隙流体出孔17、围压流体注入孔18、加热器19、围压流体出口 20、密封圈21、下部垫块22、 沉孔23、位移传感器24、上部垫块25、声波探头26、热塑管27。
【具体实施方式】
[0015] 参照附图1-4,本发明提到的一种基于动力地质学的仿真岩心的制备装置，包括轴 压加载系统1、围压加载系统2、仿真岩心3、高压釜4、孔隙流体控制系统5、计算机信号采集 及控制系统6、温度控制系统7、声波测试系统8,高压釜4内装有仿真岩心3,仿真岩心3的 上部连接轴压加载系统1，下部连接孔隙流体控制系统5和声波测试系统8 ;所述的高压釜 4的外侧连接围压加载系统2和温度控制系统7,且轴压加载系统1、围压加载系统2、孔隙 流体控制系统5、温度控制系统7、声波测试系统8分别连接计算机信号采集及控制系统6。
[0016] 其中，轴压加载系统1采用轴压加载柱塞12实现，围压加载系统2通过围压流体 注入孔18、围压流体出口 20和计算机信号采集及控制系统6实现；孔隙流体控制系统5主 要由孔隙流体进孔16、孔隙流体出孔17和计算机信号采集及控制系统6实现。
[0017] 上述的高压釜4包括卡环9、套环10、高压釜釜体11、轴压加载柱塞12、底座13， 底座13的上侧通过套环10和卡环9配合与高压釜釜体11活动连接，高压釜釜体11的顶 部安装有轴压加载柱塞12,且轴压加载柱塞12位于高压釜釜体11内腔的仿真岩心3的上 方；所述的高压釜釜体11的外侧设有加热器19,围压流体出口 20设置在高压釜釜体11的 上侧； 上述的底座13包括柱形中心凸起13. 1、固定环13. 2、底座主体13. 3,底座主体13. 3 的上侧中心为柱形中心凸起13. 1，柱形中心凸起13. 1的中部外壁设有固定环13. 2,固定环 13. 2与底座主体13. 3的上表面之间为固定槽13. 4,且固定槽13. 4的外径大于柱形中心凸 起13. 1的上侧外径。
[0018] 上述的底座主体13. 3和柱形中心凸起13. 1内部一侧设有孔隙流体进孔16和围 压流体注入孔18,另一侧设有数据线接孔15和孔隙流体出孔17。
[0019] 上述的仿真岩心3的安设在下部垫块22的上侧，仿真岩心3的上侧为上部垫块 25,所述的下部垫块22和上部垫块25内部分别设有声波探头26,仿真岩心3的外侧设有位 移传感器24 ;底座13上的孔隙流体进孔16通过管道并穿过上部垫块25与仿真岩心3的 顶部相接；底座13上的孔隙流体出孔17通过管道并穿过下部垫块22与仿真岩心3的底部 相接。
[0020] 上述的柱形中心凸起13. 1的上表面通过岩心总成固定销14和沉孔23固定下部 垫块22 ;所述的下部垫块22的中心凸起与仿真岩心3的底部配合，外侧与位移传感器24的 底部连接。
[0021] 本发明提到的一种基于动力地质学的仿真岩心的制备装置的使用方法，包括以下 步骤： (1) 选取一定数量的目标岩心，通过地应力测试，确定目标岩心在地层真实条件下所处 的地应力状态； (2) 在目标岩心所处的地应力状态下测定目标岩心的渗透率、声波速度和全应力-应 变曲线； (3) 利用测试完地应力及渗透率、声波等的目标岩心进行粉碎研磨，对其进行矿物组分 分析和粒度组成分析，确定目标岩心的矿物组成和粒度分布； (4) 收集与目标岩心矿物组成相似的钻井岩肩，并对其进行粉碎，按照目标岩心的粒度 分布对其进行筛分并分组，作为压制仿真岩心的原料备用； (5) 根据所需压制的仿真岩心的质量，按照目标岩心的粒度组成分布，分别称取一定质 量的相应粒度的粉碎后的岩肩，将其充分混合均匀后装入仿真岩心初样压制模具中，通过 分层击实法制得仿真岩心初样，仿真岩心初样在地层温度、三维应力状态以及孔隙流体共 同作用下进行仿真压制，同时在压制过程中监测岩心的渗透率以及声波波速，通过调整围 压和轴压的加载速度，最终压制得到与目标岩心在孔隙度、渗透率等物性参数以及声波速 度、应力应变曲线等力学参数全面相似的人造仿真岩心。
[0022] 优选的，所需选取的目标岩心是直径为25mm，高度为50mm的标准尺寸岩心，所需 岩心的数量为5~6块，其中4块用于测定地应力，剩余的1~2块用于测定渗透率、声波速度 以及应力应变曲线，对目标岩心进行端面磨平处理。
[0023] 另外，步骤（5)的仿真压制过程为：将围压和轴压同步增加到0.25MPa，实现仿真 岩心外侧的热塑管（27)的良好密封，开启加热器（19)，升温至地层温度，同时缓慢同步增 加围压和孔压，直到孔压达到实际地层孔隙压力水平；维持孔压不变，缓慢同步增加围压和 轴压，直到围压达到实际最小水平地应力水平；维持孔压、围压不变，缓慢增加轴压，直到达 到实际上覆岩层压力水平；维持孔压、围压、轴压不变，保持该状态24~48小时；关闭加热套 筒，降温至常温，继续保持压力条件24~48小时；最后，完成仿真压制，泄压，拆卸仿真压制 装置，取出仿真岩心成品。
[0024] 还有，在仿真压制过程中，利用声波探头，进行纵横波实时测试，同时利用孔隙流 体循环回路进行液测渗透率，利用纵横波及渗透率的实时测试，监测仿真岩样动态弹性参 数以及渗透率的变化； 将实时监测的渗透率值以及声波波速与目标岩心的渗透率值以及声波速度进行对比， 以此来对围压和轴压的加载速度进行反馈调节，同时，在仿真压制末期使用LVDT位移传感 器测量岩心的应力-应变曲线，使得最终压制成型的仿真岩心的渗透率、声波速度以及应 力-应变监测指标与目标岩心的渗透率、声波速度以及应力-应变的误差控制在10%以内。
[0025] 实施例2,本发明提到的一种基于动力地质学的仿真岩心的制作方法，制作步骤如 下： a选取目标岩心 所需目标岩心是直径为25mm、长度为50mm左右的标准圆柱形岩心，目标岩心数量为6 块，其中4块用于利用声发射实验通过Kaiser效应来确定目标岩心所处的地应力状态，另 外两块用于在围压条件下测定目标岩心的渗透率、声波速度以及应力-应变曲线； b测试目标岩心地应力状态、渗透率、声波速度以及应力-应变曲线 利用声发射实验通过Kaiser效应来确定目标岩心在地层条件所受的三维应力状态， 也就是3个主应力〇1、巧、吒的大小。
[0026] 确定出目标岩心所受的地应力状态之后，目标岩心的应力-应变曲线使用长春市 朝阳试验仪器有限公司生产的TAW1000微机控制电液伺服岩石三轴试验机测定。
[0027] 目标岩心的渗透率通过在TAW1000微机控制电液伺服岩石三轴试验机中对岩心 施加孔隙流体压力心而端的压力差以及水流量，使用达西公式计算得到，达西公 式的表达式为
[0028] 式中：k为岩心渗透率，q为通过岩心的水流量，#为水的粘度，於、朽分别为岩心的 入口和出口压力，L为岩心长度，A为岩心的横截面积。
[0029]目标岩心的声波速度使用HF-F智能超声PS波综合测试仪及声波探头来测定。
[0030]c对目标岩心进行矿物组分分析以及岩石粒度组成测定 利用步骤b中实验完毕后的岩心，对其进行粉碎研磨，然后进行矿物组分分析和粒度 组成分析，确定目标岩心的矿物组成和粒度分布。所述的目标岩心矿物组分分析采用丹东 通达科技有限公司的TD-3500X射线衍射仪，TD-3500X射线粉末衍射仪具有精度高、准确度 高、机械稳定性好，可以快速、准确的测试出目标岩心的矿物成分组成。所述目标岩心的粒 度组成分析采用北京中西远大科技有限公司的SFY-D音波振动式全自动筛分粒度仪，计算 出各粒径岩石颗粒的质量百分f
式中，"^为充分振筛后第i级标准筛网上 所留的颗粒质量，》为粉碎岩心颗粒的总质量。
[0031]d收集准备仿真岩心压制原料 收集的岩肩可以是目标井的，也可以是临井的，对收集到的岩肩进行矿物组分分析，选 取其中与目标岩心矿物组成相似的岩肩，将所选取的岩肩进行粉碎研磨，然后利用SFY-D 音波振动式全自动筛分粒度仪筛析，筛析所用的标准筛组合与步骤（3)所用的标准筛组合 相同，筛析完成后分别收集各标准筛网上的岩肩颗粒，并将其分组保存备用。
[0032]E人造岩心的仿真压制 其中，人造岩心的仿真压制过程又包含以下具体步骤： E1称取岩心制备所需的岩石颗粒 根据所需压制的仿真岩心的总质量m，结合目标岩心的岩石粒度组成，用电子天平分别 称取相应质量的各粒径的岩肩颗粒，所需各粒径颗粒的质量分别为。将称取好的 各粒径的岩肩颗粒进行充分混合。
[0033]e2制作仿真岩心初样 将混合均匀的岩肩颗粒平均分10次装入仿真岩心初样制备模具，用分层击实法，制作 成岩心初样。
[0034]E3连接实验装置、安装岩心总成 如附图2-4所示连接好仿真岩心的制备装置的各系统的管线和线路。在仿真岩心初样 的上下两端分别安装上下垫块，用热塑管密封岩心初样和垫块侧面，四