人造平板岩心多角度裂缝制作方法与流程

技术领域：

本发明涉及的是人造岩心制备工艺领域，具体涉及的是人造平板岩心多角度裂缝制作方法。

背景技术：
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石油科研领域中人造岩心制作技术非常广泛，但相关裂缝等制作技术还有待近一步的改进。目前，人造平板岩心裂缝的制作大多以两种方法为主，一种方法是采用壁纸刀与尺子相结合的方式，在岩心压制完成后，根据实验需要的裂缝尺寸和角度，分别在每块岩心上用尺子保证位置的精准性，利用壁纸刀割裂岩心形成裂缝，但是该方法形成裂缝的过程中费时费力，且形成的裂缝极不规则，边缘粗糙不规整；另一种方法是将硬塑料薄膜放入到每块岩心的预定裂缝位置，满足裂缝的尺寸，在岩心尚未完全凝固前抽出塑料薄膜，形成裂缝，但是该方法需要时刻关注岩心凝固情况，若凝固不完全，在抽出塑料薄膜时容易将附近石英砂带出，若凝固较完全，在抽出塑料薄膜时费力且石英砂易凝固在薄膜之间。

技术实现要素：
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本发明的一个目的是提供人造平板岩心多角度裂缝制作方法，这种人造平板岩心多角度裂缝制作方法用于解决现有的人造平板岩心裂缝制作方法费时费力、尚不能达到要求的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种人造平板岩心多角度裂缝制作方法包括如下步骤：

（1）设计制作压板，压板的尺寸根据准备制作的平板裂缝岩心而定，压板具有圆柱体孔道，圆柱体孔道为沿压板厚度方向设置的通孔，圆柱体孔道由两个同轴不同直径的圆孔连接构成；

（2）制作多角度裂缝辅助件，多角度裂缝辅助件由两个同轴不同直径的圆柱体构成，多角度裂缝辅助件的形状与圆柱体孔道相适配，多角度裂缝辅助件用于插入圆柱体孔道；多角度裂缝辅助件居中设置长方体孔道，长方体孔道沿轴向贯穿多角度裂缝辅助件，长方体孔道尺寸与预设裂缝相对应；

（3）制作刀具，刀具上端带有圆柱体接头，刀具尺寸与预设裂缝尺寸一致；

（4）制作平板裂缝岩心，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按照一定比例进行混合，搓至均匀，得到石英砂混合物，放到模具中；第二步，盖上压板，多角度裂缝辅助件插入压板的圆柱体孔道，将压板下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；第三步，将刀具沿长方体孔道插入岩心中，旋转多角度裂缝辅助件使刀具到指定角度，便于在岩心中形成裂缝；第四步，将压板继续下压1cm，至岩心高度；第五步，取出刀具和多角度裂缝辅助件，起出压板；

（5）烘干岩心后，根据预设裂缝尺寸，计算所需大粒径石英砂的体积，应用大粒径石英砂填充压制出的预设裂缝，剩余部分裂缝用与岩心相同的石英砂混合物填充，并进行压实。

上述方案步骤（1）中压板设计厚度为30mm，根据需要进行精准设计压板上圆柱体通孔，保证可以实现裂缝各种角度的转换，保证模拟的准确性，压板材质采用铝合金板，其尺寸比平板裂缝岩心大，平板裂缝岩心距离压板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，便于测定渗透率和精确岩心尺寸。

上述方案步骤（2）中两个同轴不同直径的圆柱体的高度均为15mm。

上述方案步骤（4）中放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按比例混合，得到三种混合物，分层放到模具中；盖上压板，刀具沿长方体孔道插入岩心中后，保证上端处于同一水平面，继续压至预置岩心厚度，取出刀具和辅助件，起出压板。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用了新工艺，采用了压板、辅助件和刀具相结合的方式，可以在保证裂缝的尺寸大小和裂缝的空间位置准确的同时，实现多角度裂缝的制备，在压制岩心结束后形成对应裂缝。

2、可以制备不同角度的裂缝，对于大量的不同裂缝需求，可以只使用一个模具，且所用模具制作简单，可以长时间使用且不容易变形，材料简单、来源广，制作工艺简单，可重复使用。

附图说明：

图1为本发明中压板结构示意图。

图2为本发明中多角度裂缝辅助件结构示意图。

图3为本发明中刀具结构示意图。

图4为本发明的装配示意图。

图中：1压板、2多角度裂缝辅助件、3刀具、4平板裂缝岩心、5采出井、6圆柱体孔道、7注入井、8长方体孔道、9圆柱体接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图4所示，这种人造平板岩心多角度裂缝制作方法：

（1）使用solidworks软件设计压板，压板1设计厚度为30mm，长宽尺寸根据实验需要而准备制作的平板裂缝岩心4来定。压板1上根据需要进行精准设计圆柱体通孔，保证可以实现裂缝各种角度的转换，保证模拟的准确性，在压板1上下两端设计两个同轴的不同直径的圆柱体孔道6。选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行铣孔加工，如图1；压板1尺寸比平板岩心大，能够保证岩心距离铝合金板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，便于测定渗透率和精确岩心尺寸。

（2）制作多角度裂缝辅助件，其主体为一个圆柱体，上端有一个圆柱体凸台，两个同轴圆柱体的高度均为15mm，直径根据实验需要设置，与压板1相对应；具有居中设计且贯穿同轴圆柱体的长方体孔道8，其尺寸与预设裂缝相对应，如图2。多角度裂缝辅助件2的大小与压板1上的通孔一致，保证了压板1的完整性；配合刀具3通过旋转可以实现多角度裂缝的制备。

（3）制作刀具，根据实验需要设计与预设裂缝尺寸一致的刀具3，刀具3上端带有一定高度的圆柱体接头9，刀具3的尺寸正好可以放入压板1上的裂缝中，保证了形成裂缝尺寸的精准性，圆柱体接头9配合辅助件旋转且便于压制完成后拿出刀具，如图3。

（4）制作平板裂缝岩心，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按照一定比例进行混合，搓至均匀，得到三种石英砂混合物，分层放到模具中。第二步，盖上压板1，插入多角度裂缝辅助件2，将模具中石英砂混合物压至较岩心高度多1cm。第三步，将刀具3从长方体孔道8插入岩心中，保证上端处于同一水平面，旋转多角度裂缝辅助件2使刀具3到指定角度，便于在岩心中形成裂缝。第四步，继续压至岩心深度。第五步，取出刀具3和多角度裂缝辅助件2，起出压板1。

（5）烘干岩心后，岩心具有较高的强度，应用大粒径石英砂填充裂缝，根据实验需要的裂缝尺寸，计算所需大粒径石英砂的体积，填充压制出的预设裂缝，剩余深度部分用与岩心相同的石英砂混合物填充，保证均质性且不会被压碎，并进行压实。

实施例1：

本实施例制备的是长*宽*高为300mm*300mm*45mm的平板岩心，带有两条长*宽为30mm*3mm的裂缝，横向上位于注采井对角线上，分别距离注采井30mm，与注采方向成0°，纵向上从岩心深度10mm处向下，裂缝深度20mm。其制备工艺过程主要包括以下步骤：

（1）使用solidworks软件设计压板1，压板1上共设计了两个圆柱体孔道6，根据需要，圆柱体孔道6上部直径为50mm，深度15mm，下部直径为40mm，深度15mm，贯穿压板1，圆柱中心位于注入井7、采出井5对角线上且分别距注入井、采出井30mm。加工尺寸为308mm*338mm*30mm的铝合金压板，使岩心距铝合金板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，对井位和圆柱体通孔进行铣孔，如图1。

（2）制作多角度裂缝辅助件2，尺寸与压板1上的圆柱体孔道6一致，每个辅助件上设计1条贯通的裂缝凹槽（长方体孔道8），根据需要，为配合刀具，裂缝凹槽的长*宽设计为31mm*3.5mm，如图2。

（3）制作刀具3，根据实验需要，刀具3尺寸与预设裂缝一致，长*宽为30mm*3mm，深度为60mm，可以插入到裂缝需要的预定位置，在刀具3一端加工一个高度为30mm的圆柱体接头9，用于配合辅助件进行旋转实现多角度裂缝，且方便压制岩心后取出刀具，如图3。

（4）制作平板裂缝岩心4，放好模具，把不同目数的石英砂和胶按比例混合，得到三种混合物，分层加入模具中，盖上压板1，插入辅助件压至5.5cm。

（5）把刀具3放到多角度裂缝辅助件2的长方体孔道8中，旋转到指定角度，如图4，将岩心从5.5cm压至4.5cm。最后取出刀具3和多角度裂缝辅助件2，起出压板3。

（6）烘干岩心后，根据裂缝长*宽*高为30mm*3mm*20mm，采用120目石英砂作为填充物，计算所需体积，填充预设裂缝，剩余深度采用与岩心相同的混合物填充，并压实。

本发明相比于现有技术中的两种方法，在压制岩心的过程中直接形成裂缝，省时省力，且可以保证形成裂缝尺寸和位置精准；仅需要一个模具即可实现各种角度的裂缝的形成，极大的简化了裂缝形成工艺。因此，人造平板岩心多裂缝制作方法对于石油人造岩心驱替实验及完善人造岩心制备工艺具有重要的意义。