一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型及制作方法与流程

1.本发明涉及油气勘探地球物理的地震物理模型技术领域，更具体的，涉及到一种具有应力敏感性的裂缝型储层地震物理模型及制作方法。
现有技术
2.在致密油藏勘探开发过程中，通过确定地应力大小及方向可以预测裂缝的发育情况，从而为油藏开发设计提供最优方案。针对地应力变化所引起的地震响应变化规律，目前均是基于数值模拟技术开展研究工作。数值模拟技术模拟应力场是建立在薄板模型假设基础上的，认为所研究的地层是均匀连续、各向同性、完全弹性的，并认为地层的形成是完全由构造应力所形成的。可以看出，针对地应力地震响应的数值模拟技术存在着诸多假设。与数学模拟方法相比，物理模拟方法能更加真实地实现对模型介质中声波或弹性波传播规律的观测，从而推断地震波在实际地层构造和地质体中传播的波场特征，更加有利于解释地应力引起的地震响应特征规律。
3.对于裂缝型储层的物理模拟，现有技术分为三种：一种是在环氧树脂等介质中内嵌低速薄片进行等效裂缝模拟，如魏建新(2002)在实验室内用环氧树脂作基质,用面积相同的硅橡胶薄片模拟裂缝、王玲玲(2017)利用类似的薄片模拟裂缝的方法制作可变参数的小尺寸裂缝带；第二种是在人工砂岩中内嵌金属薄片，然后利用盐酸等溶剂对金属薄片进行化学溶解从而产生裂缝，如丁拼搏(2014)采用石英砂和薄圆金属片模拟多孔隙介质和裂隙；第三种是在人工砂岩中内嵌高分子材料薄片，然后对人工砂岩进行高温烧制令高分子材料的气化反应产生裂缝，从而构建出裂缝型储层物理模型。对于第三种方法，丁拼搏(2015)提供了一种可控裂缝人工岩样的制作方法，利用在人工砂岩中内嵌高分子材料薄片，然后对人工砂岩进行高温烧制令高分子材料的气化反应产生裂缝，进而研究裂缝密度、长度等参数对各向异性特征的影响。这种方法的缺点是高温烧制会对岩样骨架性质产生影响，这种影响的机理复杂，最终会降低岩样物性参数的准确性。
4.对于已有的裂缝型储层的物理模拟，均未涉及到应力敏感性问题，即裂缝型模型在施加水平应力后，模型内裂缝将随着应力增大而张开，从而导致模型材料的物性参数尤其是各向异性参数发生变化，而这种变化机制正是地应力地震响应特征物理模拟的基本原理。实现应力敏感裂缝型储层物理模型的研制，才能利用地震物理模拟技术进行地应力响应机制的进一步研究。


技术实现要素：

5.本发明的目的针对已有裂缝型储层物理模拟技术的缺陷，为了实现应力敏感的裂缝型储层物理模型，利用聚氨酯胶结石英砂制作人工砂板并进行定量化裂缝雕刻的方法，能够得到相似性更高的地震物理模型，从而更加有利于裂缝型储层地应力地震响应特征的物理模拟方法研究，特提出一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型及制作方法。
6.本发明的第一个方面是提供了一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型材料，包括
石英砂、聚氨酯、固化剂和稀释剂。
7.进一步的：
8.一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型材料以重量计，石英砂为1000份，聚氨酯为60-100份；固化剂为10-20份份；稀释剂为10-20份。
9.其中：
10.所述固化剂为胺值小于400mgkoh/g胺类固化剂.
11.所述固化剂优选为腰果油改性脂肪胺。
12.所述稀释剂为酯类增塑剂。
13.所述稀释剂优选为邻苯二甲酸二丁酯。
14.所述石英砂的粒径范围为60-200目，优选60-120目。
15.本发明的第二个方面是提供了应力敏感裂缝型储层地震物理模型的制作方法，包括：
16.步骤s1.材料预处理：将聚氨酯放入烘箱中45-55℃预热1.5-2.5小时；
17.步骤s2.模具预处理：在物理模型固化模具内表面涂抹硅橡胶，待硅橡胶固化后完成模具处理；
18.步骤s3.材料配制：按照材料配比称取各材料，将固化剂、稀释剂加入聚氨酯中充分搅拌均匀；
19.步骤s4.砂板压制：将步骤3中制作完成的材料与石英砂充分混合均匀后，将所有材料放入模具，将模具置于压机恒压压制25-35分钟后卸压；
20.步骤s5.砂板固化：将模具放入烘箱中35-45℃固化45-55h后脱模取出砂板；
21.步骤s6.裂缝雕刻：按照模型设计需求，利用雕刻刀在砂板上进行裂缝雕刻，裂缝宽度、深度均可进行定量化设计。
22.进一步的：
23.在步骤s3中，先将固化剂加入聚氨酯中进行充分搅拌均匀后，再加入稀释剂进行均匀搅拌。
24.在步骤s4中，压制压力为2mpa-6mpa
25.发明的效果
26.本发明利用聚氨酯胶结石英砂制作人工砂板并进行定量化裂缝雕刻的方法，可以得到裂缝宽度、深度、走向等均定量可控且对应力敏感的地震物理模型，从而为有裂缝型储层地应力地震响应特征的物理模拟方法研究奠定了坚实的基础。
27.附图及附图的简要说明
28.图1为模型应力施加及纵波各向异性系数计算示意图；
29.图2为实施例4模型裂缝雕刻示意图。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。
31.实施例1
32.一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型，其包括石英砂、聚氨酯、固化剂和稀释剂。
33.其优选实施方式，所述模型材料中，以重量计，石英砂为1000份，聚氨酯为60-100份，例如可以为60份、70份、80份、90份、100份以及它们之间的任意值，优选为80份；固化剂为10-20份，例如可以为10份、15份、20份以及它们之间的任意值，优选为15份；稀释剂为10-20份，其重量份与固化剂相同。
34.所述固化剂为胺值小于400mgkoh/g胺类固化剂；优选腰果油改性脂肪胺；
35.所述稀释剂为酯类增塑剂；优选邻苯二甲酸二丁酯；
36.优选的，石英砂的粒径范围为60-200目，更优选为60-120目。
37.实施例2
38.一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型制作方法，具体步骤包括：
39.步骤s1、材料预处理：将聚氨酯放入烘箱中45-55℃预热1.5-2.5小时；例如：45℃预热2.5小时，55℃预热1.5小时，优选50℃预热2小时。
40.步骤s2、模具预处理：在物理模型固化模具内表面涂抹硅橡胶，待硅橡胶固化后完成模具处理。
41.步骤s3、材料配制：按照材料配比称取各材料，将固化剂、稀释剂加入聚氨酯中充分搅拌均匀；
42.步骤s4、砂板压制：将步骤3中制作完成的材料与石英砂充分混合均匀后，将所有材料放入模具，将模具置于压机恒压压制25或30、35分钟后卸压。
43.步骤s5、砂板固化：将模具放入烘箱中35、40或45℃固化55、48或45h后脱模取出砂板。
44.步骤s6、裂缝雕刻：按照模型设计需求，利用雕刻刀在砂板上进行裂缝雕刻，裂缝宽度、深度均可进行定量化设计。以上步骤后，即完成模型制作。
45.实施例3
46.在实施例2的基础上，优选实施方式，在步骤s3中，先将固化剂加入聚氨酯中进行充分搅拌均匀后，再加入稀释剂进行均匀搅拌。在步骤s4中，压制压力为2mpa-6mpa,更优选为5mpa。
47.优选实施方式，在步骤s6中，在模型顶面或者底面进行裂缝雕刻，优选在模型底面进行雕刻。更优选的，可采用手工雕刻或计算机控制雕刻系统进行雕刻，优选的采用计算机控制雕刻系统可以得到精度更高的模型。
48.实施例4
49.某地区裂缝型储层物理模型，模型尺寸：长度30cm*宽度20cm*厚度2cm
50.聚氨酯
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70
51.固化剂
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10
52.稀释剂
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10
53.石英砂
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1000
54.以上按重量分数计算。
55.1、将聚氨酯置于50℃保温箱预热2个小时
56.2、在模具内壁涂抹硅橡胶，待硅橡胶固化后即完成模具预处理。
57.3、分别取70重量份聚氨酯，10重量份固化剂和10重量份稀释剂。首先将固化剂加入聚氨酯中，进行充分混合搅拌，随后加入稀释剂，再次进行充分混合搅拌；
58.4、称取1000重量份石英砂，将步骤3中材料与石英砂充分均匀混合后置于模具内，用压头压平后将模具放置在压机上，3mpa压强下加压10min后卸压；
59.5、将模具置于烘箱中40℃固化48h后脱模取出砂板；
60.6、将模型置于雕刻机上，底面朝上进行裂缝雕刻。在模型中线位置距离模型左端5cm处开始雕刻裂缝，长度为20cm,宽为0.2mm,深度为1cm。沿中线两侧每间隔2cm分别雕刻4条裂缝，共9条裂缝。
61.实施例5
62.某地区裂缝型储层物理模型，模型尺寸：长度30cm*宽度20cm*厚度2cm
[0063][0064]
以上按重量分数计算。
[0065]
实施例5制作步骤1-5与实施例4相同，区别仅在于步骤6中裂缝雕刻参数。再本实施例中，在模型中线位置距离模型左端5cm处开始雕刻裂缝，长度为20cm,宽为0.2mm,深度为1cm。沿中线两侧每间隔1cm分别雕刻8条裂缝，共17条裂缝。
[0066]
实施例6
[0067]
某地区裂缝型储层物理模型，模型尺寸：长度30cm*宽度20cm*厚度2cm
[0068][0069]
以上按重量分数计算。
[0070]
实施例6制作步骤1-5与实施例4相同，区别仅在于步骤6中裂缝雕刻参数。再本实施例中，在模型中线位置距离模型左端5cm处开始雕刻裂缝，长度为20cm,宽为0.2mm,深度为1cm。沿中线两侧每间隔0.5cm分别雕刻16条裂缝，共33条裂缝。
[0071]
对比实施例：
[0072]
为未雕刻裂缝制作的地震物理模型材料。具体配方见表1。
[0073]
表1(用量是以重量份计)
[0074][0075]
本发明实施例所用的原料信息如下：
[0076]
聚氨酯：聚氨酯双组份灌封胶puy-205苏州锐谷化工有限公司。
[0077]
固化剂f50：腰果油改性脂肪胺zy-f50胺值：200-300mgkoh/g徐州中研化工有限公司。
[0078]
稀释剂dbp：邻苯二甲酸二丁酯济南市承恩化工有限公司。
[0079]
石英砂：晶石牌石英砂，产地河北。