本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種人工巖石裂隙巖樣制作方法。

背景技術(shù)：

在石油天然氣、天然氣水合物、頁(yè)巖氣以及干熱巖開(kāi)采前，需要進(jìn)行流體在巖石裂隙中與巖石物理、化學(xué)、傳熱以及力學(xué)方面的特性研究，為開(kāi)采過(guò)程條件設(shè)置提供科學(xué)的理論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。相關(guān)技術(shù)中是采用人工設(shè)定巖石裂隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)值模擬，采集相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

但是，巖石實(shí)際的裂隙網(wǎng)絡(luò)情況較為復(fù)雜，人工直接設(shè)定的巖石裂隙網(wǎng)絡(luò)與實(shí)際的巖石裂隙網(wǎng)絡(luò)區(qū)別較大，而導(dǎo)致數(shù)值模擬的結(jié)果準(zhǔn)確度小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種采用三維掃描巖石裂隙網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)行3d打印裂隙巖樣的一種人工巖石裂隙巖樣制作方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種人工巖石裂隙巖樣制作方法，包括以下步驟：

(1)獲取待開(kāi)采巖石層的巖石樣品，并將其加工成實(shí)驗(yàn)研究需要的相應(yīng)形狀及大小；

(2)對(duì)所述巖石樣品進(jìn)行三維掃描，獲取巖石樣品內(nèi)部裂隙的分布狀態(tài)、空間位置以及3d掃描文件；

(3)將與所述巖石樣品的礦物成分相同的碎石加入水泥、石膏和粘結(jié)劑混合攪拌均勻，得到巖石樣品相似原料；

(4)將步驟(1)中的3d掃描文件導(dǎo)入3d打印機(jī)中，將所述巖石樣品相似原料加入3d打印機(jī)中，并將可溶性物質(zhì)填充至裂隙分布處，打印得到初步未成型的人工巖石樣品；

(5)將所述初步未成型的人工巖石樣品在常溫200mpa的壓力下固定成型；得到成型的人工巖石樣品；

(6)將所述成型的人工巖石樣品浸泡在清水中，使步驟(3)中的可溶性物質(zhì)溶解；得到與巖石樣品裂隙網(wǎng)絡(luò)相同的人工裂隙巖石。

進(jìn)一步地，所述可溶性物質(zhì)為氯化鈉，其用量與巖石樣品內(nèi)部裂隙的空間體積大小相同。

進(jìn)一步地，所述碎石為高強(qiáng)度天然大理石或花崗巖經(jīng)粉碎后得到，所述碎石的直徑范圍為0.02mm～2mm。

進(jìn)一步地，所述人工裂隙巖石進(jìn)行烘干稱(chēng)重，將稱(chēng)重的重量與加入的碎石、水泥、石膏、粘結(jié)劑的重量之和比較，確定可溶性物質(zhì)完全溶解。

進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑為聚酯樹(shù)脂、不飽和樹(shù)酯等。

進(jìn)一步地，所述快速成型的時(shí)間不大于10分鐘。

與相關(guān)技術(shù)比較，本發(fā)明的實(shí)施例提供的一種人工巖石裂隙巖樣制作方法的有益效果是，采用三維掃描天然巖石不僅可以得到天然巖石內(nèi)部的裂隙空間分布狀態(tài)，還可得到相應(yīng)的3d掃描文件，不需要人工建模，提高了3d打印的人工裂隙巖石的精度；3d打印的獲得的人工裂隙巖石與天然巖石的裂隙空間分布狀態(tài)相似度極高，提高了流體在裂隙中滲流過(guò)程對(duì)巖石物理、化學(xué)、傳熱以及力學(xué)等方面的特性研究結(jié)果的準(zhǔn)確度，為石油天然氣、頁(yè)巖氣、干熱巖等開(kāi)采技術(shù)提供了更加科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明的實(shí)施例提供了提供一種人工巖石裂隙巖樣制作方法，包括以下步驟：

(1)獲取待開(kāi)采巖石層的天然裂隙巖石，并將其加工成實(shí)驗(yàn)研究需要的相應(yīng)形狀及大小的巖石樣品；

(2)對(duì)所述巖石樣品進(jìn)行三維掃描，獲取巖石樣品內(nèi)部裂隙的分布狀態(tài)、空間位置以及3d掃描文件；

(3)將與所述巖石樣品的礦物成分相同的碎石加入水泥、石膏和粘結(jié)劑混合攪拌均勻，得到巖石樣品相似原料；

優(yōu)選地，所述碎石為高強(qiáng)度天然大理石或花崗巖等天然的巖石經(jīng)粉碎得到，所述碎石的直徑范圍為0.02mm～2mm；所述碎石、水泥、石膏、粘結(jié)劑的用量根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)研究中的巖石樣品的性質(zhì)確定；所述粘結(jié)劑為聚酯樹(shù)脂、不飽和樹(shù)酯等；

(4)將步驟(1)中的3d掃描文件導(dǎo)入3d打印機(jī)中，將所述巖石樣品相似原料加入3d打印機(jī)中，并將可溶性物質(zhì)填充至裂隙分布處，打印得到初步未成型的人工巖石樣品；

優(yōu)選地，所述可溶性物質(zhì)為氯化鈉，其用量與所述巖石樣品內(nèi)部的裂隙的空間體積大小相同；3d打印機(jī)打印出的初步未成型的人工巖石樣品具有一定濕度，強(qiáng)度較差，在存在裂隙處填充所述可溶性物質(zhì)可避免裂隙的空間分布狀態(tài)因初步未成型的人工巖石樣品自身的重力作用而出現(xiàn)變形；

(5)將所述初步未成型的人工巖石樣品在常溫200mpa的壓力下固定成型；得到成型的人工巖石樣品；

優(yōu)選地，所述固定成型的時(shí)間不大于10分鐘；

(6)將所述成型的人工巖石樣品浸泡在清水中，使步驟(3)中的可溶性物質(zhì)溶解，得到與所述巖石樣品裂隙網(wǎng)絡(luò)相同的人工裂隙巖石。

優(yōu)選地，浸泡過(guò)程可反復(fù)進(jìn)行，并將浸泡后的成型的人工巖石樣品烘干稱(chēng)重，將稱(chēng)重的重量與加入的碎石、水泥、石膏、粘結(jié)劑的重量之和比較，兩者重量相同則確定可溶性物質(zhì)完全溶解，得到人工裂隙巖石；若人工巖石樣品的重量大于所述碎石、水泥、石膏、粘結(jié)劑的重量之和，則繼續(xù)對(duì)成型的人工巖石樣品進(jìn)行浸泡、烘干、稱(chēng)重直至重量相同得到人工裂隙巖石。

實(shí)施例二

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明的實(shí)施例提供了提供一種人工巖石裂隙巖樣制作方法，包括以下步驟：

(1)獲取待開(kāi)采巖石層的無(wú)裂隙的天然巖石，在相應(yīng)的壓力下對(duì)其壓裂得到人工壓裂的巖石，并將其加工成實(shí)驗(yàn)研究需要的相應(yīng)的形狀及大小的巖石樣品；

對(duì)于不存在裂隙的天然巖石進(jìn)行人工壓裂得到巖石內(nèi)部的裂隙，便于研究不同的壓力下無(wú)天然裂隙的巖石的特性；

(2)對(duì)所述巖石樣品進(jìn)行三維掃描，獲取巖石樣品內(nèi)部裂隙的分布狀態(tài)、空間位置以及3d掃描文件；

(3)將與所述巖石樣品的礦物成分相同的碎石加入水泥、石膏和粘結(jié)劑混合攪拌均勻，得到巖石樣品相似原料；

(4)將步驟(1)中的3d掃描文件導(dǎo)入3d打印機(jī)中，將所述巖石樣品相似原料和可溶性物質(zhì)分別加入3d打印機(jī)中打印得到初步未成型的人工巖石樣品；

(5)將所述初步未成型的人工巖石樣品在常溫200mpa的壓力下固定成型；得到成型的人工巖石樣品；

(6)將所述成型的人工巖石樣品浸泡在清水中，使步驟(3)中的可溶性物質(zhì)溶解，得到與巖石樣品裂隙網(wǎng)絡(luò)相同的人工裂隙巖石。

其余同實(shí)施例一。

采用三維掃描天然裂隙巖石或是人工壓裂的天然巖石的內(nèi)部的裂隙空間分布狀態(tài)，還可得到相應(yīng)的3d掃描文件，將3d掃描文件直接導(dǎo)入3d打印機(jī)中或是轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格式導(dǎo)入3d打印機(jī)中，不需要人工建模，提高了3d打印的人工裂隙巖石的精度；3d打印獲得的人工裂隙巖石與天然巖石或是人工壓裂的天然巖石的裂隙空間分布狀態(tài)相似度極高，解決了相關(guān)技術(shù)中無(wú)法獲得準(zhǔn)確的天然巖石內(nèi)部裂隙空間分布狀態(tài)或是壓裂后的巖石破損的技術(shù)問(wèn)題，提高了流體在裂隙中滲流過(guò)程對(duì)巖石物理、化學(xué)、傳熱以及力學(xué)等方面的特性研究結(jié)果的準(zhǔn)確度，為石油天然氣、頁(yè)巖氣、干熱巖等開(kāi)采技術(shù)提供了更加科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。