[发明专利]一种微观驱油用二维热固化多孔介质模型及制造方法

说明书

技术领域

本发明属于石油微观机理研究领域，涉及一种用于模拟岩心孔隙结构的多孔介质模型以及这种模型的制造方法，尤其是涉及一种油田上用于完成微观驱油试验的多孔介质模型以及制造方法。

背景技术

在微观尺度下研究流体在多孔介质中的渗流机理，对于开发石油天然气等地下流体资源具有重要的意义。长期以来，为了研究微观尺度下流体在多孔介质中的渗流机理，国内外科研人员研制出了多种模拟多孔介质的物理模型，主要有：                                               简化理想模型，如单层玻璃珠模型、微毛管网络模型、石英砂夹层模型，这些模型的孔隙结构是理想化设计，不能反映真实多孔介质中复杂的孔隙结构；仿真孔隙结构模型，以使用光刻技术制作为特点的二维和三维的玻璃光刻模型，这种模型利用光刻技术将岩心的孔隙结构仿真的刻蚀在玻璃平面上，而且模型透明，模拟驱替过程可视，易于观察现流体在多孔介质中流动状况，易于采集和分析图像，但是对于制作的技术要求较高，成本也较高；使用真实岩心为主体的模型，一类是将真实岩心打磨至极薄的厚度，外加光源后达到孔隙可视的程度，以此作为模型，另一类是平板夹砂类型的模型，用砂石紧密填充于透明平板间制成模型，这两类模型以真实岩心为主体，将岩心的物理化学性质做了最大限度的保留，但是可视化程度太低，极其难于采集流体在其中渗流的图像。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种微观驱油用二维热固化多孔介质模型以及用于制造这种模型的方法。可以重复复制多孔介质孔隙结构，制作成的模型透明度好，可视性强，可以清楚的观察模型中的微观渗流过程，具有很高的实用性，对于微观渗流科学实验有广泛适用性。而且，制作这种模型的成本不高，工艺过程对设备的要求不高，易于在常规实验室实现，技术操作难度低，易于推广。

本发明获取多孔介质孔隙结构采用的方法为：复制模铸。复制模铸法是软刻蚀技术的一种，软刻蚀属于微纳加工技术，在微纳电子学、光学、生物、分析化学和物理等领域有着广泛应用，是目前许多领域研究的重要内容。这一技术的核心称为“弹性模具（或弹性印章）”，其制备和性能将是影响软刻蚀技术成功与否的关键因素，弹性模具的材料通常选用PDMS（polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷），其在本领域属于公知的材料，并且采用公知的方法制备或者通过购买获得。

本发明的技术方案是：一种微观驱油用二维多孔介质模型，包括由热固化树脂和固化剂混合成型的底板2以及由热固化树脂和固化剂混合成型的盖板1，其中所述盖板和所述底板互相粘接，所述底板上具有与岩心的孔隙通道结构相对应的二维孔隙通道结构3，所述底板上还具有与其上的所述二维孔隙通道结构连通的液体流入孔道4和液体流出孔道5。

一种制作微观驱油用二维多孔介质模型的制作方法，其包括以下步骤：

（1）对岩心进行预处理：对所述岩心进行封装保护处理，以保护岩心的孔隙通道结构；

（2）制作母版：将热固化树脂和固化剂混合后浇铸在进行了封装保护处理的岩心周围，然后在恒温箱中进行固化成型，固化成型后去除岩心的封装保护，再进行机械加工以形成母版上的液体流入和流出孔道，以得到母版，其具有含岩心孔隙通道结构的截面；

（3）制作弹性模具：将聚二甲基硅氧烷（PDMS）浇铸在母版上，然后放入真空箱中进行抽真空脱气，抽真空脱气后放入恒温箱中进行固化成型，固化成型后将母版剥离，得到与母版上的所述截面的孔隙通道结构以及母版上的液体流入和流出孔道互补的镜像结构，即得到弹性模具；

（4）制作底板：将热固化树脂和固化剂混合，然后浇铸在所述弹性模具上，放入真空箱中进行抽真空脱气，抽真空脱气后放入恒温箱中进行固化成型，固化成型后将弹性模具剥离，得到与母版上的所述截面的孔隙通道结构以及母版上的液体流入和流出孔道相同的结构，即得到底板；

（5）制作盖板：将热固化树脂和固化剂混合，然后浇铸在盖板模具上，放入真空箱中进行抽真空脱气，抽真空脱气后放入恒温箱中进行固化成型，固化成型后将盖板模具剥离，得到盖板，其与底板的大小相同。

（6）在盖板上涂上粘接剂，将底板上有孔隙通道结构的一面与盖板粘接，放入恒温箱中，粘接剂固化后即得到所述二维多孔介质模型。

附图说明

图1为天然岩心俯视图和侧视图；

图2为母版的俯视图和剖面图；

图3为弹性模具的俯视图和剖面图；

图4为底板的俯视图和剖面图；