一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法及其应用

本发明涉及地球勘探领域，具体涉及一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法。

背景技术：

1、小尺度裂缝广泛存在于储层岩石中，并且受构造运动等因素的影响往往沿特定方向进行排列，因而使岩石物理性质产生各向异性；对于油气储层，尤其是致密油气储层而言，裂缝的存在会显著改善储层岩石的渗流能力，因而在油气运移过程中发挥至关重要的作用。

2、因此，明确小尺度裂缝对岩石物理性质的影响对于砂岩储层地球物理勘探数据的反演具有重要意义。

3、天然储层岩石自身情况复杂，影响因素较多，因此为了更方便更准确的研究裂缝对储层岩石的渗流能力的影响，试验中需要采用人造岩心。

4、现有技术中人们对人造岩心的制作方法进行了一系列研究，但都有其各自的缺陷：例如目前经常使用的硅质胶结样品制作方法，就存在诸多问题：在样品内部添加裂缝或处理方法不成熟；硅质胶结人造岩心的制作过程与天然岩心的成岩过程不符；

5、所以提出一种新的硅质胶结含裂缝人造岩心及其制备方法。

技术实现思路

1、根据现有技术的不足之处，本发明提出了一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法及其应用，以解决现有裂缝人造岩心制备过程中技术不成熟，制备出来的人造岩心与天然岩心不符的问题。

2、为实现上述目的，本发明的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法及其应用，所述的方法包括：

3、s1、取单一粒径的石英砂浸泡于稀盐酸中，水洗烘干后混合不同粒径石英砂；

4、s2、所述石英砂加硅酸钠液体混合，得到石英砂和硅酸钠液体的混合体系；

5、s3、将所述的混合体系分批次加入岩心模具中，每次加入后进行裂缝片的铺放，随后加入所述混合体系并压平，再次铺放裂缝片，以此类推，重复上述步骤的次数取决于裂缝参数的设定，最终得到裂缝片、石英砂和硅酸钠液体后的混合体系；

6、s4、将所述添加裂缝片后的混合体系放置于压机内，上下同时施加压实压力，最终使混合物料在20～70mpa的压力(不限于此压力)下压实成型脱模，样品此时已有一定的强度；

7、s5、将所述已压实成型的样品装入反应釜中通入二氧化碳气体进行反应，然后将其干燥，重复上述反应至少3次，得到反应后的样品；

8、s6、将所述反应后的样品置于陶瓷纤维箱式电阻炉中，设置一定温度，并保温一段时间，待样品自然冷却至室温，取出后即可得到硅质胶结含裂缝人造岩心，该步是为了使裂缝片热解。

9、进一步的，粒径的石英砂包括粒径40～70目、100～120目、200目、400目、600目、1000目与3000目的石英砂混合；

10、且所述粒径40～70目、100～120目、200目、400目、600目、1000目与3000目的石英砂的质量比为0～8：0～3：0.5～3.25：0～2.25：0～1：0～2.5：0～1。

11、进一步的，在步骤s2中，所述石英砂、硅酸钠液体的质量比为10：0.3～10：1.5。

12、进一步的，在步骤s3中，所述的裂缝片为一种特殊聚合物材料，高温条件下升华，其形状由人为设定的裂缝纵横比决定。

13、进一步的，在步骤s4中，初始压力为2～10mpa，以2～5mpa为等差逐渐加压至20～70mpa，每个压力点稳压0.2～0.3h，并在最终压力点稳压2～4h。

14、进一步的，在步骤s5中，所述的二氧化碳气体的初始压力为0.2～0.5mpa，持续供气12h～14h，升至0.9～1.2mpa，持续供气12～14h。

15、进一步的，在步骤s5中，所述干燥的时间为2～3h，干燥的温度为50～60℃。

16、进一步的，在步骤s5中，所述重复反应的次数为3～5次。

17、进一步的，在步骤s6中，所述陶瓷纤维箱式电阻炉高温处理的时间可为2～3h，具体分为加热时间和保温时间，各为1h，处理温度具体为250℃或350℃，待冷却至室温取出。

18、进一步的，一种硅质胶结含裂缝人造岩心的应用，用于模拟油气在自然的小尺度裂缝对岩石中的渗流情况。

19、本发明的有益效果是：

20、(1)提供的硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法真实模拟了岩石成岩过程中的压实和胶结作用，同时通过特殊的手段使其内部含有可控裂缝密度或纵横比的裂缝，制作得到的样品与天然硅质胶结岩石极为接近；

21、(2)制作成本低，相对于传统方法制造出的含裂缝样品，本方法制造出的样品不仅具有低孔低渗的特点，而且具有孔渗参数同时可控的显著优势；

22、(3)烧结法制作样品时需要经历高达1200℃的高温才可成型，在这个过程中样品极易产生热裂缝，进而导致烧结法制样的成功率极低，与传统的烧结法相比，新方法的成岩作用在常温条件下就可完成，具有极高的成功率。

23、(4)本发明方法可用于硅质胶结含裂缝砂岩储层的储层预测及地震资料反演中。

技术特征：

1.一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：粒径的石英砂包括粒径40～70目、100～120目、200目、400目、600目、1000目与3000目的石英砂混合；

3.根据权利要求1所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述石英砂、硅酸钠液体的质量比为10：0.3～10：1.5。

4.根据权利要求1所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述的裂缝片为一种特殊聚合物材料，高温条件下升华，其形状由人为设定的裂缝纵横比决定。

5.根据权利要求1中所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s4中，初始压力为2～10mpa，以2～5mpa为等差逐渐加压至20～70mpa，每个压力点稳压0.2～0.3h，并在最终压力点稳压2～4h。

6.根据权利要求1中所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s5中，所述的二氧化碳气体的初始压力为0.2～0.5mpa，持续供气12h～14h，升至0.9～1.2mpa，持续供气12～14h。

7.根据权利要求1中所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s5中，所述干燥的时间为2～3h，干燥的温度为50～60℃。

8.根据权利要求1中所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s5中，所述重复反应的次数为3～5次。

9.根据权利要求1中所述的一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法，其特征在于：在步骤s6中，所述陶瓷纤维箱式电阻炉高温处理的时间可为2～3h，具体分为加热时间和保温时间，各为1h，处理温度具体为250℃或350℃，待冷却至室温取出。

10.权利要求1-9中任一项的一种硅质胶结含裂缝人造岩心的应用，其特征在于:用于模拟油气在自然的小尺度裂缝对岩石中的渗流情况。

技术总结
本发明涉及一种硅质胶结含裂缝人造岩心制备方法及其应用，包括如下步骤：取单一粒径的石英砂浸泡于稀盐酸中，水洗烘干后混合不同粒径石英砂；石英砂加硅酸钠液体混合，得到石英砂和硅酸钠液体的混合体系；将混合体系分批次加入岩心模具中，每次加入后进行裂缝片的铺放，随后加入所述混合体系并压平，再次铺放裂缝片，重复步骤最终得到混合体系；将所述添加裂缝片后的混合体系放置于压机内，上下同时施加压实压力，最终使混合物料下压实成型脱模，将已压实成型的样品装入反应釜中通入二氧化碳气体进行反应。本发明的优点：制作得到的样品与天然硅质胶结岩石极为接近，得到的实验数据更加准确。

技术研发人员：韩同城,何海铭,王盼
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15