一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，将待分析测试的岩石样品，烘干，球磨机磨成粉末，再用标准筛网筛选；将内套固定在底座之上，再与外壳组装在一起，将准备好的岩石粉末装入内套之中，再将芯棒插入内套；人造岩心成形之后，取出芯棒，再将顶块放在装置顶端，通过轻轻击打，分离压制设备的外壳和内套，取出人造岩心，完成岩样制备过程。本发明无任何添加矿物或流体，能最大限度保留地层岩石本身的理化特性；压制岩心的岩心筒采用全不锈钢的外壳和内套设计，制样完成后方便拆卸，人造岩心不易损坏，压制成功率高；制备得到的人造岩心形貌完整，具有一定的强度，可以在有效应力条件下开展相关的岩石理化性能测试分析。
【专利说明】
一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法
技术领域
[0001]本发明属于油气开采过程中的地层岩石实验评价技术领域，尤其涉及一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法。【背景技术】
[0002]人造岩心被广泛用于油气开采过程中地层岩石的室内分析评价，在岩石理化性能的分析测试中也得到了重要应用。相比于天然岩心，人造岩心的均质性更好，与测试流体具有更充分的接触面积，有利于反应和重点分析岩石或岩石与流体作用所具有的某些突出特性。同时，相比于颗粒或粉状的岩石样品，人造岩心可保持天然岩心的某些结构特征，同时可在一定的应力条件下进行测试。但人造岩心由于胶结程度弱，在压制完成后的取样过程常由于制样装置设计的局限性导致样品被破坏。因此，增强胶结程度的一些辅助材料(环氧树脂、水泥、石膏粉等)常被添加到样品中。
[0003]但在岩样的理化性能测试中，即使是极少量的添加矿物或流体也可能会影响实验结果。因此这类人造岩心必须采用天然岩石粉末制备，岩样压制完成后，取样过程岩心易损坏。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，旨在解决人造岩心制备添加辅助材料改变岩样矿物组份，制取方法复杂、可重复性差，人造岩心理化性能测试结果可靠性不高的问题。
[0005]本发明是这样实现的，一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，所述用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法包括:
[0006]将待分析测试的岩石样品，80°C条件下充分烘干，球磨机磨成粉末，再用标准筛网筛选过200目的岩石粉末50克待用。本发明所采用的人造岩心制备装置主要包括芯棒、夕卜壳、内套、底座和顶块五大部分。压制岩心前，首先将内套固定在底座之上，再与外壳组装在一起，同时在二者的接触柱面上均匀涂抹润滑油。然后，将准备好的岩石粉末装入内套之中，再将芯棒插入内套。通过液压机给芯棒施加80MPa的轴向压力(也可根据地层条件下的岩石上覆压力调整)，并维持压力60分钟。在轴向芯棒和径向内套的挤压之下，岩石颗粒将逐渐被压实，从而固结成形。当人造岩心成形之后，取出芯棒，再将顶块放在装置顶端，通过轻轻击打，分离压制设备的外壳和内套。由于装置的内套是由两个完全对称的半圆柱面组合而成，在取出内套之后，可以在不损伤人造岩心的前提下方便地将内套掰开，取出端面平整的人造岩心，完成岩样制备过程。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种所述用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法的装置，所述装置包括:包括芯棒、外壳、内套、底座和顶块；
[0008]内套固定于底座之上，再在内套的外壁和外壳的内壁上均匀涂抹润滑油，将外壳与内套和底座组装在一起。
[0009]进一步，所述内套是由两个完全对称的半圆柱面组合而成。
[0010]本发明提供的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，与现有技术相比，具有以下优势:
[0011](1)人造岩心的制备过程采用常温纯物理压制，无需添加任何矿物和流体，保证岩样组份与天然岩心相一致，可以用于特定流体作用下的岩石理化特性测试，能够满足岩石理化性能评价实验及结果的准确性。
[0012](2)制备得到的人造岩心形貌完整，通过三轴岩石力学实验测试，样品极限强度可达10.3MPa，可以被应用于有效应力条件下的岩石理化性能测试。
[0013]⑶压制岩心的岩心筒采用全不锈钢的外壳和内套设计，制样完成后方便拆卸，人造岩心成型且不易损坏，满足室内评价实验要求，压制成功率能够达到98%以上。
[0014](4)本发明具有岩心制备方法简单、不添加任何辅助材料和高成功率获得完整成型样品的优点。所制备的岩心即保证了岩石组份的真实性又具有一定的力学强度，能够更好地满足岩石理化特性的测试。【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例提供的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法流程图。
[0016]图2是本发明实施例提供的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备装置结构示意图；[〇〇17]图3是本发明实施例提供的外壳的剖面图。
[0018]图4是本发明实施例提供的内套的剖面图。[〇〇19]图中:1、芯棒;2、顶块;3、外壳;4、内套;5、人造岩心;6、底座。
[0020]图5是本发明实施例提供的岩石力学强度结果示意图。【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。[〇〇23]如图1所示，本发明实施例的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法包括以下步骤:
[0024]S101:将待分析测试的岩石样品，80°C条件下充分烘干，球磨机磨成粉末，再用标准筛网筛选过200目的岩石粉末50克待用；
[0025]S102:将内套固定在底座之上，再与外壳组装在一起，同时在二者的接触柱面上均匀涂抹润滑油;将准备好的岩石粉末装入内套之中，再将芯棒插入内套。而后根据地层条件下的岩石上覆压力，给芯棒施加80MPa的轴压，并维持压力60分钟；
[0026]S103:在轴向芯棒和径向内套的挤压之下，岩石颗粒将逐渐被压实，从而固结成形；当人造岩心成形之后，取出芯棒，再将顶块放在装置顶端，通过轻轻击打，分离压制设备的外壳和内套，取出人造岩心，完成岩样制备过程。
[0027]下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
[0028]首先，选取某泥页岩地层岩样，80°C条件下充分烘干后，球磨机磨成粉末，称量过 200目标准筛网的粉末50克待用。如图2所示，人造岩心制备装置主要包括芯棒、外壳、内套、 底座和顶块五大部分。装置进行清洗并充分烘干后，将内套4固定于底座6之上，再在内套4 的外壁和外壳3的内壁上均匀涂抹润滑油，而后将外壳3与内套4和底座6组装在一起。组装完成之后，将准备好的岩样粉末装入内套4之中，而后插入芯棒1，并在芯棒1的上端施加 80MPa的轴向压力，维持压力60分钟。待人造岩心压制成型后，首先取出芯棒1，再将顶块2放到内套4的顶端，通过轻轻击打顶块2，内套4将和底座6将一起沿着内套4和外壳3的接触面逐渐滑出。如图4所示，内套4是由两个完全对称的半圆柱面组合而成，因此内套4滑出之后， 可用手轻轻将两个半圆柱面掰开，从而在不损伤人造岩心的前提下，方便地取出岩心。
[0029]根据上述步骤，制备得到的某泥页岩地层的人造岩心，结果显示人造岩心的完整性好，表面整体光滑，可用于应力条件下的岩石理化性能测试。在此选择岩石理化性能测试内容之一的线性膨胀测试，对人造岩心用于岩石理化性能测试的可行性进行验证。将该人造岩心用于应力条件下(3MPa围压)的岩石线性膨胀测试，测得该泥页岩地层岩石在某钻井液体系下的16小时线性膨胀率为8.06%，比同一地层岩石粉状样品测得的线性膨胀率低 3.48%。结果表明，采用本发明方法制备的人造岩心可用于岩石理化性能测试，且人造岩心在测试中能施加有效应力，可以更全面地反应地层条件下岩石的理化性能。岩石力学强度结果如图5所不。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，其特征在于，所述用于岩石理化 性能测试的人造岩心制备方法包括:将待分析测试的岩石样品，烘干，球磨机磨成粉末，再 用标准筛网筛选;将内套固定在底座之上，再与外壳组装在一起，将准备好的岩石粉末装入 内套之中，再将芯棒插入内套;人造岩心成形之后，取出芯棒，再将顶块放在装置顶端，通过 击打，分离压制设备的外壳和内套，取出人造岩心，完成岩样制备过程。2.如权利要求1所述的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，其特征在于，所述 选取某泥页岩地层岩样，80°C条件下充分烘干后，球磨机磨成粉末，称量过200目标准筛网 的粉末50克待用。3.如权利要求1所述的用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法，其特征在于，所述 再将芯棒插入内套后给芯棒施加80MPa的轴压，并维持压力60分钟。4.一种如权利要求1所述用于岩石理化性能测试的人造岩心制备方法的装置，其特征 在于，所述装置包括:包括芯棒、外壳、内套、底座和顶块；内套固定于底座之上，再在内套的外壁和外壳的内壁上均匀涂抹润滑油，将外壳与内 套和底座组装在一起。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述内套是由两个完全对称的半圆柱面组合 而成。
【文档编号】G01N1/28GK105954073SQ201610264222
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】李相臣, 杨珊, 张帆, 康毅力, 佘继平, 杨斌, 陈益滨
【申请人】西南石油大学