出砂巖心的制作設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為壓制上述出砂巖心的制作設(shè)備，所述制作設(shè)備包括有固定底板、中間托板、頂板和連接于三者之間的支架；所述支架由至少兩根豎直設(shè)置的滑柱構(gòu)成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述頂板通過(guò)相應(yīng)穿孔套設(shè)并固定于滑柱頂部，所述中間托板由相應(yīng)透孔套設(shè)并滑設(shè)于滑柱中部；所述中間托板下方設(shè)有一千斤頂，該中間托板由該千斤頂驅(qū)動(dòng)沿著滑柱向上移動(dòng)；所述中間托板上方設(shè)有一成型模具，該成型模具包括模具本體和模具底堵，模具本體和模具底堵共同形成一上端開(kāi)口的圓柱形腔體；所述成型模具還包括一圓柱形擠壓頭；該制作設(shè)備可定型并控制巖心的壓制強(qiáng)度，得到特定壓制強(qiáng)度的出砂巖心。
【專(zhuān)利說(shuō)明】出砂巖心的制作設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于一種巖心結(jié)構(gòu)及其制作設(shè)備，尤其涉及一種出砂巖心的制作設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油領(lǐng)域的科學(xué)研究中，常常需要使用巖心進(jìn)行室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)。由于天然巖心無(wú)法完全模擬地下油層的真實(shí)情況，人造巖心的使用變得極為普遍。通過(guò)人造巖心物理模型實(shí)驗(yàn)探索開(kāi)發(fā)規(guī)律，用天然巖心來(lái)驗(yàn)證規(guī)律是否正確，用礦場(chǎng)試驗(yàn)決定是否大范圍推廣，人造巖心永遠(yuǎn)以天然巖心為參照，但是在非均質(zhì)性上卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然巖心的代表性。
[0003]人造巖心通常有石英砂環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)、石英砂填砂管、石英砂磷酸鋁膠結(jié)三種，其中石英砂環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)模型是目前應(yīng)用最廣泛的。
[0004]現(xiàn)有磷酸鋁-粘土膠結(jié)石英砂人造巖心的制作過(guò)程為:1)配比:將含量不小于85%的分析純磷酸試劑與分析純氫氧化鋁試劑混合均勻并加熱溶解，加熱過(guò)程中不斷加水，使磷酸:氫氧化鋁:水的比值為100:21.3:30(質(zhì)量比)；將該溶液加熱并煮沸8-10分鐘后，使磷酸鋁膠凝劑逐漸冷卻至常溫。2)焙燒:將石英砂、粘土與磷酸鋁膠凝劑按一定重量比混合均勻，成型后在烤箱中以每小時(shí)40°C的升溫梯度升至120°C，恒溫8小時(shí)再取出置于高溫爐內(nèi)，按預(yù)定升溫梯度升至950°C，恒溫2小時(shí)后緩慢降溫到50°C以下，將模型取出。這種巖心的穩(wěn)定性較好，孔喉分布在一定程度上接近天然巖心，巖心表現(xiàn)為親水性。但是，其存在以下缺點(diǎn):1)不具有0.1mm以下的微細(xì)孔喉；2)由于該巖樣經(jīng)過(guò)了高溫處理，大部分粘土性質(zhì)散失；3)不能模擬含游離細(xì)粉砂的砂巖；4)不能改變巖心潤(rùn)濕性。
[0005]采用現(xiàn)有大尺寸石英砂環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)人造巖心制備技術(shù)，可以制作規(guī)格為300mmX300mmX75mm的人造巖心；該技術(shù)根據(jù)黏土礦物的添加方法可分為吸附法和復(fù)膜法兩種。利用這種技術(shù)制作的巖心可以進(jìn)行三維空間上的流動(dòng)模擬，能夠克服天然巖心體積小不能反映油藏的宏觀(guān)非均質(zhì)性、井網(wǎng)和注采關(guān)系的特點(diǎn)，能在一定程度上控制人造巖心滲透率、孔隙結(jié)構(gòu)，可改變巖心潤(rùn)濕性。但是，這種巖心仍然不能模擬含游離細(xì)粉砂的砂山^ ο
[0006]由上所述，目前國(guó)內(nèi)對(duì)純砂巖巖心的制作已經(jīng)比較成熟，能通過(guò)控制石英砂的粒度分布、加壓強(qiáng)度、膠結(jié)物(環(huán)氧樹(shù)脂)的用量和黏土礦物含量等因素，來(lái)調(diào)節(jié)人造巖心的滲透率和孔隙結(jié)構(gòu)。但是，這些現(xiàn)有的人造巖心制作技術(shù)，主要解決了巖心滲透率、孔喉結(jié)構(gòu)的控制問(wèn)題，黏土充填問(wèn)題和潤(rùn)濕性改變問(wèn)題；制作的巖心對(duì)于含游離細(xì)粉砂比較多的砂巖無(wú)法進(jìn)行模擬，不能很好地反映井底出砂砂巖地層的巖石性質(zhì)；在含細(xì)粉砂人造巖心的制作方面還存在空白。
[0007]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種出砂巖心的制作設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于提供一種出砂巖心的制作設(shè)備，通過(guò)預(yù)埋細(xì)粉砂能夠模擬含游離砂的巖心，為模擬研究井底出砂地層提供依據(jù)。
[0009]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種出砂巖心，所述出砂巖心包括有巖心本體，巖心本體內(nèi)部設(shè)有被巖心本體包覆并擠壓的細(xì)粉砂袋；所述巖心本體和細(xì)粉砂袋由一出砂巖心制作設(shè)備擠壓成型為一體；所述巖心本體是由骨架砂和膠結(jié)劑混合的砂料構(gòu)成；所述細(xì)粉砂袋由聚乙烯醇薄膜及其內(nèi)部包裹的細(xì)粉砂構(gòu)成。
[0010]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述砂料中混合有黏土。
[0011]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述骨架砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比為16:1 ;所述膠結(jié)劑是由環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑按4:1的質(zhì)量比混合攪拌構(gòu)成。
[0012]一種壓制上述出砂巖心的制作設(shè)備，所述制作設(shè)備包括有固定底板、中間托板、頂板和連接于三者之間的支架；所述支架由至少兩根豎直設(shè)置的滑柱構(gòu)成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述頂板通過(guò)相應(yīng)穿孔套設(shè)并固定于滑柱頂部，所述中間托板由相應(yīng)透孔套設(shè)并滑設(shè)于滑柱中部；所述中間托板下方設(shè)有一千斤頂，該中間托板由該千斤頂驅(qū)動(dòng)沿著滑柱向上移動(dòng)；所述中間托板上方設(shè)有一成型模具，該成型模具包括模具本體和模具底堵，所述模具本體上設(shè)有上下貫通的圓柱形通孔，所述模具底堵固定設(shè)置在模具本體的底端并將圓柱形通孔下端口封堵，由模具本體和模具底堵共同形成一上端開(kāi)口的圓柱形腔體；所述成型模具還包括一圓柱形擠壓頭，所述擠壓頭的直徑與圓柱形腔體的直徑相同，所述擠壓頭通過(guò)一壓板抵頂于頂板的下方。
[0013]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述千斤頂通過(guò)一管路連接一壓力表。
[0014]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述頂板通過(guò)螺栓能調(diào)整上下位置地固定于滑柱頂部；所述頂板上設(shè)有一貫穿頂板的圓孔，所述圓孔的直徑大于所述圓柱形腔體的直徑。
[0015]由上所述，本實(shí)用新型的出砂巖心是通過(guò)在巖心本體中預(yù)埋裝有細(xì)粉砂的砂袋并由出砂巖心制作設(shè)備擠壓成型為一體而構(gòu)成，該出砂巖心為含游離細(xì)粉砂比較多的砂巖樣品，該出砂巖心能夠模擬含游離砂的巖心，且其中細(xì)粉砂能被流體排出，能在一定程度上反映疏松砂巖地層的巖石性質(zhì)，能為模擬研究井底出砂地層和井底防砂提供技術(shù)支持。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]以下附圖僅旨在于對(duì)本實(shí)用新型做示意性說(shuō)明和解釋?zhuān)⒉幌薅ū緦?shí)用新型的范圍。其中:
[0017]圖1:為本實(shí)用新型出砂巖心的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2:為本實(shí)用新型中細(xì)粉砂袋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3A:為本實(shí)用新型中出砂巖心的制作設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3B:為本實(shí)用新型制作設(shè)備中頂板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3C:為本實(shí)用新型制作設(shè)備中模具底堵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4:為利用本實(shí)用新型制作設(shè)備取出巖心時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5:為本實(shí)用新型出砂巖心制作方法的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0025]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提出一種出砂巖心100，所述出砂巖心100包括有巖心本體101，巖心本體101內(nèi)部設(shè)有被巖心本體101包覆并擠壓的細(xì)粉砂袋102 ;所述巖心本體101和細(xì)粉砂袋102由一出砂巖心制作設(shè)備200 (如圖3A所不)擠壓成型為一體；所述巖心本體101是由骨架砂和膠結(jié)劑混合的砂料構(gòu)成的；所述細(xì)粉砂袋102是由聚乙烯醇(PVA)薄膜1021及其內(nèi)部包裹的細(xì)粉砂1022(如圖2所示)構(gòu)成的。
[0026]由上所述，本實(shí)用新型的出砂巖心是通過(guò)在巖心本體中預(yù)埋裝有細(xì)粉砂的砂袋并由出砂巖心制作設(shè)備擠壓成型為一體而構(gòu)成，該出砂巖心為含游離細(xì)粉砂比較多的砂巖樣品，該出砂巖心能夠模擬含游離砂的巖心，且其中細(xì)粉砂能被流體排出，能在一定程度上反映疏松砂巖地層的巖石性質(zhì)，能為模擬研究井底出砂地層和井底防砂提供技術(shù)支持。
[0027]進(jìn)一步，在本實(shí)施方式中，所述砂料中混合有黏土；所述骨架砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比為16:1 ;所述膠結(jié)劑是由環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑按4:1的質(zhì)量比混合攪拌構(gòu)成的。
[0028]如圖3A、圖3B、圖3C所示，本實(shí)用新型還提出一種壓制上述出砂巖心100的制作設(shè)備200，所述制作設(shè)備200包括有固定底板1、中間托板2、頂板3和連接于固定底板、中間托板、頂板三者之間的支架；所述支架是由至少兩根豎直且呈間隔并排設(shè)置的滑柱4構(gòu)成；所述固定底板I固定在滑柱4的底端，所述頂板3通過(guò)相應(yīng)穿孔31套設(shè)并固定于滑柱4頂部，所述中間托板2由相應(yīng)透孔套設(shè)并滑設(shè)于滑柱4中部；所述中間托板2下方設(shè)有一千斤頂5，該中間托板2由該千斤頂5驅(qū)動(dòng)沿著滑柱4向上移動(dòng)；所述中間托板2上方設(shè)有一成型模具6，該成型模具6包括模具本體61和模具底堵62，所述模具本體61內(nèi)沿其軸向設(shè)有上下貫通的圓柱形通孔，所述模具底堵62固定設(shè)置在模具本體61的底端并將圓柱形通孔下端口封堵(如圖3C所示，所述模具底堵62設(shè)有螺栓孔，通過(guò)螺栓固定連接在模具本體61的底端)，由模具本體61和模具底堵62共同形成一上端開(kāi)口的圓柱形腔體611 ;所述成型模具6還包括一圓柱形擠壓頭63，所述擠壓頭63的直徑與圓柱形腔體611的直徑相同(或略小于圓柱形腔體611的直徑)，擠壓頭63與圓柱形腔體611形成動(dòng)配合，用于壓實(shí)巖心，所述擠壓頭通過(guò)一壓板64抵頂于頂板3的下方(頂板3的下表面)。
[0029]在本實(shí)施方式的出砂巖心的制作設(shè)備中，千斤頂5的活塞桿頂部緊貼并頂持中間托板2底部，為托板上的成型模具6上移提供動(dòng)力；通過(guò)壓板64向下頂壓擠壓頭63，使擠壓頭63與圓柱形腔體611形成滑動(dòng)配合(在本實(shí)施方式中，所述壓板和擠壓頭也可固定為一體)；所述成型模具6的模具本體61是由對(duì)合的兩個(gè)模塊經(jīng)螺栓連接固定構(gòu)成。在壓制巖心時(shí)，通過(guò)千斤頂驅(qū)動(dòng)中間托板舉升成型模具上移，使擠壓頭壓實(shí)圓柱形腔體內(nèi)的巖心；
[0030]在本實(shí)施方式中，所述支架也可以由多根滑柱4(三根或四根)構(gòu)成；所述千斤頂5通過(guò)一管路連接一壓力表7，在壓制巖心時(shí)，可以獲得對(duì)應(yīng)壓力的巖心。
[0031 ] 在本實(shí)施方式中，所述頂板3通過(guò)螺栓能調(diào)整上下位置地固定于滑柱4頂部，頂板3可通過(guò)左右兩個(gè)穿孔31在滑柱4上改變位置并由螺栓固定。所述頂板3的板面中部設(shè)有一貫穿頂板的圓孔32，所述圓孔32的直徑大于所述圓柱形腔體611的直徑；該圓孔32可以在將成型后的巖心從圓柱形腔體611中取出時(shí)使用。
[0032]具體的取出巖心的過(guò)程為:
[0033]成型的巖心被風(fēng)干后，將模具本體61底部的模具底堵62取下，將擠壓頭63與模具本體61上下顛倒(如圖4所示)，即:將擠壓頭放置在中間托板上，模具本體位于擠壓頭上方，使模具本體61的圓柱形腔體611的端口與頂板3中間的圓孔32對(duì)正，通過(guò)千斤頂5的舉升，擠壓頭即可把巖心從模具本體的圓柱形腔體611中頂出到頂板的圓孔中，由此，可以將巖心取出。
[0034]本實(shí)用新型提出一種制作上述出砂巖心100的制作方法，如圖5所示，所述制作方法至少包括以下流程:
[0035]調(diào)配膠結(jié)劑--^膠結(jié)劑與骨架砂混合--^加入黏土--^制作PVA砂袋一
—由制作設(shè)備壓制巖心。
[0036]上述制作方法的具體步驟為:
[0037](I)將環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑按質(zhì)量比4:1的比例充分混合攪拌均勻制成膠結(jié)劑；
[0038](2)根據(jù)膠結(jié)劑的質(zhì)量稱(chēng)取一定質(zhì)量的砂作為骨架砂，使骨架砂與膠結(jié)劑的質(zhì)量比為16:1 ;所述骨架砂的目數(shù)根據(jù)預(yù)埋的細(xì)粉砂決定；將骨架砂與膠結(jié)劑用攪拌器混合攪拌均勻，使膠結(jié)劑均勻地分布在骨架砂上；
[0039](3)將帶有膠結(jié)劑的砂粒過(guò)篩并離解成團(tuán)的砂粒；稱(chēng)取已知組分的黏土并用篩孔直徑為0.42mm的篩子篩落到被附一層薄膠膜的砂粒中，邊篩邊攪拌，使細(xì)小的黏土顆粒充分粘附在砂粒表面；
[0040](4)根據(jù)出砂巖心樣品的需要，稱(chēng)取一定質(zhì)量的細(xì)粉砂，利用封口機(jī)將可溶性PVA薄膜制作成大小合適未封口的砂袋，將稱(chēng)取的細(xì)粉砂放入準(zhǔn)備好的可溶性PVA薄膜砂袋中，并使用封口機(jī)封口 ；
[0041](5)將混合有黏土的砂料分層填入出砂巖心制作設(shè)備的模具空腔中，填入計(jì)劃層數(shù)的砂料后，放入PVA薄膜砂袋，繼續(xù)分層填入砂料，并確保PVA薄膜砂袋位于模具空腔中心處；
[0042](6)按設(shè)計(jì)的壓力通過(guò)出砂巖心制作設(shè)備對(duì)模具中的砂料和PVA薄膜砂袋進(jìn)行壓實(shí)；
[0043](7)將裝有壓實(shí)后巖心的模具放入常溫下的通風(fēng)壁櫥中風(fēng)干24小時(shí)以上；
[0044](8)待巖心模型膠結(jié)固化后取出巖心，根據(jù)需要將巖心切割磨平，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。
[0045]所述出砂巖心使用前，先將出砂巖心放入PVA溶解液中靜置8小時(shí)左右，使PVA薄膜降解，釋放出其中的細(xì)粉砂，然后放入烘干機(jī)中以80°C恒溫烘干24小時(shí)以上。
[0046]本實(shí)用新型的出砂巖心是通過(guò)在巖心本體中預(yù)埋裝有細(xì)粉砂的砂袋并由出砂巖心制作設(shè)備擠壓成型為一體而構(gòu)成，該出砂巖心為含游離細(xì)粉砂比較多的砂巖樣品，該出砂巖心能夠模擬含游離砂的巖心，且其中細(xì)粉砂能被流體排出，能在一定程度上反映疏松砂巖地層的巖石性質(zhì)，能為模擬研究井底出砂地層和井底防砂提供技術(shù)支持。本實(shí)用新型可通過(guò)PVA砂袋預(yù)埋特定粒徑細(xì)粉砂，從而得到含不同粒徑游離砂的巖心；利用所述出砂巖心的制作設(shè)備可以定型并控制巖心的壓制強(qiáng)度，得到特定壓制強(qiáng)度的出砂巖心。
[0047]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種出砂巖心的制作設(shè)備，其特征在于:所述制作設(shè)備包括有固定底板、中間托板、頂板和連接于三者之間的支架；所述支架由至少兩根豎直設(shè)置的滑柱構(gòu)成；所述固定底板固定在滑柱的底端，所述頂板通過(guò)相應(yīng)穿孔套設(shè)并固定于滑柱頂部，所述中間托板由相應(yīng)透孔套設(shè)并滑設(shè)于滑柱中部；所述中間托板下方設(shè)有一千斤頂，該中間托板由該千斤頂驅(qū)動(dòng)沿著滑柱向上移動(dòng)；所述中間托板上方設(shè)有一成型模具，該成型模具包括模具本體和模具底堵，所述模具本體上設(shè)有上下貫通的圓柱形通孔，所述模具底堵固定設(shè)置在模具本體的底端并將圓柱形通孔下端口封堵，由模具本體和模具底堵共同形成一上端開(kāi)口的圓柱形腔體；所述成型模具還包括一圓柱形擠壓頭，所述擠壓頭的直徑與圓柱形腔體的直徑相同，所述擠壓頭通過(guò)一壓板抵頂于頂板的下方。
2.如權(quán)利要求1所述的出砂巖心的制作設(shè)備，其特征在于:所述千斤頂通過(guò)一管路連接一壓力表。
3.如權(quán)利要求1所述的出砂巖心的制作設(shè)備，其特征在于:所述頂板通過(guò)螺栓能調(diào)整上下位置地固定于滑柱頂部；所述頂板上設(shè)有一貫穿頂板的圓孔，所述圓孔的直徑大于所述圓柱形腔體的直徑。
【文檔編號(hào)】C04B14/06GK203965204SQ201420176363
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】韓國(guó)慶, 吳曉東, 劉凱, 張珈銘, 劉雙雙, 夏禹, 景紫巖, 張佳, 朱峰, 史舒哲, 梁星原 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)