理模拟驱油实验方法。

Description

非均质岩心模型及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油开发实验技术，具体的讲是一种非均质岩心模型及其制备方法。

背景技术

石油开发实验技术领域中，一维长岩心物理模拟驱油实验能够静态地模拟油藏岩石孔隙结构，获取驱油过程的相关参数，动态地反应不同油藏条件、注入方式、注入介质驱油过程中的压力分布、流体物性变化、驱替前缘等渗流规律，为油气藏开发方案设计、动态分析及开发决策提供技术支撑。

现有技术中，由于受取心技术所限，天然岩心长度不超过10cm，一维长岩心物理模拟驱油实验中采用单根1m或更长的天然岩心是办不到的，因此，通常是将若干块经过打磨、清洗和烘干后的短岩心按调和平均法排列拼接成长岩心组，这种做法主要有以下3个缺点：首先，岩心间存在接缝，无法避免末端效应，操作不当会导致胶筒密封失效；其次，岩心物性相差较大，每块岩心的渗流特征不一致；最后，无法模拟储层垂向非均质性。

发明内容

为解决现有技术中的至少一问题，本发明提供了一种非均质岩心模型制备方法，包括：

将加工成预定形状的岩心体进行预处理；

将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂；

利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接；

按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型。

本发明实施例中，所述的将加工成预定形状的岩心体进行预处理包括：

按预设时间及温度对所述的岩心体进行烘干。

本发明实施例中，所述的将加工成预定形状的岩心体进行预处理还包括：

对所述岩心体表面进行高压空气吹扫。

本发明实施例中，所述的两块岩心体为：相同物性或不同物性的岩心体。

本发明实施例中，所述的利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接包括：

利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接，所述粘接剂厚度不超过0.5mm；

用夹具夹紧粘接的岩心体，固化时间不少于24小时。

本发明实施例中，所述的按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型包括：

按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型；

用甲醇清洗，并用高压空气吹扫所述的模型。

本发明实施例中，所述的将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂包括：

将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述两块岩心体中的一个渗透率接近的粘接剂。

本发明实施例中，所述的按预设时间及温度对所述的岩心体进行烘干包括：

在106℃对岩心体进行至少4小时烘干。

同时，本发明还提供一种非均质岩心模型，利用前述的非均质岩心模型制备方法制备的模型；

所述的模型包括：至少两岩心体，所述的两岩心体由所述粘接剂粘接。

本发明实施例中，所述的岩心体为截面为半圆形的柱体，截面半圆的半径为19mm。

本发明提供的模型制备方法，能够实现采用多种与储层天然岩心层位相同或物性相近的露头岩心，整体粘接、压制、切削，形成单根长度1m，多层非均质一维长岩心模型，既能保证渗流的稳定性，又能模拟储层垂向非均质性，尤其在扩大波及体积方法的研制上具有更大的优势，促进了实验手段的技术进步，完善了物理模拟驱油实验方法。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种非均质岩心模型制备方法的流程图；

图2为本发明实施例中提供的非均质岩心模型制备的原理流程示意图；

图3为本实施例中制备的非均质低渗长岩心模型的侧视图照片示意图；

图4为本实施例制备的非均质低渗长岩心模型的截面图照片示意图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明提供的一种非均质岩心模型制备方法的流程图，包括：

步骤S101，将加工成预定形状的岩心体进行预处理；

步骤S102，将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂；

具体的，本发明实施例中，根据目标储层的渗透率选定岩心体，石英砂与环氧树脂混合形成的粘接剂的渗透率接近选定的岩心体的渗透率，可选的，制备过程中，粘接剂的渗透率与岩心体渗透率的差值满足预设阈值即为石英砂与环氧树脂混合形成的粘接剂的渗透率接近选定的岩心体的渗透率。

步骤S103，利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接；

步骤S104，按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型。

本发明提供的非均质岩心模型制备方法，通过粘接剂将采用多种与储层天然岩心层位相同或物性相近的露头岩心，整体粘接、压制、切削，从而能够形成单根长度1m，多层非均质一维长岩心模型，既能保证渗流的稳定性，又能模拟储层垂向非均质性，尤其在扩大波及体积方法的研制上具有更大的优势，促进了实验手段的技术进步，完善了物理模拟驱油实验方法。

本发明实施例中，两块岩心体为：相同物性或不同物性的岩心体。

具体的，本发明根据目标储层选定相同物性或不同物性的岩心体制备岩心模型，实现模型上下层物性不同，模拟储层垂向非均质性从而构造制备接近目标储层的岩心模型，模型单层均质，确定渗流特征的一致性和稳定性。

本发明提供的模型制备方法，提供的一维非均质长岩心模型制作方法正是针对现有技术的问题设计发明的。采用多种与储层天然岩心层位相同或物性相近的露头岩心，整体粘接、压制、切削，形成单根长度1m，多层非均质一维长岩心模型，既能保证渗流的稳定性，又能模拟储层垂向非均质性，尤其在扩大波及体积方法的研制上具有更大的优势，促进了实验手段的技术进步，完善了物理模拟驱油实验方法。

下面结合一具体的实施例对本发明做进一步详细说明如下：

本实施例制备模型的目的包括3个方面：

1.一维长岩心模型单根长度达到1m，进一步扩大模型尺度；

2.模型上下层物性不同，模拟储层垂向非均质性；

3.模型单层均质，确定渗流特征的一致性和稳定性。

方法原理：

采用多种与目标储层天然岩心层位相同或物性相近的露头岩心，进行整体粘接、压制、切削，制成长度1000cm，直径：26/38/100mm普通直径和全直径长岩心非均质模型。岩心模型直径越大，可以模拟的层数越多，单层厚度不低于13mm，全直径岩心可以模拟7层韵律储层。

接层由环氧树脂混合一定粒度的石英砂构成，厚度不超过0.5mm，其固化后的渗透率与两层中的任意一层接近，以消除粘接层对流体渗流特征的影响。

粘接后的长方体模型利用数控机床进行整体切削，既能保证岩心长度，又能保证岩心表面的光滑。

原理如图2所示。

根据目标储层的露头岩心对选定的岩心体进行整体切割，对岩心体进行粘接、压制，然后进行整体切割制备成圆柱体的岩心模型。

通过本发明实施例方法制作的长岩心模型，确保了油气水流体在单层中的稳定渗流，实现了利用一维岩心模型模拟储层垂向非均质性的目的，尤其在扩大波及体积方法的研制上具有更大的优势。

制备过程：

下面以加工2层非均质长岩心低渗模型为例说明本发明的制备工作过程。岩心规格参数：长度1000mm，直径38mm，两层渗透率分别为2mD和22mD。

1)岩心选取及加工：

由于目标储层无地面露头，所以选取物性相近的露头岩心进行加工。两种露头岩心实测渗透率分别为2.13mD和21.40mD，孔隙度分别为13.22％和14.07％，复合要求。

按照以下方法进行加工：

①每种岩心加工成规格为20×40×1000mm的长方体；

②岩心烘干，106℃不低于4小时；

③对岩心表面进行高压空气吹扫，除去切割过程中滞留的粉尘及杂质。

2)岩心粘接：

①将一定粒度的石英砂与环氧树脂混合，形成粘接剂，确保其固化后的渗透率与两层中的任意一层接近，即2mD或22mD，以消除粘接层对流体渗流特征的影响；

②利用粘接剂对2种长方体岩心进行粘接，粘接过程确保岩心对其，粘接层厚度不超过0.5mm；

③夹具夹紧模型，固化时间不少于24小时。

3)整体切削：

定制工装固定模型，此时模型尺寸：40×40×1000mm，应用数控机床对模型进行整体切削。

4)岩心清洗：

①利用甲醇清洗岩心模型，除去切削时侵入的水；

②高压空气吹扫岩心表面，除去切割过程中滞留的粉尘及杂质

最终加工成为38×38×1000mm，每层厚度19mm的非均质低渗长岩心模型。实物如图3所示为本实施例中制备的非均质低渗长岩心模型的侧视图照片，图4为本实施例制备的非均质低渗长岩心模型的截面图照片。

本发明实施例具有以下3个优点：

1.消除以往长岩心模型多块拼接产生的末端效应；

2.模型单层均质，确定渗流特征的一致性和稳定性；

3.实现了利用一维实验模拟储层垂向非均质性的目的。

以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的方法包括：

将加工成预定形状的岩心体进行预处理；

将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂；

利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接；

按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型。

2.如权利要求1所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的将加工成预定形状的岩心体进行预处理包括：

按预设时间及温度对所述的岩心体进行烘干。

3.如权利要求2所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的将加工成预定形状的岩心体进行预处理还包括：

对所述岩心体表面进行高压空气吹扫。

4.如权利要求1所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的两块岩心体为：相同物性或不同物性的岩心体。

5.如权利要求1所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接包括：

利用所述粘接剂将预处理后的至少两块岩心体进行粘接，所述粘接剂厚度不超过0.5mm；

用夹具夹紧粘接的岩心体，固化时间不少于24小时。

6.如权利要求1所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型包括：

按预设尺寸对粘接后的岩心体进行切削制备非均质岩心模型；

用甲醇清洗，并用高压空气吹扫所述的模型。

7.如权利要求4所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述岩心体渗透率接近的粘接剂包括：

将石英砂与环氧树脂混合形成渗透率与所述两块岩心体中的一个渗透率接近的粘接剂。

8.如权利要求2所述的非均质岩心模型制备方法，其特征在于，所述的按预设时间及温度对所述的岩心体进行烘干包括：

在106℃对岩心体进行至少4小时烘干。

9.一种非均质岩心模型，其特征在于，所述的模型为利用权利要求1-8所述的非均质岩心模型制备方法制备的模型；

所述的模型包括：至少两岩心体，所述的两岩心体由所述粘接剂粘接。

10.如权利要求9所述的非均质岩心模型，其特征在于，所述的岩心体为截面为半圆形的柱体，截面半圆的半径为19mm。

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