一种消除外部沿程剪切的岩心制备方法与流程

本发明隶属于油气田开发提高采收率技术领域，尤其涉及到防止乳化实验中的一种岩心制备的方法。

背景技术

目前，我国的大部分油田已经进入了高含水期,化学剂乳化原油可以大幅提高原油采收率，关于乳化的研究也日益深入，乳化产生的条件是两相不相容的液体之间存在足够的剪切力，室内实验在评价乳化的过程中，更希望单独评价岩心的剪切作用，但是因为岩心端盖、接头等岩心外部的剪切的存在，使得岩心外的沿程剪切影响单独岩心的剪切乳化的评价效果。即在岩心出口端观测到了乳状液，也不能确定乳化是在岩心喉道剪切下产生的，还是在岩心外的沿程中剪切产生的。为了增强岩心剪切是否形成乳化的精准性研究，需要考虑如何消除岩心外沿程剪切的影响。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种可以消除外部沿程剪切的岩心制备方法，利用该种方法可以对岩心外沿程进行防剪切设计，使流体从岩心中流出后不再被剪切，此时便可以根据采出液是否乳化，来准确判断岩心喉道的剪切作用。

本发明的技术方案是：该种消除外部沿程剪切的岩心制备方法，主要步骤为，在制备岩心时,使用进行完防剪切处理的岩心外沿程配件，使流体从岩心流出后，以流线形流入计量筒中，避免岩心外沿程剪切对岩心实验结果的干扰。

上述方法可以包括如下步骤:

第一步，根据实际模拟区块的储层性质，制作基础岩心；即根据实际模拟区块，确定所要制作的岩心渗透率、孔隙度等相关参数，使用岩心压制模具及压力试验机，采用石英砂树脂压制胶结的方法制作基础岩心；

第二步，制作防剪切岩心端盖，即在常规岩心端盖中钻出一个锥形空腔和一个圆柱空腔，所述锥形空腔与圆柱空腔连接处进行弧形过度处理，所述圆柱空腔的内壁开有内螺纹；

第三步，制作防剪切阀门，即采用入口通道为空心圆柱腔的球阀，所述球阀的阀芯为球形，以实现流体流经阀芯时为流线型流动；在所述球阀的入口通道内添加内螺纹；

第四步，制作防剪切岩心公接头，即在常规岩心公接头与端盖相接的一端钻出一个漏斗形空腔，所述漏斗形空腔与常规岩心公接头内圆柱空腔连接处进行弧形过度处理；在常规岩心公接头两端圆柱外部添加外螺纹以实现分别与第二步制作完的防剪切岩心端盖及第三步制作完的防剪切阀门进行连接；

第五步，进行岩心组合后即获得了一种可以消除外部沿程剪切的岩心，用于进行后续实验；即将第一步中切割好的基础岩心与第二步制作完的防剪切端盖用树脂粘接，然后将粘接端盖后的岩心进行刮胶处理，确保表面密封，待岩心表面刮胶固化后，将粘接端盖后的岩心整体放入浇铸的模具中，用第四步制作好的防剪切岩心公接头穿过浇铸模具两侧挡板旋入端盖，确保浇铸时端盖不进入胶黏剂，总体进行环氧树脂浇铸；待树脂固化后去除外部公接头、浇铸模具，将岩心取出；然后将防剪切岩心公接头、防剪切阀门依次与岩心连接。

本发明具有如下有益效果：本发明提出了一种可以消除外部沿程剪切的岩心的制备方法，在进行乳化实验时消除了岩心外部的剪切影响，从注入到采出全过程只有岩心孔隙与喉道的剪切作用，可以准确评价只有岩心剪切时的实验效果，去除外部因素的影响，使得考虑岩心孔喉剪切的实验更具科学性。

附图说明：

图1所示为本发明所涉及到的防剪切岩心端盖的结构示意图。

图2所示为本发明所涉及到的防剪切岩心端盖的剖面结构示意图。

图3所示为本发明所涉及到的防剪切公接头的剖面结构示意图。

图4是本发明中所涉及的防剪切阀门的结构示意图。

图5是本发明所述防剪切岩心连接过程示意图。

图6是应用本发明所制作的可以消除外部沿程剪切的岩心连接后示意图。

图中1-粗糙表面；2-端盖锥形空腔；3-端盖内圆柱腔；4-公接头外螺纹；5-公接头内空腔；6-球阀圆柱空腔；7-球形阀芯。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明的制作方案是：对岩心外沿程的配件进行防剪切的设计制作，使流体从岩心流出后，以流线型流入计量筒中，避免岩心外沿程剪切对岩心实验结果的干扰。

首先，根据实际模拟区块的储层性质，采用石英砂树脂压制胶结的方法制作岩心。对岩心外端盖进行防剪切设计，端盖外观制作成一个长方体加四棱台的形状，内部钻出一个小体积的锥形空腔，锥形空腔与圆柱空腔连接处用弧形进行过渡处理，使从岩心流出的流体在端盖中的流动呈流线型。其次，对公接头进行防剪切设计，将公接头的与端盖连接的一端也钻出一个小体积的锥形空腔，锥形空腔与圆柱空腔连接处也用弧形进行过度处理，使从端盖流出的流体以流线型流进公接头的圆柱空腔中。然后，将阀门进行防剪切设计将阀门的阀芯进行球形设计，使通过阀门的流体在空腔中无剪切通过。最终，将端盖与岩心粘贴，进行刮胶处理，再放入模具进行浇铸，烘干后制成特制岩心，在进行实验时将防剪切公接头、阀门依次与岩心连接。

发明步骤一：基础岩心制作。

根据实际模拟区块，确定所要制作的岩心渗透率、孔隙度等相关参数，使用岩心压制模具及压力试验机，采用石英砂树脂压制胶结的方法制作岩心。

制备时，根据所制岩心的渗透率、孔隙度等参数，选取一定的压制压力与压制时间p、t。根据制作需要选取30~60mm×30~60mm×300~450mm的压制模具，选取一定的石英砂粒度及环氧树脂胶黏剂含量。

将石英砂与环氧树脂混合搓好后，搅拌均匀后放入模具中，用设置好的压力p、t进行压制成型。卸下模具后，将岩心放入恒温箱中进行烘干切割成设计尺寸备用。

发明步骤二：防剪切岩心端盖设计及制作。

为了使从岩心流出的流体在端盖中不被剪切，端盖进行流线型处理，如图1、图2所示，在端盖中钻出一个锥形空腔，锥形空腔与大直径圆柱空腔连接处进行弧形过度处理。端盖与岩心粘贴端的长方体边长为30~60mm×30~60mm×2~5mm；四棱台的下底面正方形边长为30~60mm，上底面正方形边长为8~15mm，四棱台高为8~12mm；锥形空腔较大圆柱底面直径为28~58mm，较小圆柱底面直径为6~13mm，小圆柱高为6~10mm，并对小圆柱空腔进行添加内螺纹，为与发明步骤三中的防剪切公接头连接。为了增强端盖与岩心的粘贴强度，对端盖的粘贴面进行了粗糙处理，其整体设计示意图及剖面图如图2所示。

发明步骤三：防剪切岩心公接头和阀门设计及制作。

为使从端盖流出的流体以流线型流入公接头的圆柱空腔，避免发生剪切，公接头如图3所示，其与端盖相接的一端钻出一个漏斗型的空腔，其与圆柱空腔连接处进行弧形过度处理。公接头左右两端圆柱体直径6~13mm，高为6~10mm，圆柱空腔直径为2~4mm，正六棱柱的侧棱长为5~8mm，正六边形每条边长为6~9mm。公接头两端圆柱外部添加外螺纹可与防剪切端盖及防剪切阀门进行连接。阀门如图4所示，阀芯设计成球形，流体流经阀芯时为流线型流动，避免了沿程中不必要的剪切。球形阀芯的直径为6~13mm，阀门圆柱空腔直径为6~13mm，并添加内螺纹，可与公接头进行连接。

发明步骤四：防岩心外剪切岩心组合。

将发明步骤一中切割好的胶结岩心与防剪切端盖用树脂粘接，然后将岩心进行刮胶处理，确保表面密封，待岩心表面刮胶固化后，将粘接端盖的岩心整体放入浇铸的模具中，用公接头穿过浇铸模具两侧挡板旋入端盖，确保浇铸时端盖不进入胶黏剂。总体进行环氧树脂浇铸。待树脂固化后去除外部公接头、浇铸模具，将岩心取出。然后将防剪切公接头、防剪切阀门依次与岩心连接。连接示意图如图5、图6所示。至此获得了一种消除外部沿程剪切的岩心，可以进行后续实验。

下面给出本发明的具体实施例：根据某油田区块制作一个300mm×45mm×45mm的岩心，岩心渗透率1000×10^-3μm²、孔隙度28%。根据渗透率和孔隙度选取合适粒度的石英砂与适量的环氧树脂备用。在压力机上设置压制压力10mpa，稳压时间10s。将石英砂与环氧树脂充分混合后，填入到准备好的模具中进行压制。压制完毕后泄压，拆开模具取出岩心，然后将岩心放入恒温箱中进行烘干备用。

根据岩心的尺寸制作防剪切端盖。端盖的外形为一个长方体板加一个四棱台，其内部钻出一个小体积锥形空腔，锥形空腔为两个圆柱体加一个圆台组成，大直径圆柱与圆台连接处进行弧形过度处理。端盖与岩心粘贴端的长方体边长为45mm×45mm×3mm；四棱台的下底面正方形边长为45mm，上底面正方形边长为8mm，四棱台高为10mm；锥形空腔较大圆柱底面直径为43mm，较小圆柱底面直径为6mm，小圆柱高为6mm，并对小圆柱空腔进行添加内螺纹处理，为了与发明步骤三中的公接头连接。端盖与岩心粘贴一端的表面进行粗糙处理，增大粘接强度。

防剪切公接头由两个圆柱体加一个正六棱柱组成。公接头左右两端圆柱体直径6mm，高为6mm，外部添加外螺纹可与防剪切端盖及防剪切阀门进行连接。正六棱柱的侧棱长为5mm，正六边形每条边长为7mm。公接头内的圆柱体空腔直径为2.5mm，公接头与端盖相接的一端钻出一个漏斗型的空腔，其与圆柱空腔连接处进行弧形过度处理。

阀芯直径为6mm，阀门圆柱空腔直径为6mm，圆柱空腔的入口端添加内螺纹，可与防剪切公接头进行连接。防剪切阀门的长方体尺寸长×宽×高为20mm×10mm×30mm。

将压制成型的胶结岩心与防剪切端盖粘贴，然后将粘贴好的岩心和端盖进行刮胶处理，确保表面密封。再将其放入浇铸的模具中进行环氧树脂浇铸。待树脂固化后去除外部模具，将岩心取出，然后将防剪切公接头、防剪切阀门依次与岩心连接。流体在此岩心的外部沿程流动过程中不存在剪切，所以如果在采出液中发现乳化现象，则乳化是在岩心喉道剪切下产生的。