技术特征：
1.一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型，包括相对设置的模型底板(1)及模型盖板(2)，模型盖板(2)上设置有注入微孔(3)和模型采出微孔(4)，所述注入微孔(3)用于注入驱替介质，所述模型采出微孔(4)用于采出采出液；其特征在于：所述模型底板(1)上设置有根据天然岩心孔喉分布图像生成的模型基质(6)、饱和油区域(5)以及水膜区域(7)；所述水膜区域(7)设置在所述模型基质(6)外，具有固定厚度；所述模型底板(1)上除去模型基质(6)和水膜区域(7)外的区域为饱和油区域(5)；所述模型底板(1)和模型盖板(2)粘结后固定为一体。2.一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取天然岩心二维孔喉分布图像；步骤二：确定饱和注入点分布图和注入采出点分布图，获取饱和油区域图像和水膜区域图像；所述饱和注入点包括饱和油注入点和饱和水注入点；确定饱和注入点分布图按照如下路径进行：提取经由步骤一获得的天然岩心孔喉分布图像中的岩石模型基质，将所述岩石模型基质的外边界向外延伸形成又一封闭边界，所述封闭边界与所述岩石模型基质的外边界之间距离为a，标记所述封闭边界与所述岩石模型基质的外边界间的区域为水膜区域，对应图像为水膜区域图像；所述天然岩心孔喉分布图像中去除所述水膜区域外的区域为饱和油区域，对应图像为饱和油区域图像；在每一水膜区域内任意选取n个点，将该点位置标记为该水膜区域的饱和水注入点；计算两两相邻水膜区域间的最短路径，以所述最短路径的路径中点为圆心，所述以最短路径的长度的1/3为半径作圆，在圆形区域内任意标记一点即为该区域饱和油注入点；所述注入采出点包括注入点和采出点，所述注入点用于注入驱替介质，所述采出点用于采出采出液；确定注入采出点分布图按照如下路径进行：从经由步骤一获得的天然岩心孔喉分布图像中的中心向任意两个对角作射线，标记两射线与所述天然岩心孔喉分布图像中孔喉区域最后的交点位置，选择其中任意一个交点作为注入点，另一个作为采出点，两交点的位置构成所述注入采出点分布图；所述孔喉区域为模型中除去基质外的其他区域；所述水膜区域和所述饱和油区域构成所述孔喉区域；步骤三：根据步骤二确定的饱和注入点分布图，以透明光刻玻璃制作双通道饱和模型盖板，所述模型盖板上开有若干分别对应饱和油注入点和饱和水注入点的微孔，在所述微孔上布置微型针头；将所有对应饱和水注入点的微型针头通过管路汇于一个微型针头注液端，作为饱和水注入端，将所有对应饱和油注入点的微型针头通过管路汇于一个微型针头注液端，作为饱和油注入端；步骤四：通过所述步骤二中获取的饱和注入点分布图，利用步骤三中制作的双通道饱和模型盖板，以透明光刻玻璃为底板材质，依序采用分步光刻、双通道饱和以及低温冷冻的手段，得到模型底板，所述模型底板上具有根据天然岩心孔喉分布图像生成的模型基质、饱和油区域以及水膜区域，水膜区域位于所述模型基质外，具有固定厚度；步骤五，根据步骤二确定的注入采出点分布图，制作模型盖板；具体路径如下：将注入采出点分布图打印在与所述模型底板尺寸和材质相同的另一块盖板上，利用微型钻机激光
钻取注入孔和采出孔，并将经由步骤四得到的模型底板和本步骤得到的模型盖板粘接得到一体化的岩心模型；将所述岩心模型置于常温，待油水融化为液态，完成co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作。3.根据权利要求2所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，所述步骤一中，获取天然岩心二维孔喉分布图像按照如下路径进行，对选取的天然岩心进行洗油处理后烘干，根据模型设计尺寸对岩心进行切片，利用ct扫描切片获取岩心扫描图像，利用matlab软件的图像处理功能区分出岩心扫描图像中的岩石基质和孔隙，之后，将区分出岩石基质和孔隙后的岩心扫描图像换为二维孔喉分布图像。4.根据权利要求3所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，所述步骤四中，述及的采用分步光刻、双通道饱和以及低温冷冻的具体路径如下：首先选取亲水性耐高温高压的透明光刻玻璃作为模型底板，在所述模型底板上涂底膜，光刻正胶，利用紫外光将经由步骤二中获得的饱和油区域图像在光刻正胶上曝光，将饱和油区域图像转移到模型底板上，待显影后随着饱和油区域上的光刻胶和底膜溶解，暴露出饱和油区域玻璃基质，利用氢氟酸刻蚀饱和油区域，在底板上刻蚀出深度为c的凹槽，即为饱和油区域凹槽，刻蚀完成后去除底膜和正胶；选取另一块厚度为c的透明玻璃，在上面涂底膜，光刻负胶，利用紫外线将步骤二饱和油区域在光刻负胶上曝光，将饱和油区域图像转移到光刻玻璃上，待显影后随着饱和油区域以外负胶和底膜溶解，暴露出饱和油区域以外玻璃基质，利用氢氟酸刻蚀饱和油以外区域，将饱和油以外区域全部刻蚀，得到厚度为c的饱和油区域形状的光刻玻璃，将该光刻玻璃放置在所述饱和油区域凹槽内；在所述模型底板上涂底膜，光刻正胶，利用紫外线将将经由步骤二中获得的水膜区域图像曝光在正胶上，待显影后随着水膜区域正胶溶解暴露出水膜区域玻璃基质，利用氢氟酸刻蚀水膜区域，刻蚀完成后去除底膜和正胶，将所述模型底板和经由步骤三制作的双通道饱和模型盖板，利用玻璃胶粘结，通过饱和水通道对刻蚀后的水膜区域饱和水，置于冷冻环境，使水膜凝固，得到固定厚度的水膜；溶解玻璃胶，打开所述双通道饱和模型盖板，取出在饱和油区域凹槽内的玻璃，重新利用玻璃胶粘结底板和双通道饱和模型盖板，通过饱和油通道在饱和油区域饱和油后置于冷冻环境，使饱和油凝固，完成固定水膜厚度模型饱和；在保证水膜能处于凝固状态的操作环境中溶解玻璃胶，取下所述双通道饱和模型盖板，并保持操作环境不变。5.根据权利要求4所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，步骤二中，n取值范围在1-3之间。6.根据权利要求5所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，步骤四中，光刻正胶采用旋涂的方式，旋涂速度范围在2000-4000rpm，光刻正胶厚度在30-50μm，光刻负胶厚度在30-50μm；烘箱温度为90-100℃，烘制时间为3-5min；将饱和油区域图像转移到光刻负胶上时，曝光时间为10-30min；浸泡时间为30-60s。7.根据权利要求6所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，步骤四中，氢氟酸刻蚀水膜区域采用的氢氟酸浓度为35％-65％，曝光时间为
10-30min，盐酸浓度为25％，环境操作温度为-10℃-0℃。8.根据权利要求7所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，步骤四中，所述冷冻环境温度范围在-20℃至-5℃。9.根据权利要求1所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，所述封闭边界与所述岩石模型基质的外边界之间距离a的范围为10nm-100nm。10.根据权利要求1所述的一种co2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型制作方法，其特征在于，所述计算两两相邻水膜区域间的最短路径首先获取a、b两水膜区域外边界上的轮廓点，计算a水膜区域上任意一个轮廓点与b水膜区域上所有轮廓点的距离，计算完成后a水膜区域参与计算的轮廓点被屏蔽，计算剩下的轮廓点中任意一点与b水膜区域所有轮廓点的距离，循环计算直到a水膜区域所有轮廓点都参与计算，比较计算获得的所有距离值，其中最小值即为水膜区域a、b之间的最短距离b，构成b的a、b水膜区域上的两个轮廓点之间的路径即为a、b两水膜区域之间的最短路径；所述a、b为任意两两相邻的两个水膜区域。
技术总结
本发明提供一种CO2驱实验用固定水膜厚度的可视化岩心模型及制作方法，本发明通过多注入点同时注入、双通道饱和及低温冷冻处理的方法实现了在真实岩心孔喉中对水膜厚度的精准控制，为有关水膜厚度的相关实验研究提供了一种全新的模型和方法。同时本发明通过观察在不同水膜厚度下CO2与原油、水膜的赋存状态，CO
技术研发人员：皮彦夫 李志浩 刘丽 刘金鑫 王宇同 郭壮 周煜峰 杨晶
受保护的技术使用者：东北石油大学
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/3/21