[发明专利]一种用于岩石可钻性测试的人造岩心制备方法

说明书

  

一、     技术领域：

本发明涉及的是应用在石油工程、采矿工程、岩土工程及岩石破碎领域中用于地层岩石模拟和机械钻速分析的人造岩心，具体涉及的是一种用于岩石可钻性测试的人造岩心制备方法。

二、背景技术：  

在石油领域的科学研究中，常常需要使用岩心进行室内模拟实验。天然岩心受井眼尺寸影响，取心体积较小，无法进行大尺寸岩石测试实验。随着油气勘探开发的不断深入，井深从中浅层向深层、超深层延伸，取心难度日益增大，大段取心十分困难，取心费用越来越高。目前，由于天然取心的种种不足，国内很多研究机构都采用人造岩心进行室内模拟实验。通过人造岩心的模拟实验来探索地层规律，在体积、成本上人造岩心远远优于天然岩心。目前应用的人造岩心有石英砂环氧树脂胶结、石英砂充填、石英砂磷酸铝胶结等三种，其中，石英砂环氧树脂胶结模型是应用最广泛的。这些人造岩心主要是侧重于进行驱油试验和化学助剂产品的性能评价。而用于模拟地层岩石可钻性方面的人造岩心发明专利尚没有。

正确认识岩石可钻性对如何选取、设计钻头，提高机械钻速具有重要意义。岩石可钻性室内试验石油行业标准SY/T5426-2000是微钻头法，即用微钻头在岩样上钻孔，通过实钻钻时确定岩石的可钻性级值。该方法测试岩石可钻性级值需要用到大量的岩心试样，对于没有进行取心作业或者是岩心资料非常珍贵的区块，这种方法的应用就会受到一定的限制。因此，如果能室内制备出可钻性级值与天然岩心相近的人造岩心，那么岩石可钻性和室内全尺寸钻头模拟实验等分析范围将大大增加，并且实验成本也大幅度降低。 

三、发明内容： 

本发明的目的是提供一种用于岩石可钻性测试的人造岩心制备方法，它用于解决钻井取心尺寸小、数量少、费用高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于岩石可钻性测试的人造岩心制备方法： 

一、胶结物及矿物的制备：

制备岩心的可钻性级值为1~3时，筛选出颗粒均匀的粘土1份，加入0.5份水，并搅拌均匀，得到胶结物；使用滑石、石膏、方解石制备造岩矿物，其中滑石的含量按重量计为50%，石膏的含量按重量计为45%，方解石的含量按重量计为5%，同时所述矿物颗粒需要满足按重量计为：粒度为10~50目的颗粒所占比例为50%，粒度为60~100目的颗粒所占比例为40%，粒度为80~200目的颗粒所占比例为10%；

制备岩心的可钻性级值为4~6时，按重量份分别称取环氧树脂0.8~1.2份、邻苯二甲酸二丁酯0.1~0.5份、乙二胺0.05~0.2份，倒入烧杯中充分搅拌并加入丙酮0.2~0.6份，并再次充分搅拌，等待4~6小时，得到胶结物；使用萤石、磷灰石、长石制备造岩矿物，其中萤石、磷灰石、长石的含量按重量计为：30%的萤石、55%的磷灰石、15%的长石，同时所述矿物颗粒需要满足按重量计为：粒度为10~50目的颗粒所占比例为25%，粒度为60~100目的颗粒所占比例为50%，粒度为80~200目的颗粒所占比例为25%；

制备岩心的可钻性级值为7~10时，取用有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛复合改性后制备的环氧树脂0.8~1.2份、邻苯二甲酸二丁酯0.1~0.5份、乙二胺0.05~0.2份，倒入烧杯中充分搅拌并加入丙酮0.2~0.6份，并再次充分搅拌，等待4~6小时，得到胶结物；使用石英、黄玉、长石制备造岩矿物，其中石英、黄玉、长石的含量按重量计为：55%的石英、30%的长石、15%的黄玉，同时所述矿物颗粒需要满足按重量计为：粒度为10~50目的颗粒所占比例为25%，粒度为60~100目的颗粒所占比例为50%，粒度为80~200目的颗粒所占比例为25%；

按重量份数称取相应可钻性级值的上述配备完善的造岩矿物组合8.5~9份，胶结物0.5~1.5份，置于容器中，再加0.05份的水搅拌均匀；

二、模型的制备：模具由侧板、端板、底板和压板组成，底板与压板为硬木，其余为碳钢；在造岩矿物与胶结物的混合物装入模具之前，用丙酮把模具内侧擦净以便于脱模，将造岩矿物与胶结物的混合物均匀装入模具中，用压板将其压实；

三、经加压和加热处理得到人造岩心：将填装好的模具置于压力试验机上，调整模具位置，使其保持在压力机承压板中心线上，然后缓慢升压至10~80个大气压，稳压20分钟，卸压；将压制后的岩心放入烘箱内，在90℃条件下恒温6~8小时固化，关闭烘箱电源，自然冷却至室温，得到具有一定可钻性级值的人造岩心。