标准人工模拟岩心试件的制备方法
【专利摘要】本发明提出一种标准人工模拟岩心试件的制备方法。所述的人工模拟岩心试件的制备步骤包括：(1)人工模拟岩心试件的材料配比选择及其配制；(2)将混合好的人工模拟材料所制备的砂浆装入试验模具；(3)对装模完成的人工试件进行加压，加压压力的大小以及加压时间取决于试件模拟的真实岩心的力学性质；(4)对完成加压的人工模拟岩心试件进行试件的脱模工作；(5)对脱模完成的人工模拟岩心试件进行自然阴干工作。本发明制备方法简便、便于操作，能够模拟软岩的抗压强度、弹性模量、泊松比三种力学性质，所述人工模拟试件由前面所述的制备方法制备。
【专利说明】标准人工模拟岩心试件的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及人工模拟岩心试件的制备方法，特别是能够较好地模拟软岩的抗压强度、弹性模量和泊松比三种力学性质。
【背景技术】
[0002]现今，我国陆上和海洋油气的勘探开发过程中，遇到松软岩石的情况越来越多。但是由于松软岩石的力学强度小、变形大，随之而来的问题是试验样本的不易获得，或取样时扰动过大使得试验样本失去了代表性。对于这些弱胶结、层状或裂缝性岩石，取心成功率极低，即便获得完整的岩心，损伤的影响对岩石性质的改变亦很显著。
【发明内容】
[0003]本发明即针对上述缺陷提供一种实验室模拟真实软岩的人工模拟岩心试件的制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种制备标准人工模拟岩心试件模具。
[0005]按照本发明第一方面的一套标准人工模拟岩心试件模具包括试件压头、套筒、岩心瓣、装模底座、夯实工具，其中岩心瓣是装套在套筒内，试件压头装套在岩心瓣组成的圆柱形空间中，岩心瓣与试件压头组合后嵌套在装模底座中，砂浆填入岩心瓣所形成的圆柱形空间中，砂浆填入过程中需用夯实工具进行简单压实，砂浆填入至一定高度后，装入试件压头，从底部取出装模底座。
[0006]优选的是，所述试件压头的数量为两个。
[0007]优选的是，所述岩心瓣的数量为两个
[0008]优选的是,所述套筒的数量为一个。
[0009]优选的是，所述模具底座的数量为一个。
[0010]优选的是，所述夯实工具的数量为一个。
[0011 ] 优选的是，所述岩心瓣嵌套在套筒之内，并能自由滑动。
[0012]优选的是，所述试件压头能够在两片岩心瓣组成的圆柱形空间内自由沿圆柱空间的轴向滑动。
[0013]优选的是，所述装模底座为圆柱凹台，两片岩心瓣组成圆柱形空间的直径与装模底座的最小直径相同。
[0014]优选的是，所述装模底座的最大内径与两片岩心瓣组成的圆柱形的最大直径相同，两片岩心瓣组合能够嵌套在装模底座中一定深度。
[0015]优选的是，所述装模底座的最大直径与套筒最大直径相同，套筒可通过岩心瓣组合的嵌套，使得套筒能够直立在装模底座上。
[0016]优选的是，所述夯实工具的最大直径略小于两片岩心瓣所组成的圆柱形空间的直径。[0017]优选的是，所述夯实工具可沿两片岩心瓣组成的圆柱形空间的轴向自由滑动。
[0018]优选的是，所述两片岩心瓣组成的圆柱形空间用于砂浆的填充。
[0019]优选的是，所述试件压头与两片岩心瓣的配合方式为间隙配合。
[0020]优选的是，所述岩心瓣与套筒的配合方式为间隙配合。
[0021]优选的是，所述试件压头壁面表面设有刻度线。
[0022]优选的是，所述人工模拟试件模具的材料为304不锈钢。
[0023]本发明第二方面提供了一套标准人工模拟岩心试件模具的使用方法，其包括以下步骤:
[0024]a.根据设定好的材料配比进行材料称量；
[0025]b.砂浆均匀混合；
[0026]c.砂浆填入试件模具；
[0027]d.填入砂浆过程中不断用夯实工具进行简单压实；
[0028]e.砂浆填入到预定深度后，安装上部试件压头；
[0029]f.将底部的装模底座卸下；
[0030]g.将部件安装完毕的模具放入加压台；
[0031]h.对模具加载预设压力；
[0032]1.不断补充液压，待压力表稳定后，不在加压；
[0033]j.压力加载一定时间后，卸下模具；
[0034]k.将试件压头取下，待试件凝固一定时间后进行试件脱模。
[0035]1.脱模后，将试件放在阴凉处自然阴干一段时间。
[0036]优选的是，以上步骤依次进行，在完成步骤j、步骤k、步骤I的同时，重复步骤a?步骤i，以提高人工模拟岩心试件的制备效率。
[0037]优选的是，所述试件模具为本发明第一方面提供的一套标准人工模拟岩心模具。
[0038]优选的是，所述人工模拟岩心试件的制备流程中，共有多套标准人工模拟岩心模具进行试件制备操作。
[0039]优选的是，所述试件压头壁面表面设有刻度线。
[0040]优选的是，所述人工模拟岩心试件高度由试件压头的刻度线控制在一定范围内。[0041 ]更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
[0042]本发明第二方面所提供的人工模拟岩心试件制备方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1为按照本发明第一方面的一套标准人工模拟岩心试件模具的结构不意图；
[0044]图2为预加压前砂浆填充完毕的模具示意图。
[0045]图1、图2中数字分别表示:
[0046]1-试件压头 2-岩心瓣 3-套筒
[0047]4-装模底座 5-夯实工具
【具体实施方式】[0048]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0049]图1为按照本发明第一方面的一套标准人工模拟岩心试件模具的结构示意图，本制备方法中，一套标准人工模拟岩心试件模具包括试件压头1、岩心瓣2、套筒3、模具底座4、夯实工具5。
[0050]本制备方法中，所述试件压头I的数量为两个。
[0051]本制备方法中，所述岩心瓣2的数量为两个
[0052]本制备方法中，所述套筒3的数量为一个。
[0053]本制备方法中，所述装模底座4的数量为一个。
[0054]本制备方法中，所述夯实工具5的数量为一个。
[0055]本制备方法中，所述岩心瓣2嵌套在套筒3之内，并能自由滑动。
[0056]本制备方法中，所述试件压头I能够在两片岩心瓣2组成的圆柱形空间内自由沿圆柱空间的轴向滑动。
[0057]本制备方法中，所述装模底座5为圆柱凹台，两片岩心瓣2组成圆柱形空间的直径与装模底座5的最小直径相同。
[0058]本制备方法中，所述装模底座5的最大内径与两片岩心瓣2组成的圆柱形的最大直径相同，两片岩心瓣2组合能够嵌套在装模底座中一定深度。
[0059]本制备方法中，所述装模底座5的最大直径与套筒3最大直径相同，套筒可3通过岩心瓣2组合的嵌套，使得套筒3能够直立在装模底座5上。
[0060]本制备方法中，所述夯实工具5的最大直径略小于两片岩心瓣3所组成的圆柱形空间的直径。
[0061]本制备方法中，所述夯实工具5可沿两片岩心瓣3组成的圆柱形空间的轴向自由滑动。
[0062]本制备方法中，所述两片岩心瓣3组成的圆柱形空间用于砂浆的填充。
[0063]本制备方法中，所述试件压头I与两片岩心瓣3的配合方式为间隙配合。
[0064]本制备方法中，所述岩心瓣3与套筒2的配合方式为间隙配合。
[0065]本制备方法中，所述模具底座4与岩心瓣3、套筒2的配合方式为间隙配合。
[0066]本制备方法中，所述试件压头I壁面表面设有刻度线。
[0067]本制备方法中，所述试件压头1、套筒2、岩心瓣3、模具底座4以及夯实工具5的材料为304不锈钢。
[0068]图2为预加压前砂浆填充完毕的模具示意图。本制备方法中，压力分别加载在两个试件压头I上，对岩心瓣3内的砂浆进行压实。试件中多余的水分会从试件压头I和岩心瓣3之间的缝隙中流出。
[0069]本实施例所述的带压干钻取心钻头的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
[0070]本发明提供了 一种人工模拟岩心试件的制备方法,所述的人工模拟岩心试件的制备方法例如包括:步骤1、2、3、4、5、6、7、8。
[0071]1、根据设计的人工模拟岩心试件的配比材料的用量，进行材料的称量。
[0072]2、称量完毕后，将粉末材料进行干混合，粉末材料搅拌均匀后，加入I %硼酸溶液进行湿混合。
[0073]3、将搅拌好的砂浆装入两套标准人工模拟岩心模具，每次放入适当砂浆后，用夯实工具进行捣实，捣实过程中将装模工具旋转下压，使得砂浆均匀的铺入模具。(捣实时应注意:捣实目的是为了不使制备的岩心中出现气泡，以免影响试件强度)
[0074]4、将砂浆填充至试件压头进入模具一定深度后，握住模具，取下装模底座。
[0075]5、试件加压过程中，随着试件的压实，直至达到充分固结过程中，需要保持相对恒定的加载压力，整个加载压力过程中加载压力的大小以及持续时间都是根据人工模拟岩心试件的相关性质所决定的。(注意:加载压力过程中，随着初始设计的加载压力值的增大，完全固结的时间也随之推后，即应保证全程监控压力变化，保持相对恒定的加载压力)
[0076]6、待试件加载一定时间后，重复步骤I?4，进行下一组的试件填充工作。当下一组的试件填充工作完成时，加载时间达到一个小时。将模具卸下，将试件压头旋出后，下一组模具重复步奏4。将卸下的模具，放置一边，待试件充分凝固后(凝固时应注意:放置一定时间，注意避免阳光照射)，进行下一步的脱模工作。
[0077]7、试件脱模后，首先，记录下试件的脱模时间，然后，放置阴凉处进行保养，等待试件表面已经没有水分时，对试件进行标号。将脱模后的模具清洗干净，为下一组的试件填充过程做准备。
[0078]8、试件制作脱模完毕后，在阴凉处避光进行养护。
[0079]更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。
[0080]本制备方法中所述的人工模拟岩心试件模具，对于人工模拟岩心试件的制备，操作简单易行，所制备的岩心试件模拟真实岩心较为相似。
[0081]本制备方法中所述的人工模拟岩心试件制备方法的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种标准人工模拟岩心试件制备方法，其包括如下步骤: a.根据设定好的材料配比进行材料称量； b.砂浆均匀混合； c.砂浆填入试件模具； d.填入砂浆过程中不断用夯实工具进行简单压实； e.砂浆填入到预定深度后，安装上部试件压头； f.将底部的装模底座卸下； g.将部件安装完毕的模具放入加压台； h.对模具加载预设压力； 1.不断补充液压，待压力表稳定后，不在加压； j.压力加载一定时间后，卸下模具； k.将试件压头取下，待试件凝固一定时间后进行试件脱模。 1.脱模后，将试件放在阴凉处自然阴干一段时间。 其特征在于，以上步骤依次进行。
2.如权利要求1所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:米用人工模拟岩心试件模具制备人工模拟岩心试件。
3.如权利要求2所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述人工模拟岩心试件的制备模具包括试件压头、岩心瓣、套筒、装模底座和夯实工具。
4.如权利要求3所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述夯实工具可沿两片岩心瓣组成的圆柱形空间的轴向自由滑动。
5.如权利要求3所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述两片岩心瓣组成的圆柱形空间用于砂浆的填充。
6.如权利要求4所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述试件压头与两片岩心瓣的配合方式为间隙配合。
7.如权利要求4所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述岩心瓣与套筒的配合方式为间隙配合。
8.如权利要求1所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述试件压头壁面表面设有刻度线。
9.如权利要求1所述标准人工模拟岩心试件制备方法，其特征在于:所述装模底座的最大直径与套筒最大直径相同，套筒可通过岩心瓣组合的嵌套，使得套筒能够直立在装模底座上。
【文档编号】B28B3/02GK103543047SQ201310415297
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】张广清, 陈佳敏, 潘睿 申请人:中国石油大学(北京)