专利名称：碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料和方法
技术领域：
本发明涉及油气田开发领域所用物理模型及物理模拟实验，具体是制作碳酸盐岩 缝洞型油藏物理模型的材料和制作方法。
背景技术：
碳酸盐岩缝洞型油气藏是我国重要的资源接替阵地和战略方向。但由于其构造、 储层、油水关系等极为复杂，在开发过程中遇到了许多难题。主要表现为储层和流体分布 规律的精细描述难度大；缝洞系统产能、产水、能量变化特征复杂；人工补充能量的方法和 技术措施难以确定；油水井增产措施和提高采收率技术难度大等等。油藏物理模拟是建立在相似理论基础上，人为地创造一个环境，通过严格的程序 对油藏开发过程实现模拟的试验技术，是进行油藏工程和开发技术研究的重要技术手段。 构建物理模型则是进行油藏物理模拟实验的核心。物理模型是油藏物理模拟实验的基础。 合适的实验物理模型是进行准确储层表征、油藏工程和开发试验研究的前提和基础，也是 保证这些研究结果准确性的主要环节和关键技术。由于碳酸盐岩缝洞型油藏的复杂性，有裂缝型、溶洞型、孔隙型、裂缝-溶洞型、裂 缝-孔隙型、孔隙-溶洞型、裂缝-孔隙-溶洞型等多种类型储集体，非均质性非常强。通 过钻井取心收获率低，岩心出筒成型率低，在试验室模型加工成功率低，所以能够从井下获 得的岩心模型往往代表性很差，不能反映油藏内部的真实情况。目前用于开展缝洞型碳酸盐岩油藏物理模拟的模型多为光刻玻璃模型和平板物 理模拟，与真实油藏岩石的相似性差，且不能满足碳酸盐岩缝洞型油藏条件物理模拟的需要。现有技术公开了专利文献2篇，第一篇《熔炼法制备硼酸盐玻璃基孔洞储层物理 模型》，申请号CN20071005^73. 7，主要提供了熔炼法制备硼酸盐玻璃基孔洞储层物理模 型。该制备方法以高波速的硼酸盐玻璃为基体、低波速的天然方铅矿为孔洞模拟夹杂物，将 方铅矿加工成微米级的颗粒，先在高温马弗炉中熔炼硼酸盐玻璃，再将微米级方铅矿颗粒 于玻璃成型时混合于硼酸盐玻璃基体内制得。本发明制备的硼酸盐玻璃基孔洞储层物理模 型，基体超声波速高，孔洞模拟夹杂物波速低，基体与孔洞波速匹配较好，模型尺寸较小，符 合实际地质情况，有利于提高储层、油气藏等勘探成功率。该专利主要用于物探过程的研第二篇《用于驱油的可视化物理模拟驱替平面模型》，专利号，01261327. 4，该专 利为平面可视化物理模型，主要用玻璃刻画或刻蚀而成，为低压模型，不用于高温高压下物 理模拟实验。通过对比得出现有人造缝洞型物理模型多数应用于提高储层、油气藏的勘探成 功率或进行低压条件下的模拟实验，缝洞的表面性质与真实油藏岩石有较大差别，其它应 用于碳酸盐岩缝洞型油藏开发和提高采收率评价的模型一般只能进行低压下定性实验研 究，不能进行油藏温度压力条件下物理模拟实验。
发明内容
为了构建与真实缝洞型油藏物理模型相似的人造物理模型，对所用材料进行选 择，确定用于制作物理模型的材料组成。本发明需要解决的技术问题是，根据碳酸盐岩缝洞型油藏岩石组成和储集空间结 构特点，提供一种用于制作缝洞型碳酸盐岩油藏物理模型的材料组成。为实现上述目的，在相似理论研究的基础上，通过对裂缝、溶洞和基质孔隙空间分 布规律和几何形态研究，对构建物理模型的材料进行筛选，选择出符合缝洞型碳酸盐岩油 藏特征的物理模型材料。本发明之一的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料是这样实现的，所述的材料包括物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料和物理模型骨架材料；所述的物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料选自伍德合金和/或石蜡。在具体实施中(1)所述的伍德合金主要用于制作较大溶洞和裂缝，其用量按照下式进行计算Ma =ν · ΦνΚ ·8·34，式中Ma-伍德合金用量，g;V-所加工模型的总体积，cm3 ；ΦνΚ-所加工模型中需要用伍德合金充填的裂缝和洞的孔隙度，8. 34-伍德合金的平均密度，g/cm3 ；(2)所述的石蜡主要用于制作较小的溶洞和裂缝，其用量按照下式进行计算MW = V· Φψ·0. 90，式中Mw-伍德合金用量，g;V-所加工模型的总体积，cm3 ；Φψ-所加工模型中需要用石蜡充填的裂缝和洞的孔隙度，0. 90-常温下石蜡的平均密度，g/cm3。所述的物理模型骨架材料由不同粒径的方解石、白云岩和玄武岩岩石纤维构成；所述的方解石、白云岩的粒度大于60目，颗粒粒径分布符合正态分布特征，其在 模型中骨架材料的重量比为25% 85%之间；所述的玄武岩纤维的粗细约为6 12 μ m，长度约为1 5mm，其在模型中骨架材 料中的重量比不大于；所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还可以包括物理模型胶结 剂；所述的胶结剂可以包括熟石灰和625号水泥，其中熟石灰占模型总质量的比例不 超过15%，水泥所占比例5% 15%;所述的胶结剂还可以包括比例为 5%辅助胶结 剂水玻璃。所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还可以包括其它辅助材料， 所述的其它辅助材料为实现模型强度的水泥增强剂，其占模型总质量的比例不超过水泥用 量的0. 5%。本发明之二的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作方法是这样实现的，
所述的方法包括如下步骤1)先用伍德合金和/或石蜡制成不同尺寸和形态的溶洞、裂缝的模型；2)待模型成型后，在高于85°C的温度下，将伍德合金和/或石蜡驱替出来，形成具 有空间结构的裂缝溶洞。所述的步骤1)中，根据裂缝溶洞的空间几何形状和模型尺寸，利用伍德合金和/ 或石蜡加工裂缝和溶洞的模型，将加工好的模型放入模具中，浇注混合好的骨架材料，震荡 使之充填均勻后，上紧模具并在(X)2氛围中脱水老化10天；所述的步骤2、中，将成型的物理模型在高于85°C的温度下，先用高压气体进行驱 替，收集驱出的伍德合金和石蜡，并用溶剂清洗模型。发明的效果利用本材料组成可以构建不同规格型号的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型，使其渗 流特征、孔隙结构特征和孔渗特征与真实油藏岩心相似，满足碳酸盐岩缝洞型油藏物理模 拟的需要。
图1是模型中不同尺寸和分布的溶洞。图2利用本材料制作的人造物理模型中CT扫描的缝洞空间分布图片
具体实施例方式本发明主要包括骨架材料的选择，主要利用方解石和白云岩及少量玄武岩纤维作 为构建物理模型的骨架材料。利用熟石灰和水泥及水玻璃作为胶结剂。利用伍德合金和石 蜡及重质浙青质作为制作裂缝溶洞的材料。不同的配比可以制作不同规格的缝洞形态及强 度的物理模型。由于伍德合金和石蜡具有在高温下能够变成液体的特点，因此本发明选用伍德合 金材料和石蜡作为溶洞裂缝制作的主体材料。先用伍德合金和石蜡制成不同尺寸和形态的 溶洞、裂缝，等整个模型成型后，在高温下将伍德合金及石蜡驱替出来，形成具有空间结构 的裂缝溶洞。物理模型骨架材料的选择采用不同粒径的方解石、白云岩和玄武岩岩石纤维作 为骨架材料。其中，方解石和白云岩作为物理模型的主要支撑材料，玄武岩纤维起到增加模 型强度的作用。其中方解石、白云岩的粒度大于60目，颗粒粒径分布符合正态分布特征。在模型 中的质量比处于25% 85%之间，其中玄武岩纤维的粗细约为6 12 μ m，长度约为1 5mm，用量不大于总质量的1%。物理模型胶结剂的选择采用熟石灰、625号水泥作为主要胶结剂，其中熟石灰占 模型总质量的比例不超过15%，水泥所占比例5% 15%。利用水玻璃作为辅助胶结剂，比 例为1% 5%。其它辅助材料为了保证物理模型与真实岩心的相似性，其它辅助材料还包括重 质浙青质、增强增强剂。重质浙青质和石蜡一起用于裂缝表面，实现其强亲油表面性质和浙 青质充填裂缝的模拟。
权利要求
1.一种碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的材料包括物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料和物理模型骨架材料； 所述的物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料选自伍德合金和/或石蜡。
2.如权利要求1的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于(1)所述的伍德合金的用量按照下式进行计算MA= V · ΦΛ · 8. 34，式中 Ma-伍德合金用量，g;V-所加工模型的总体积，cm3;ΦνΚ-所加工模型中需要用伍德合金充填的裂缝和洞的孔隙度，％ ； 8. 34-伍德合金的平均密度，g/cm3 ；(2)所述的石蜡的用量按照下式进行计算MW= V · Φψ · 0. 90，式中 Mw-伍德合金用量，g;V-所加工模型的总体积，cm3;-所加工模型中需要用石蜡充填的裂缝和洞的孔隙度，％ ； 0. 90-常温下石蜡的平均密度，g/cm3。
3.如权利要求2的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的物理模型骨架材料由不同粒径的方解石、白云岩和玄武岩岩石纤维构成。成。
4.如权利要求3的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的方解石、白云岩的粒度大于60目，颗粒粒径分布符合正态分布特征，其在模型 中骨架材料的重量比为25% 85%之间；所述的玄武岩纤维的粗细约为6 12 μ m，长度约为1 5mm，其在模型中骨架材料中 的重量比不大于1%。
5.如权利要求3的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于 所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还包括物理模型胶结剂； 所述的胶结剂包括熟石灰和625号水泥，其中熟石灰占模型总质量的比例不超过15%，水泥所占比例5% 15%;所述的胶结剂还包括比例为 5%辅助胶结剂水玻璃。
6.如权利要求3的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还有其它辅助材料，所述的其它 辅助材料为重质浙青质，重质浙青质和石蜡一起用于裂缝表面，实现其强亲油表面性质；重 质浙青质用量不超过石蜡用量的5%。
7.如权利要求4的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于 所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还包括物理模型胶结剂； 所述的胶结剂包括熟石灰和625号水泥，其中熟石灰占模型总质量的比例不超过15%，水泥所占比例5% 15%;所述的胶结剂还包括比例为 5%辅助胶结剂水玻璃； 所述的用于制作碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的材料还包括其它辅助材料，所述的 其它辅助材料为实现模型强度的水泥增强剂，其占模型总质量的比例不超过水泥用量的 0. 5%。
8.如权利要求1 7之一的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作方法，其特征在于所 述的方法包括如下步骤1)先用伍德合金和/或石蜡制成不同尺寸和形态的溶洞、裂缝的模型；2)待模型成型后，在高于85°C的温度下，将伍德合金和/或石蜡驱替出来，形成具有空 间结构的裂缝溶洞。
9.如权利要求8的碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作方法，其特征在于 所述的步骤1)中，根据裂缝溶洞的空间几何形状和模型尺寸，利用伍德合金和/或石 蜡加工裂缝和溶洞的模型，将加工好的模型放入模具中，浇注混合好的骨架材料，震荡使之 充填均勻后，上紧模具并在(X)2氛围中脱水老化10天；所述的步骤幻中，将成型的物理模型在高于85°c的温度下，先用高压气体进行驱替， 收集驱出的伍德合金和石蜡，并用溶剂清洗模型。
全文摘要
本发明涉及一种碳酸盐岩缝洞型油藏物理模型的制作材料和方法，其特征在于所述的材料包括物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料和物理模型骨架材料；所述的物理模型中裂缝溶洞的制作主体材料选自伍德合金和/或石蜡。所述的方法包括如下步骤1)先用伍德合金和/或石蜡制成不同尺寸和形态的溶洞、裂缝的模型；2)待模型成型后，在高于85℃的温度下，将伍德合金和/或石蜡驱替出来，形成具有空间结构的裂缝溶洞。本发明制作出的物理模型符合碳酸盐岩缝洞型油藏特点，从而为开展各种物理模拟实验提供可靠保证。
文档编号G01N1/28GK102053026SQ20091023677
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者伦增珉, 吕成远, 潘伟义, 赵志峰 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院