[发明专利]一种制备人造岩心的方法及装置

说明书

本发明提供了一种制备人造岩心的方法及装置，所述方法包括：通过3D打印技术来构建岩心孔隙的初级结构，其表征和描述岩心孔隙的轮廓形状；在初级结构外镀形状限定层，其用于提高初级结构的强度以使其保持稳定的形状；在形成有形状限定层的初级结构外进行固体包埋，形成岩心样品；对岩心样品进行热处理，使初级结构的材料气化并挥发，形成具有内部孔隙微观结构的多孔介质岩心模型；对多孔介质岩心模型执行化学腐蚀工艺，消融掉多孔介质岩心模型内壁上的形状限定层；切割多孔介质岩心模型，获得内部具有孔隙结构的人造岩心。利用本发明的实施例制备的人造岩心，其内部孔隙结构较为平滑与准确，并且制备材料的要求较低，易于实现。

技术领域

本发明涉及石油地质领域，尤其涉及一种制备人造岩心的方法及装置。

背景技术

本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

了解和掌握地质微观孔隙结构、微观流动机理和规律，对致密油气储层的开发具有较大的科学指导意义。为此，需要对岩心进行多次破坏性实验分析。

然而，实际岩心需投资数千万元钻井从地下取出，数量非常有限。此外，岩心为大自然“制备”的天然样品，其矿物组成、孔隙结构等非常复杂。每一块岩心都不相同，无法找到同一批次且内部孔隙结构类似的岩心来开展并列的物理模拟实验，这也制约了油气在岩心内部孔隙中的物理模拟研究。

公告号为CN106827170A、CN104729904B、CN106875469A等专利申请提供了基于3D打印技术来制作岩心的已知实施例。然而，目前市面上大多数的3D打印技术，包括但不限于SLA(Stereo Lithography Apparatus，立体光固化成型)、DLP(Digital lightprocessing，数字光投影)、SLS(Selective Laser Sintering，粉末材料选选性激光烧结)、FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉积)等，均采用打印耗材直接加工的方法，再通过三维模型逐层喷绘固化或熔融烧结，实现岩心骨架的建立。

也就是说，上述已知实施例均是通过对打印耗材直接实施3D打印的方式来获得内部具有孔隙结构的人造岩心。

目前运用于上述已知实施例中的打印耗材多只局限于一些耐温耐压性能较差的材料例如树脂，或者，矿物颗粒或矿物粉浆料。因此，当采用耐温耐压性能较差的材料作为打印耗材制备得到的人造岩心，无法用于高温高压的物理模拟环境，从而导致采用上述已知实施例制备得到的人造岩心的适用范围受到较大的限制。而如果采用矿物颗粒或矿物粉浆料作为打印耗材制备得到的人造岩心，孔隙结构的尺寸较大，且孔隙结构的壁面极为粗糙。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种新的制造具有标准孔隙的人造岩心的方法及装置，制备的人造岩心不仅内部孔隙结构较为平滑与准确，而且制备材料的要求较低，易于实现。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。

一种制备人造岩心的方法，包括：

通过3D打印技术来构建岩心孔隙的初级结构，所述初级结构表征和描述岩心孔隙的轮廓形状；

在所述初级结构外镀上一层硬质的形状限定层，所述形状限定层用于提高所述初级结构的强度以使所述初级结构保持稳定的形状；

在形成有所述形状限定层的初级结构外进行固体包埋，形成岩心样品；

对所述岩心样品进行热处理，使得所述初级结构的材料气化并挥发，形成具有内部孔隙微观结构的多孔介质岩心模型，所述内部孔隙微观结构与所述初级结构相适配；