本发明是应用于油气勘探开发领域的一种用于模拟地下油气藏盖层的人造盖层的制备方法。
背景技术：
油气化探技术建立在“地下油气藏中烃类气体以微弱但可检出的量近似垂直地向地表运移”的假设之上，虽然烃类垂向微渗漏普遍存在并可到达表层且已经通过自然界实际观测得以证实。但是油气藏烃类在盖层及上覆地层这一段空间和运移过程被称为“黑箱”，无法通过实测得以刻画。这一问题使油气化探理论和技术曾遭到地质界的质疑，影响了化探技术应用。但是，可以在实验室内模拟烃类通过人造盖层及上覆地层介质的微渗漏过程，在介质中预置采样探头，检测微渗漏气体空间分散晕，研究油气化探异常形成机理，为油气化探基础理论提供实验依据。由于烃分散场是动态的三维场，因此人造盖层必须是大尺度(≥l＝100cm，w＝100cm，h＝100cm)才能实现三维空间的数据采集。因而大尺度人造盖层的制备是一个关键问题。
在油田、天然气及天然气水合物等的勘探与开发中，许多问题的解决离不开岩芯模拟实验。由于受到天然岩芯来源的限制，绝大多数工程研究实验采用人造岩芯来模拟。目前,常见的人造岩芯有采用磷酸铝胶结石英砂或黏土胶结刚玉砂烧结而成，虽然孔径分布更接近天然岩芯，但相比天然岩芯有一定的差距，表现为不具有0.1mm以下的微细孔径。有采用矾土、氧化铝与硬质碎瓷粒为骨料，选用硅溶胶、高岭土、煅烧滑石和方解石组成的mgo-cao-al2o3-sio2低共熔混合物作为晶界结合剂，以木屑和煤粉为造孔剂,利用浇注成型技术制备出系列孔隙度高强人造岩芯。有参照天然岩芯矿物含量此配比混合原矿物粉末，先用胶结剂胶结石英砂以及长石分别晾晒10,20,30小时后轻轻研碎过筛，制成复膜石英砂，加入其他矿物搅拌均匀，最后压制成岩芯。孔隙度在27.6-30.6％，渗透率在194.2-207.9×10-3μm2。方新湘等(2007)制做的单管物理模拟装置，用人工材料分段压制的人造岩芯，长度为40cm～120cm、渗透率为0.1～5μm2、孔隙度为10～35％的人造岩芯，管的直径不过10cm(方新湘等，2007，一种原油微生物脱钙方法，cn200710179272.2)。另外，如果到野外取整块泥岩露头样，因露头泥岩有脆性，极易碎裂，无法取到这样大的整块泥岩露头样品(≥l＝100cm，w＝100cm，h＝100cm)用于烃类通过盖层微渗漏三维模拟实验。
从上述国内外各种人造岩芯制备方法可以看出，由于实验目的不同，目前国内外在人造岩芯的制备方面主要存在两个问题，一是孔隙度和渗透率偏高，难以达到盖层的级别，二是尺度过小，主要考虑的是一维情况，无法用于烃类微渗漏的三维空间实验模拟。因此，需要探索大尺度人造盖层的制备方法，使人造盖层的尺寸和物性都能满足烃类微渗漏的三维空间模拟实验，为油气化探机理研究提供技术手段。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述技术的缺陷，解决油气藏烃类通过盖层微渗漏三维空间实验模拟研究的一个技术难题，探索一种物性接近天然泥岩盖层，尺寸能够满足烃类微渗漏模拟的三维空间检测的大尺度人造盖层制备方法，为油气化探机理模拟实验研究提供技术手段。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的:
一种人造盖层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将低热微膨胀水泥、石英砂以及纯净水倒入搅拌机搅拌；
(2)将搅拌后的混合物倒入抽真空振动装置，排除混合物内空气；
(3)将混合物倒入木制模具并进行振动；
(4)静置模具中的混合物，直至水泥水化反应结束。
所述的人造盖层的制备方法，其中，所述低热微膨胀水泥、石英砂以及纯净水的质量比为2:1:0.7。用预定比例的低热微膨胀水泥、石英砂和纯净水混合后振动抽真空，置于模具中，配料经自然凝固形成人造盖层岩心，该配料与天然泥岩组分类似，无需进行加压固化，孔隙度和渗透率达到要求泥岩盖层级别。这样的设置各组分配料比例固定，孔隙度和渗透率可控制，均质性较好。
所述的人造盖层的制备方法，其中，所述石英砂包含0.08mm-0.50mm、0.50mm-1.0mm和1.0mm-2.0mm三种粒度，且每种粒度占石英砂总质量的1/3。自然凝固成型无需烧结，能够达到要求泥岩盖层级别。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(1)的搅拌时间为30-40分钟。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(2)抽真空至负压振动20-30分钟。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(3)中，随浇注层数增加，先后在模具分层布置取气探头。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(3)中，在混合物上面用振动抹光机进行密实。配料覆盖取气探头后，在配料上面用振动抹光机进行密实，自然凝固成型，无需烧结。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(4)中盛放混合物的模具上覆盖浸湿的棉针织物并洒水保湿。能够防止水泥凝固过程中因水化放热或水分蒸发过快产生裂缝。
所述的人造盖层的制备方法，其中，步骤(4)中的混合物静置时间为72小时。所获得的人造岩石孔隙度和渗透率达ⅳ～ⅴ类盖层级别
所述的人造盖层的制备方法，其中，所述低热微膨胀水泥标号425级。
本发明具有以下优点：通过本方法所制备的大尺度人造盖层经钻取其中部岩芯测试其物性，孔隙度为12.53％，渗透率为0.0277md(或×10-3μm2)，视密度为2.15g/cm3,突破压力为3.76mpa，属于自然界天然气泥岩盖层的ⅳ～ⅴ类盖层范围，可以满足油气微渗漏或油气运移的三维模拟实验需要。
同时，本发明还可以应用于油气藏轻烃微渗漏或油气运移的三维空间实验模拟，也可用于低渗地层流体渗流规律模拟研究，且该人造盖层制备方法成本低，易于操作。通过不同的配料比例变化可以适用于油气勘探开发研究中特定要求的人造岩心，有良好的应用前景。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明人造盖层岩石制备方法流程图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，是本发明人造盖层岩石制备方法流程图，首先准备人造盖层的配料及比例，本发明中人造岩芯主要配料为低热微膨胀水泥，不同目数石英砂，以及纯净水。经过用不同种类、不同标号的水泥与不同目数石英砂加纯净水凝固配比实验，进行人造小岩芯的物性测试(孔隙度、渗透率、视密度)，最终确定了人造岩芯的配料为低热微膨胀水泥，石英砂，纯净水。它们之间的最佳比例是2:1:0.7。其中，所述的低热微膨胀水泥为标号425级，石英砂由三种不同粒度的石英砂构成，且三种石英砂的质量相等，各站总石英砂重量的1/3，所述的三种不同粒度的石英砂其粒度分别为：0.08mm-0.50mm，0.50mm-1.0mm和1.0mm-2.0mm。用预定比例的低热微膨胀水泥、石英砂和纯净水混合后振动抽真空，置于模具中，配料经自然凝固形成人造盖层岩心，该配料与天然泥岩组分类似，无需进行加压固化，孔隙度和渗透率达到要求泥岩盖层级别。这样的设置各组分配料比例固定，孔隙度和渗透率可控制，均质性较好。
然后将配料放入搅拌机进行搅拌，将搅拌机两口用塑料布密封，防止起尘和配料外溢。启动搅拌机，使配料充分均匀混合，搅拌时间为30分钟。配料由出料口取出后倒入抽真空振动装置，抽真空至负压振动20分钟，最大限度地排除料中的空气，然后再将混料倒入模具，所述模具的尺寸为长宽高分别为100cm的木质模具，并进行振动，随浇注层数增加，先后在模具中分层布置好取气探头，在配料上面用振动抹光机进行密实，进一步减少混料中的空气。依此操作，直至模具中的配料浇注至达到要求。
配料经过前处理浇注完成后，为了防止水泥凝固的过程中因水化放热或水分蒸发过快产生裂缝，在模具上方覆盖浸湿的棉针织物，每天保持洒水保湿，直至水泥水化放热反应基本结束(一般为72小时)，拆掉木制模具的木板，完成人造盖板岩石成型。
通过本方法所制备的大尺度人造盖层经钻取其中部岩芯测试其物性，孔隙度为12.53％，渗透率为0.0277md(或×10-3μm2)，视密度为2.15g/cm3,突破压力为3.76mpa，属于自然界天然气泥岩盖层的ⅳ～ⅴ类盖层范围，可以满足油气微渗漏或油气运移的三维模拟实验需要。
同时，本发明还可以应用于油气藏轻烃微渗漏或油气运移的三维空间实验模拟，也可用于低渗地层流体渗流规律模拟研究，且该人造盖层制备方法成本低，易于操作。通过不同的配料比例变化可以适用于油气勘探开发研究中特定要求的人造岩心，有良好的应用前景。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。