[发明专利]一种三维大尺寸人造岩心的制作方法

说明书

本发明公开了一种三维大尺寸人造岩心的制作方法。所述制作方法包括如下步骤：(1)根据预制作的三维大尺寸人造岩心的尺寸，制作模具；(2)将骨架颗粒、地层水和胶结剂的混合物填充至模具中；骨架颗粒与天然岩心的粒度分布状况一致；(3)压制模具内的所述混合物；(4)对经压制后的所述模具进行烘烤定型即得。本发明制作的岩心在粒度分布、孔隙度、渗透率、胶结程度、孔喉特征以及力学性质等方面与天然岩心接近，制作的岩心可以替代储层岩心进行宏观尺度上的实验研究。本发明制作的岩心可以模拟实际储层的沉积韵律和构造形态。本发明制作的岩心可以模拟不同的完井条件、井网模式，实现高压条件下的室内实验。

技术领域

本发明涉及一种三维大尺寸人造岩心的制作方法，属于石油领域。

背景技术

在石油勘探开发与生产过程中，许多问题的解决都需要进行岩心流动实验。由于天然岩心取芯难度大，成本高等限制，通常采用人造岩心代替天然岩心进行物理模拟实验。

目前，室内实验采用的岩心主要有柱塞岩心、全直径岩心以及大尺寸岩心。其中，柱塞岩心能够模拟一维空间上的流动，在微观研究方面较为广泛。全直径岩心能够模拟二维空间上的流动，比柱塞岩心更具有代表性。宏观上的研究主要采用三维大尺寸岩心，三维物理模型主要有填砂模型、玻璃刻蚀模型以及烧结模型。填砂模型只能在低压条件下进行，玻璃模型可视但也不能满足中高压力要求，烧结模型在力学性质和胶结程度方面与储层差异较大。上述模型不能满足实验对温度、较高压力的要求，不能模拟不同的完井条件，反映注采井组、注采井间等宏观上的特征。

由此，提出一种可以模拟不同完井条件下的三维大尺寸人造岩心的制作方法。

发明内容

为了解决现有模型的局限性，本发明提供了一种模拟不同完井条件下的三维大尺寸人造岩心的制作方法，本发明方法能够制作不同沉积韵律、构造形态以及不同物性的三维大尺寸岩心，所制作岩心能够模拟不同的完井条件，反应注采井组、注采井间等宏观上的特征。

相比于现有方法制作的岩心不能满足高压的要求，且不能有效模拟储层的非均质性和不同渗透率组合的差异性，本发明方法制作的岩心可以实现一次成型，无需二次加工，可重复性好，且制作的模型可以承受较高压力。

本发明所述“三维大尺寸岩心”指的是尺寸为300×300×500mm～300×300×200mm的岩心，可根据需要进行调整。

本发明所提供的三维大尺寸人造岩心的制作方法，包括如下步骤：

(1)根据预制作的三维大尺寸人造岩心的尺寸，制作模具；

(2)将骨架颗粒、地层水和胶结剂的混合物填充至所述模具中；

所述骨架颗粒与天然岩心的粒度分布状况相似；

(3)压制所述模具内的所述混合物；

(4)对经所述压制后的所述模具进行烘烤定型，即得所述三维大尺寸人造岩心。

上述的制作方法中，步骤(1)中，可采用钢板制作所述模具；如采用20cm厚的钢板，侧板4块，底板1块，将4块侧板采用螺丝可拆式联接的方式(便于脱模)拼接成正方体盒状，中空。

上述的制作方法中，所述“粒度分布状况”指的是粒径分布范围和不同级别粒径的质量含量，所述“相似”指的是与天然岩心的粒度分布状况的相似度达到95％。

本发明具体可选择河砂与储层岩石碎屑颗粒的混合物作为所述骨架颗粒；

可根据相似准则确定所述混合物中所述骨架颗粒、所述地层水与所述胶结剂之间的用量比，所述“相似准则”指的是所述骨架颗粒的粒度分布、孔隙度、渗透率、孔径分布与天然岩心的相似性。

确定各组分的用量之后，经所述骨架颗粒与所述胶结剂混合均匀，加入所述地层水润湿并搅拌均匀即可填充至所述模具中；