[发明专利]一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法

说明书

一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法，属于岩样制备技术领域，可解决现有技术制备煤系气复合储层煤岩组合体试样时不能有效还原岩层及层间界面力学、物理性质等问题，本发明采用地下煤系气复合储层真实大块岩样，加工为长方体煤样及各层长方体岩样，能够更准确地还原真实储层的煤岩割理、天然裂缝等物理力学性质，能够较真实的还原煤系气复合储层各层岩层的渗透率；同时按照比例制作各岩层长方体试样所得煤岩组合体试样的相似模拟程度高；以煤系气复合储层新鲜煤样与页岩岩样制备层间界面粘合剂，避免了以往所用相似材料、化学粘合剂理化性质对层间界面渗透性的影响，较真实的还原了层间界面性质。

技术领域

本发明属于岩样制备技术领域，具体涉及一种考虑层间界面性质的煤岩组合体物模试样的制备方法。

背景技术

煤系天然气，简称煤系气，泛指赋存于煤系地层中的各类天然气，以煤层气（CBM）、煤系页岩气（TG）、致密砂岩气（TSG）等非常规天然气为主，煤系气资源“增储上产”空间巨大。煤系独特的构造-沉积背景使煤系气储层岩性具有多样性、低孔隙率与低渗透性的特点，储层结构特殊且复杂，常为富有有机质泥页岩、致密砂岩与煤层互层形成的复合储层。从降低煤系气开采成本、增加煤层气井的服务年限、提高煤系气的采收率等角度出发，对煤系气进行合采，是综合开发煤系非常规资源的必然发展趋势。

煤系气复合储层的合层渗透率是评估其商业开发可行性的重要参数，目前煤系气复合储层的合层渗透率可由现场试井数据分析、数值模拟及实验室测量得到。

但煤系气合采现场试井作业成本较高、周期较长、影响因素较多；数值模拟软件受煤系气复合储层复杂赋存特点难以准确还原的制约，其模拟结果的精度和直观性较低；而实验室制备煤系气复合储层煤岩组合体试样测定其合层渗透率的准确度较高且较为直观，可为煤系气精细化排采奠定基础。

在公开文献中可以获得公开号为 CN110220756A的“煤系页岩物模试件以及煤系页岩物模试件的制备方法”专利，该发明使用相似材料浇筑得到第一预成型煤岩薄层和第二预成型煤岩薄层，在所得预成型煤岩薄层内布置由纸板或渗透性膜构成的渗透片模拟煤岩层中的面割理和端割理，同时在第一预成型煤岩薄层和第二预成型煤岩薄层层间界面处布置渗透片以模拟煤岩层理，然后将第一、第二预成型煤岩薄层组合后进行干燥处理得到煤岩层；以同样的方法不同的相似材料配比浇筑得到多个页岩薄层，在多个页岩薄层层间界面处布置渗透片以模拟页岩层理，将多个页岩薄层组合后进行干燥处理得到页岩层；进一步将水泥和石英砂按1：1的比例混合得到粘结层基料，在所得煤岩层与页岩层之间浇筑厚度为10mm的粘结层基料模拟不同岩层之间的交界弱面，将所得组合体试件干燥后得到煤系页岩物模试件。该方法存在的缺点其一是在相似材料浇筑得到的岩层试件上布置纸板或渗透性膜模拟天然煤岩的结构性质时，人为的随机性无法准确还原真实岩层的裂隙发育情况，并且纸板或渗透性膜的选择性和渗透性能对天然岩石的渗透率影响较大；其二是不同岩层之间均铺设厚度为10mm，由水泥和石英砂混合得到的粘结层基料作为层间界面，无法有效还原不同岩层层间界面的力学、物理性质。

在公开文献中可以获得公开号为CN105334090A的“一种含煤产层组压裂物模试样的制备方法”专利，该发明根据含煤产层组中各岩样的岩性特征，将露头的煤岩和岩石加工成长方体薄板，通过AB 硅胶将煤岩薄板粘固于岩石薄板两侧的宽面上，得到含煤产层组中不同岩性组合的试样。该方法使用露头的煤岩和岩石加工得到各岩层长方体薄板，可以更好地模拟多层介质的物性差异，真实地反映各岩层中天然裂缝的特征和岩石力学的性质，但是其通过AB硅胶将煤岩薄板与岩石薄板粘固在一起，AB硅胶的力学、物理性质与煤系气复合储层真实的层间界面力学、物理性质差异较大，AB硅胶的物理性质将对层间界面的渗透率产生较大影响。

现有实验室制备煤岩组合体试样的方法选取层间界面粘合剂材料时未考虑岩层层间界面力学、物理性质对合层渗透率的影响，故该类煤岩组合体试样的制备方法不适用于煤系气复合储层合层渗透率的精确测量。