一种人造岩心及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种人造岩心及其制备方法，所述制备方法包括：将含有玻璃珠、助剂和含水流体的混合物分多次平铺于模具中，再经干燥后得到所述人造岩心；其中，每次平铺后均进行压实和排水处理；所述助剂选自碳酸盐、硫酸盐、金属氯化物、聚合物、Laponite RD、蒙脱石中的至少一种。本发明专利技术提供的人造岩心制备方法，制得的人造岩心的渗透率更接近天然岩心的渗透率等特性，且该方法所需原料易获取、成本低，具备易操作、绿色环保等优点。绿色环保等优点。绿色环保等优点。

An artificial core and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种人造岩心及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气田开发领域，尤其涉及一种人造岩心及其制备方法。

技术介绍

[0002]在油气开发过程之中，由于取天然岩心流程复杂、难度大且成本高，为了对油藏的相关特征进行评价，常运用物理模拟的实验岩心模型代替天然岩心来进行岩心流动实验模拟。
[0003]众所周知，储层岩石渗透率的大小与固体的颗粒尺度和排列方式等因素有关。若外界条件在储层岩石间发生变化，岩石的渗透率就会发生变化，这主要是因为外界条件的变化会使得储层中骨架颗粒的尺度和排列方式发生改变，从而其影响储层孔喉的性质，最终导致渗透率的改变。从储集层敏感机理分析，改变渗透率的方法主要包括机械堵塞、机械搬运、颗粒膨胀、化学反应以及机械变形。
[0004]目前，主要采用环氧树脂、石英砂和磷酸铝胶结剂等原料来制备用于物理模拟的实验岩心，例如，专利文献CN103880384A公开了一种人造砂岩岩心的制备方法，提供了采用不同的矿物原料、不同的添加剂(环氧树脂和硅酸盐混合物等)以及不同的助剂溶液来制备人造砂岩岩心，此制备过程复杂，消耗时间长，成本高，同时相关化学稀释剂(如丙酮)对环境造成了一定的污染，不环保，另外，该专利技术实验模拟的人造岩心只能反映某一特定地区的天然岩心的特定储层特征，不能反映其他地区的地层实际条件，因此有一定局限性；CN102757212A公开了一种砂岩储层低渗透人造岩心的制作方法，提供了采用了不同的矿物原料与不同比例的胶结剂制造出具有特定渗透率的岩心，但其制作过程需要在高温高压下进行，条件苛刻，具有一定的危险性。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种人造岩心的制备方法，制得的人造岩心的渗透率更接近天然岩心的渗透率等特性，且该方法所需原料易获取、成本低，具备易操作、绿色环保等优点。
[0006]本专利技术还提供一种上述人造岩心，更接近天然岩心，可用于取代非均质性岩层油气田的天然岩心来进行物理模拟，基于此人造岩心模型可建立凝析气气体运移规律的模型，更为准确地反应出天然岩心的储层特征。
[0007]本专利技术的一方面，提供一种人造岩心的制备方法，该制备方法包括：将含有玻璃珠、助剂和含水流体的混合物分多次平铺于模具中，再经干燥后得到人造岩心；其中，每次平铺后均进行压实和排水处理；其中，助剂可以选自碳酸盐、硫酸盐、金属氯化物、聚合物、Laponite RD、蒙脱石中的至少一种。
[0008]本专利技术提供的人造岩心的制备方法，原料易获取、成本低，具备易操作、绿色环保等优点。专利技术人经研究分析认为，上述助剂与含水流体混合后可产生沉淀、胶体或微晶聚集体等物质，这些物质的产生能实现对玻璃珠孔隙的机械堵塞，降低玻璃珠的孔隙度，以改变
其渗透率，从而获得更符合天然岩心特征的目标人造岩心。
[0009]根据本专利技术的研究，上述玻璃珠的粒度可以为100
‑
125目。其中，玻璃珠为人造砂岩，主要成分为二氧化硅。
[0010]使用比玻璃珠粒径较小的助剂，利用助剂与含水流体混合产生沉淀、胶体或微晶聚集体，利于实现对玻璃珠孔隙的堵塞，降低其渗透率，使其渗透率等特性更接近天然岩心。在本专利技术的一实施方式中，上述助剂包括蒙脱石，蒙脱石的粒度为190～200目。
[0011]上述含水流体可以为饱和氯化钙溶液、饱和氢氧化钠溶液和去离子水中的一种。
[0012]具体实施时，还可以通过调节原料的配置来调控所得人造岩心的渗透率等特性，获得更符合天然岩心特征的目标人造岩心。
[0013]具体地，在本专利技术的一实施方式中，上述助剂可以为碳酸盐和/或硫酸盐，含水流体可以为饱和氯化钙溶液；其中，助剂与玻璃珠的重量比可以为0.6
‑
0.9：1，含水流体可以为玻璃珠与助剂的质量之和的20％
‑
25％。其中，碳酸盐和硫酸盐一般可以是可溶性碳酸盐和可溶性硫酸盐，比如可以是碳酸钠、硫酸钠等。上述碳酸盐或硫酸盐可与饱和氯化钙溶液反应产生碳酸钙或硫酸钙沉淀，沉淀物质会堵塞玻璃珠颗粒间的孔隙以降低其渗透率，从而获得更符合天然岩心特征的目标人造岩心。
[0014]在本专利技术的另一实施方式中，上述助剂可以为铁盐，含水流体可以为饱和氢氧化钠溶液；其中，助剂与玻璃珠的重量比可以为0.01
‑
0.08：1，含水流体可以为玻璃珠与助剂的质量之和的23％
‑
27％。其中，铁盐一般可以是可溶性铁盐，比如可以是氯化铁。上述铁盐可以与饱和氢氧化钠溶液反应产生氢氧化铁胶体，胶体通过堵塞玻璃珠颗粒间的孔隙，以降低其渗透率，从而获得更符合天然岩心特征的目标人造岩心。
[0015]在本专利技术的另一实施方式中，上述助剂可以为聚合物和/或Laponite RD，含水流体可以为去离子水；其中，助剂与玻璃珠的重量比可以为0.01
‑
0.085：1，含水流体可以为玻璃珠与助剂的质量之和的20％
‑
27％。其中，聚合物一般可以是水溶性聚合物，比如可以是聚丙烯酰胺。聚合物和/或Laponite RD与去离子水混合，会产生胶状物质，胶状物质通过堵塞玻璃珠颗粒间的孔隙以改变其渗透率，从而获得更符合天然岩心特征的目标人造岩心。
[0016]在本专利技术的另一实施方式中，上述助剂可以为蒙脱石，含水流体可以为去离子水；其中，助剂与玻璃珠的重量比可以为0.01
‑
0.1：1，进一步可以为0.01
‑
0.085:1，含水流体可以为玻璃珠与助剂的质量之和的20％
‑
28％。蒙脱石与去离子水混合会产生微晶聚集体，堵塞玻璃珠颗粒的孔隙，进而影响其渗透率。根据本专利技术的研究，按照上述方法制备的人造岩心的渗透率和蒙脱石与玻璃珠的重量比一般存在如下关系(如图2和图3所示)：
[0017]y＝
‑
67.53x+3.2072(R2＝0.9999),0.01≤x<0.05
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]y＝4.6899x
‑
0.0857(R2＝0.9938),0.05<x≤0.1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]式(1)和(2)中，x为蒙脱石与玻璃珠的重量比，y为人造岩心的渗透率，其单位为D，R2是拟合的平方相关系数。因此，可以根据需要，通过调整助剂与玻璃珠的重量比制备具备不同目标渗透率的人造岩心。
[0020]在具体实施过程中，每次所述平铺均平铺满模具然后进行压实，压实后再进行平铺，直至压实后的混合物填满整个模具。本专利技术所用的模具可以是任何本领域常规的模具，在本专利技术的一实施方式中，模具可以包括长方体型的中空主体，中空主体的上端和下端分别设有目数为150目的上筛网及下筛网，其侧面设有用于排水的阀门，以对填入中空主体内
的混合物进行排水处理，上筛网及下筛网上分别设有用于密封中空主体的上盖和下盖，通过设置上筛网和下筛网，可以防止填入模具中的混合物中的颗粒漏出。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人造岩心的制备方法，其特征在于，包括：将含有玻璃珠、助剂和含水流体的混合物分多次平铺于模具中，再经干燥后得到所述人造岩心；其中，每次平铺后均进行压实和排水处理；所述助剂选自碳酸盐、硫酸盐、铁盐、聚合物、Laponite RD、蒙脱石中的至少一种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃珠的粒度为100
‑
125目。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述蒙脱石的粒度为190～200目。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含水流体为饱和氯化钙溶液、饱和氢氧化钠溶液和去离子水中的一种。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述助剂为碳酸盐和/或硫酸盐，所述含水流体为饱和氯化钙溶液；其中，所述助剂与玻璃珠的重量比为0.6
‑
0.9：1，所述含水流体为玻璃珠与助剂的质量之和的20％
‑
25％；或者，所述助剂为金属氯化物，所述含水流体为饱和氢氧化钠溶液；其中，所述助剂与玻璃珠的重量比为0.01
‑
0.08：1，所述含水流体为玻璃珠与助剂的质量之和的23％
‑
27％；或者，所述助剂为聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚琨，伍轶鸣，昌伦杰，成荣红，王焰东，郭俊阳，刘永兵，齐春艳，李湘云，付莹，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：