一種可控可動流體的人造巖心及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可控可動流體的人造巖心及其制作方法。該巖心制作的主要步驟如下：首先石英砂與傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂膠結(jié)物及次納米級粉末狀膠結(jié)物均勻攪拌，次納米級粉末狀膠結(jié)物的中值粒徑在0.7-1.0μm之間，由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣按質(zhì)量比0.20-0.25∶0.30-0.35∶0.25-0.35∶0.20-0.30組成，將得到混合物裝入圓柱形鋼制模具經(jīng)加壓并高溫烘干，得到人造巖心。通過改變兩類混合物的比例，此類巖心不僅在孔隙度與滲透率等宏觀方面與天然巖心具有較好的相似度，而且在巖心內(nèi)部不同級別孔隙可達(dá)到特定比例的基礎(chǔ)之上，可動流體分布比例也可在特定的范圍內(nèi)變化，且精度較高，從而滿足油田三采化學(xué)驅(qū)優(yōu)選及微觀動用規(guī)律等實驗需求。
【專利說明】一種可控可動流體的人造巖心及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于油田化學(xué)驅(qū)方案優(yōu)選及微觀孔隙動用規(guī)律研究的巖心，屬于一種可控可動流體的人造巖心及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]針對于長期水驅(qū)開采的地下儲層，剩余油逐漸向中小孔隙內(nèi)富集，目前油田大都采用化學(xué)驅(qū)對此部分剩余油進(jìn)行挖潛。巖心驅(qū)替實驗相對于化學(xué)驅(qū)方案優(yōu)選至關(guān)重要，巖心質(zhì)量的篩選尤為關(guān)鍵，但是天然巖心由于其具有不可重復(fù)性，取心過程復(fù)雜及不經(jīng)濟(jì)，因此，利用人造巖心進(jìn)行化學(xué)驅(qū)方案優(yōu)選及其滲流理論研究，相對天然巖心，具有可重復(fù)利用、制作方便等多種優(yōu)勢。但是目前常用的人造巖心的孔隙直徑分布概率圖大都呈單峰狀，而天然巖心一般都具有雙峰狀特征，因此，在使用人造巖心進(jìn)行化學(xué)劑顆粒優(yōu)選或者其滲流規(guī)律研究時，很可能會忽略小孔隙的影響，從而對巖心可動流體分布變化規(guī)律的認(rèn)識程度受到限制，導(dǎo)致對巖心剩余油潛力分布模擬效果及化學(xué)驅(qū)效果評價產(chǎn)生較大程度的誤判。因此，現(xiàn)有的人造巖心無法解決在化學(xué)驅(qū)優(yōu)選中針對小孔隙的動用規(guī)律的問題，而且對不同孔隙結(jié)構(gòu)的儲層的可動流體分布模擬，其精度也難于滿足油田現(xiàn)場及室內(nèi)驅(qū)替實驗的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有人造巖心孔隙結(jié)構(gòu)分布單一、并且模擬不同天然巖心可動流體分布精度較差的問題，本發(fā)明提供了一種可控可動流體的人造巖心及其制作方法。該巖心由石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、次納米級粉末狀膠結(jié)物等壓制而成，其孔隙結(jié)構(gòu)分布與天然巖心具有很好的匹配性，即孔隙直徑概率分布圖具有典型的雙峰特征，并可模擬特定可動流體分布的天然巖心，其模擬精度可以滿足油田現(xiàn)場及室內(nèi)驅(qū)替實驗的需求。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:首先將石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、中值粒徑在0.7-1.0 μ m之間的次納米級粉末狀膠結(jié)物攪拌均勻，裝入方形碳鋼制模具，其中，次納米級粉末狀膠結(jié)物由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣按質(zhì)量比0.20-0.25: 0.30-0.35: 0.25-0.35: 0.20-0.30的比例組成，利用壓柱對巖心分別進(jìn)行30min的正壓與反壓，施加壓力在2.5-10MPa之間，然后放入恒溫箱在80_85°C下高溫烘干，在經(jīng)過巖心切割機(jī)切磨巖心端面之后，得到具有可動流體可控特性的人造巖心。
[0005]一種可控可動流體的人造巖心制作方法，包括以下步驟:
[0006](I)模具制作:
[0007]模具由底板、壓柱及側(cè)板組成，其外觀尺寸為長X寬X高=IIcmX IIcmX 20cm，材料均為碳鋼，此模具可壓制直徑為2.5cm、長度在8-12cm之間的圓柱形巖心；
[0008](2)拌砂
[0009]將石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、中值粒徑在0.7-1.0 μ m之間的次納米級粉術(shù)膠結(jié)物均勻攪拌，其中石英砂占80 % -90 %，環(huán)氧樹脂膠結(jié)物占5 % -10 %，次納米級粉術(shù)膠結(jié)物占5% -15%，且次納米級粉術(shù)膠結(jié)物中硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣的質(zhì)量比為 0.20-0.25: 0.30-0.35: 0.25-0.35: 0.20-0.30 ；
[0010]⑶裝模
[0011]將均勻攪拌之后的石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、次納米級粉末狀膠結(jié)物的混合物分3次裝入模具，在每填入一段后，用壓柱將混合物壓實，以防止在后續(xù)加壓過程中，混合物分布不均勻；
[0012]⑷加壓
[0013]將裝填好的模具放置壓力機(jī)的中軸線上，緩慢升壓至2.5-10MPa，壓制約30分鐘，然后卸壓，反轉(zhuǎn)模具，對模具另一端持續(xù)反壓30分鐘，壓力同樣在2.5-10MPa之間，以保證巖心兩端顆粒分布均勻；
[0014](5)高溫烘干
[0015]取下壓柱，將加壓后的模具放進(jìn)恒溫箱中加熱4小時，溫度為80_85°C，然后取出冷卻，將巖心取出，再將巖心放入恒溫箱中加熱6小時，保持同樣的溫度，使膠結(jié)劑得到充分固化；
[0016](6)成型
[0017]將巖心冷卻至室溫,利用巖心切割機(jī),將巖心的兩個端面各切掉長度約1.5mm的圓柱片，得到柱狀巖心。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的人造巖心制作方法，其中，石英砂的粒徑可根據(jù)目標(biāo)巖心的滲透率要求進(jìn)行配比。
[0019]本發(fā)明所具有的有益效果:利用上述壓制方法通過調(diào)節(jié)物質(zhì)配比所得到人造巖心，克服了目前由常規(guī)人造巖心內(nèi)部孔隙分布過于單一而造成的巖心可動流體模擬精度差的問題。而本發(fā)明的人造巖心不僅能夠在孔隙度、滲透率等宏觀方面與天然巖心極度相似，更為重要的是可以實現(xiàn)對不同類型天然巖心的孔隙分布進(jìn)行較為精確的模擬，從而達(dá)到巖心內(nèi)部可動流體分布可控的目的，并且制作此類巖心的原料易獲得，制作程序簡單，可以進(jìn)行批量的生產(chǎn)，為油田現(xiàn)場化學(xué)驅(qū)優(yōu)選及室內(nèi)驅(qū)替實驗提供良好的技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0020]圖1模具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2本發(fā)明實施例1所制備的巖心的孔喉半徑分布圖；
[0022]圖3本發(fā)明實施例2所制備的巖心的孔喉半徑分布圖；

【具體實施方式】
[0023]圖1示出了本發(fā)明制作方法中所使用的模具結(jié)構(gòu)示意圖，圖中:1為底板，2為側(cè)板，3為壓柱；其中側(cè)板內(nèi)部具有圓柱型內(nèi)腔，與壓柱配合使用，使用時，將側(cè)板一端與底板配合，另一端使用壓柱插入圓柱型內(nèi)腔，壓緊巖心。
[0024]實施例1:
[0025]將石英砂80g、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物5g、次納米級粉末狀膠結(jié)物15g均勻混合并充分?jǐn)嚢?。其中石英砂不同目?shù)配比:200目以上為2.11%, 100-200目為8.42%，60-100目為15.79%,40-60目為36.84%, 30-40目為31.58%, 20-30目為5.26%;次納米級粉末狀膠結(jié)物中各組分的質(zhì)量百分比為:硅酸三鈣為20%，硅酸二鈣為30%，鋁酸三鈣為25%，結(jié)晶硫酸鈣為25%。將方形碳鋼制模具內(nèi)壁用丙酮反復(fù)擦拭，充分稀釋內(nèi)壁殘留的膠結(jié)物，使其盡量干凈無污染，然后將經(jīng)充分?jǐn)嚢璧幕旌衔锲骄譃槿莸谷肽＞邇?nèi)腔，其中每倒入一份，用壓柱手工將混合物壓實，以保證在后續(xù)壓制過程中顆粒分布均勻。將填好混合物的模具放置壓力機(jī)的平臺中軸線上，同時對壓柱施加7.5MPa的壓力，進(jìn)行正壓30分鐘，然后卸壓，對模具進(jìn)行反壓，同樣施加的7.5MPa壓力，持續(xù)30分鐘。將壓柱取下，顆?；旌衔镞B同模具一同放入恒溫箱中高溫烘干，溫度為85°C，持續(xù)4小時，然后取出降至室溫，將巖心取出，將其單獨放入恒溫箱進(jìn)行6小時85°C的高溫烘干。用巖心切割機(jī)將取出的巖心的兩個端面各切割1.5mm的圓柱面，以消除斷面不均勻的影響，最終，得到圓柱形的巖心。通過對該巖心進(jìn)行核磁共振T2譜檢測，得到巖心的孔喉半徑分布圖，如圖1所示，可見該巖心的可動流體飽和度為57.73%。
[0026]實施例2:
[0027]將石英砂85g、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物10g、次納米級粉術(shù)狀膠結(jié)物5g均勻混合并充分?jǐn)嚢?，其中石英砂不同目?shù)配比為:200目以上為11.89%，100-200目為7.58%,60-100目為14.21%,40-60目為33.16%, 30-40目為28.42%，20-30目為4.74% ;次納米級粉術(shù)狀膠結(jié)物中各組分的質(zhì)量百分比為:硅酸三鈣為20%，硅酸二鈣為30%，鋁酸三鈣為25%，結(jié)晶硫酸鈣為25%。將方形碳鋼制模具內(nèi)壁用丙酮反復(fù)擦拭，充分稀釋內(nèi)壁殘留的膠結(jié)物，使其盡量干凈無污染，然后將經(jīng)充分?jǐn)嚢璧幕旌衔锲骄譃槿莸谷肽＞邇?nèi)腔，其中每倒入一份，用壓柱手工將混合物壓實，以保證在后續(xù)壓制過程中顆粒分布均勻。將填好混合物的模具放置壓力機(jī)的平臺中軸線上，同時對壓柱施加1MPa的壓力，進(jìn)行正壓30min，然后卸壓，對模具進(jìn)行反壓，同樣施加1MPa的壓力，持續(xù)30min。將壓柱取下，顆?；旌衔镞B同模具一同放入恒溫箱進(jìn)行高溫烘干，溫度為85°C，持續(xù)4小時，然后取出降至室溫，將巖心取出，將其單獨放入恒溫箱進(jìn)行6小時85°C的高溫烘干。用巖心切割機(jī)將取出的巖心的兩個端面各切割1.5_的圓柱面，以消除斷面不均勻的影響，最終，得到圓柱形的巖心。通過對該巖心進(jìn)行核磁共振T2譜檢測，得到巖心的孔喉半徑分布圖，如圖2所示，可見該巖心的可動流體飽和度為77.58%。
[0028]由圖可見，實施例1、2的兩塊巖心的絕對滲透率相近，但通過控制次納米級膠結(jié)物的含量及組成，達(dá)到了控制可動流體飽和度的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種可控可動流體的人造巖心制作方法，巖心由石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、次納米級粉末狀膠結(jié)物組成，將混合物裝入模具，壓制并高溫烘干，最后巖心成型，其特征在于:次納米級粉末狀膠結(jié)物由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣組成，通過調(diào)節(jié)次納米級粉末狀膠結(jié)物的質(zhì)量比，得到不同微觀孔隙分布特征的巖心，控制可動流體的分布比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造巖心制作方法，其中，次納米級粉末膠結(jié)物的中值粒徑在 0.7-1.0μπι之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的人造巖心制作方法，其中，按質(zhì)量百分比，石英砂占80% -90%，環(huán)氧樹脂膠結(jié)物占5% -10%，次納米級粉末膠結(jié)物占5^-15?^
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的人造巖心制作方法，其中，硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣按質(zhì)量比0.20-0.25: 0.30-0.35: 0.25-0.35: 0.20-0.30的比例進(jìn)行配比。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的人造巖心制作方法，其中，制備過程包括以下各步驟:模具制作、拌砂、裝模、加壓、高溫烘干、成型。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的人造巖心制作方法，包括以下步驟: (1)模具制作: 模具由底板、壓柱及側(cè)板組成，其外觀尺寸為長X寬X高=IIcmX IIcmX 20cm，材料均為碳鋼，此模具可壓制直徑為2.5cm、長度在8-12cm之間的圓柱形巖心； (2)拌砂 將石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、中值粒徑在0.7-1.0 μ m之間的次納米級粉末膠結(jié)物均勻攪拌，其中，按質(zhì)量百分比，石英砂占80% -90%，環(huán)氧樹脂膠結(jié)物占5% -10%，次納米級粉末膠結(jié)物占5% -15%，且次納米級粉末膠結(jié)物中硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、結(jié)晶硫酸鈣的質(zhì)量比為 0.20-0.25: 0.30-0.35: 0.25-0.35: 0.20-0.30 ； (3)裝模 將均勻攪拌之后的石英砂、環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、次納米級粉末狀膠結(jié)物的混合物分3次裝入模具，在每填入一段后，用壓柱將混合物壓實，以防止在后續(xù)加壓過程中，混合物分布不均勻； ⑷加壓 將裝填好的模具放置壓力機(jī)的中軸線上，緩慢升壓至2.5-10MPa，壓制約30分鐘，然后卸壓并反轉(zhuǎn)模具，對模具另一端持續(xù)反壓30分鐘，壓力同樣在2.5-10MPa之間，以保證巖心兩端顆粒分布均勻； (5)高溫烘干 取下壓柱，將加壓后的模具放進(jìn)恒溫箱中加熱4小時，溫度為80-85°C，然后取出冷卻，將巖心取出，再將巖心放入恒溫箱中加熱6小時，保持同樣的溫度，使膠結(jié)劑得到充分固化； (6)成型 將巖心冷卻至室溫，利用巖心切割機(jī)，將巖心的兩個端面各切掉長度約1.5mm的圓柱片，得到柱狀巖心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的方法制作的人造巖心。
【文檔編號】G01N1/28GK104390825SQ201410670657
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】李俊鍵, 姜漢橋, 肖康, 康紹菲, 丁帥偉, 劉廣為 申請人:中國石油大學(xué)(北京)