CN114736030B - 一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，应用于碳酸盐岩的制备技术领域，针对现有技术中所制备的碳酸盐岩与实际地层中碳酸盐岩缝洞实际情况仍旧存在差距的问题，本发明采用包裹油或其他实际地层中碳酸盐岩缝洞内的流体的水溶性颗粒，水泥试样制备过程中随机置于水泥试样内部，水溶性颗粒会在水泥立方体内部占据一定的体积，在水泥立方体干燥成形的过程中，少量的水分会导致水溶性颗粒发生溶解，颗粒中的流体一部分慢慢渗入周围水泥试样中，一部分则会留在缝洞内，形成能够模拟实际地层中碳酸盐岩缝洞实际情况的不规则缝洞。

Description

一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法
技术领域
本发明属于碳酸盐岩的制备技术领域，特别涉及一种水溶胶囊制备缝洞型人造碳酸盐岩压裂试样制备技术。
背景技术
碳酸盐岩缝洞型油藏是主要油气藏类型之一，资源潜力大，前景广阔。缝洞型碳酸盐岩块的研究对于碳酸盐岩缝洞型油藏的开采提供更好的选择。因此能够模拟实际地层中缝洞型碳酸盐岩的试样制备至关重要；现有技术大多采用3D打印技术来模拟实际裂隙岩体，通过三维数字空间模型完整表现所制备裂隙岩体试样中裂隙的位置、大小、数量和空间形态，但是这类方式不仅需要借助辅助脱模，存在制样工序繁琐，且孔洞内不含流体，与实际地层中碳酸盐岩缝洞实际情况仍旧存在差距。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，以最大程度的模拟实际地层中缝洞型碳酸盐岩。
本发明采用的技术方案为：一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，包括：
S1、利用水溶性材料制作颗粒膜，在颗粒膜内包裹流体，完成水溶性颗粒的制备；
S2、将水泥、砂以及水混合搅拌完成浇筑水泥材料的准备；
S3、利用模具进行水泥试样的浇筑，在浇筑水泥试样的过程中，将制备好的水溶性颗粒随机置于浇筑水泥试样的内部，用以制备碳酸盐岩块孔洞，同时将事先准备好的A4纸按制定好的碳酸盐岩缝洞分布类型放置在水泥浇筑的模型中，用以制备碳酸盐岩块缝隙；
S4、将含有水溶性颗粒的水泥试样脱模放置于通风干燥处，等待水泥试样达到强度，完成含有水溶性颗粒的水泥试样的制备，最终实现缝洞型碳酸盐岩的制备。
步骤S1中的流体根据实际地层中碳酸盐岩缝洞内的流体种类来制备。
步骤S3所述碳酸盐岩缝洞分布类型包括以下四种：
一种是只含有缝隙的碳酸盐岩；一种是只含有孔洞的碳酸盐岩；一种是同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，但是孔洞不在主裂缝扩展的路径上；最后一种是同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，并且有的孔洞在主裂缝扩展的路径上。
步骤S4还包括在水泥试样干燥的过程中，其内部的水溶性颗粒的颗粒膜发生溶解，颗粒膜中的流体一部分渗入周围水泥试样中，另一部分留在缝洞内。
本发明的有益效果：本发明的方法通过水溶性膜包裹原油来模拟孔洞，通过自动吸水破壁生成空腔，具体的：在水泥立方体干燥成形的过程中，少量的水分会导致水溶性颗粒发生溶解，颗粒中的流体一部分慢慢渗入周围水泥试样中，一部分则会留在缝洞内，形成能够模拟实际地层中碳酸盐岩缝洞实际情况的不规则缝洞，可以实现一次成型的效果，并且后续制样流程也比较简单，不需要其他辅助脱模等工序。
附图说明
图1为本发明实施例提供的缝洞型碳酸盐岩制备的流程图；
图2为本发明实施例提供的制备好的水溶性颗粒；
图3为本发明实施例提供的将制备好的水溶性颗粒随机置于浇筑水泥试样的示意图；
其中，(a)为水泥试样制备初始阶段的放置示意图，(b)为水泥试样制备结尾阶段的放置示意图；
图4为本发明实施例提供的缝洞型碳酸盐岩的内部剖面图；
图5为本发明实施例提供的含有水溶性颗粒的水泥试样示意图；
图6为本发明实施例提供的缝洞型碳酸盐岩四种不同类型的示意图；
其中，(a)为只含有缝隙的碳酸盐岩；(b)为只含有孔洞的碳酸盐岩；(c)为同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，但是孔洞不在主裂缝扩展的路径上；(d)为同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，并且有的孔洞在主裂缝扩展的路径上；
图7为本发明实施例提供的缝洞型碳酸盐岩按照本发明的方法制备的实际剖面图；
其中，(a)为实际剖面图一，(b)为实际剖面图二，(c)为实际剖面图三；
附图标记说明：1为水泥试样，2为碳酸盐岩，3为水溶性颗粒，4为套管，21为碳酸盐岩缝隙，22为碳酸盐岩孔洞，23为水溶性颗粒形成的缝洞，24为缝洞内的流体。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种水溶性材料(PVA)制备缝洞型碳酸盐岩压裂试样的方法，以模拟实际地层中缝洞型碳酸盐岩；包括水溶性颗粒3的制备、浇筑水泥试样1，将水溶性颗粒投入水泥试样1、碳酸盐岩块缝隙21的制备、完成含有水溶性颗粒的水泥试样脱模养护成型，完成缝洞型碳酸盐岩2的制备。具体实现过成为：
利用水溶性材料(PVA)制作颗粒膜，在水溶性材料膜(PVA)内包裹油或其他实际地层中碳酸盐岩缝洞23内的流体24，完成水溶性颗粒3的制备，制备好的水溶性颗粒3如图2所示的。本领域技术人员应知本发明的水溶性材料不限于PVA这一种。
本领域的技术人员应知流体包含很多种，原油只是其中之一，是根据某一种实际地层碳酸盐岩缝洞可能含有的流体情况来制备的，而后续我们可以根据实际地层的流体种类使用该方法模拟不同的实际地层的碳酸盐岩。
将水泥与砂以及水混合搅拌完成浇筑水泥材料的准备。
利用模具进行水泥试样1的浇筑，在浇筑水泥试样的过程中，如图3所示将制备好的水溶性颗粒3随机置于浇筑水泥试样1的内部；同时将事先准备好的A4纸按制定好的碳酸盐岩缝洞23分布类型放置在水泥浇筑的模型中，用以制备碳酸盐岩块缝隙21，等待2天后将含有水溶性颗粒的水泥试样脱模放置于通风干燥处，在干燥强度形成期间进行水泥维护，等待水泥试样1完全达到强度，完成含有水溶性颗粒3的水泥试样的制备，最终达到如图4所示的缝洞型碳酸盐岩2的制备。图3中显示了如图(a)所示的水泥试样1制备初始阶段与如图(b)所示的水泥试样1制备结尾阶段的水溶性颗粒3随机置示意图。
如图5所示为含有水溶性颗粒的水泥试样。
还包括在浇筑过程中设置在水泥试样中间的套管，套管用于水力压裂时候进行压裂液的注入。
等待2天是本领域公知常识，可以保证浇筑的水泥块成型，以便脱模。
水泥维护是指每天固定给水泥试样浇水，防止试样开裂。
这里的强度值为52.5MPA。
本发明中浇筑水泥选择PO52.5普通硅酸盐水泥。
本发明中水泥：砂：水为1：1：0.5。
本发明中水泥浇筑模具选用300mm×300mm×300mm的模具。本实施例中的模具通过螺丝固定，脱模时通过拆卸螺丝，即可完成脱模；一般模具材质为铁质。
本发明中在浇筑水泥的过程中，水溶性颗粒要分批次随机放置，保证水溶性颗粒分布的随机性，以此来保证孔洞22的随机分布。
本发明中浇筑水泥时放置水溶性颗粒3后要将模具不断充分抖动，以达到水泥分布均匀的目的，同时保证水溶性颗粒在水泥试样中位置的随机分布。
本领域技术人员应知，本发明中所述的缝洞23包括孔洞22与缝隙。
实施例2
本发明中，碳酸盐岩缝洞23分布类型如图6所示，分为四种。一种是只含有缝隙的碳酸盐岩；一种是只含有孔洞22的碳酸盐岩；一种是同时含有缝隙和孔洞22的碳酸盐岩，但是孔洞22不在主裂缝扩展的路径上；最后一种是同时含有缝隙和孔洞22的碳酸盐岩，并且有的孔洞22在主裂缝扩展的路径上。
实施例3
本发明中水溶性颗粒是一种表层遇水易溶解、内部是流体的颗粒状材料，表面是一层水溶性薄膜(PVA)，主要材料是聚乙烯醇([C2H4O]n)。在本发明浇筑完水泥立方体后，水溶性颗粒会在水泥立方体内部占据一定的体积，在水泥立方体干燥成形的过程中，少量的水分会导致水溶性颗粒发生溶解，颗粒中的流体一部分慢慢渗入周围水泥试样中，一部分则会留在缝洞23内，形成能够模拟实际地层中碳酸盐岩缝洞23实际情况的不规则缝洞23。
如图7所示为缝洞型碳酸盐岩按照本发明的方法制备的实际剖面图，从图7中(a)、(b)、(c)可以看出孔洞形状及大小不同，本发明中孔洞的形状大小可以根据包裹的膜和流体体积大小来控制。
实施例4
本发明中水溶性颗粒内的流体可以根据实际地层中的碳酸盐岩空洞中的流体种类来制作，以达到模拟实际地层中缝洞型碳酸盐岩的目的。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，其特征在于，在水泥试样中采用随机放置的水溶性颗粒制备碳酸盐岩块孔洞；所述水溶性颗粒具体采用颗粒膜包裹流体的方式实现，所述颗粒膜为水溶性材质；流体为实际地层碳酸盐岩缝洞含有的原油；具体实验方法，包括：
S1、利用水溶性材料制作颗粒膜，在颗粒膜内包裹流体，完成水溶性颗粒的制备；
S2、将水泥、砂以及水混合搅拌完成浇筑水泥材料的准备；
S3、利用模具进行水泥试样的浇筑，在浇筑水泥试样的过程中，将制备好的水溶性颗粒随机置于浇筑水泥试样的内部，用以制备碳酸盐岩块孔洞，同时将事先准备好的A4纸按制定好的碳酸盐岩缝洞分布类型放置在水泥浇筑的模型中，用以制备碳酸盐岩块缝隙；
S4、将含有水溶性颗粒的水泥试样脱模放置于通风干燥处，等待水泥试样达到强度，完成含有水溶性颗粒的水泥试样的制备，最终实现缝洞型碳酸盐岩的制备。
2.根据权利要求1所述的一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，其特征在于，在水泥试样制备过程中水溶性颗粒根据制定好的碳酸盐岩缝洞分布类型进行随机放置。
3.根据权利要求1所述的一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，其特征在于，所述碳酸盐岩缝洞分布类型包括以下四种：
一种是只含有缝隙的碳酸盐岩；一种是只含有孔洞的碳酸盐岩；一种是同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，但是孔洞不在主裂缝扩展的路径上；最后一种是同时含有缝隙和孔洞的碳酸盐岩，并且有的孔洞在主裂缝扩展的路径上。
4.根据权利要求3所述的一种水溶材料制备模拟实际缝洞型碳酸盐岩实验方法，其特征在于，所述缝隙采用A4纸进行制备。
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