人造碎屑岩致密岩心及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心，由以下原料制成：缝洞铸体、碳酸盐粉末和粘结剂；所述缝洞铸体为实地选取的缝洞型碳酸盐岩通过熔铸在缝洞系统中注入环氧树脂得到的模型。本发明专利技术还包括一种缝洞型碳酸盐岩人工岩心的3D打印方法。本发明专利技术的缝洞型碳酸盐岩人工岩心依托于真实的缝洞系统铸体，具有符合储层实际的孔隙、溶洞、裂缝发育特征及配置模式，有利于研究真实储层的物性差异及流体流动规律。

Compact core of artificial clastic rock and preparation method thereof

The invention discloses a fractured carbonate artificial core, prepared from the following raw materials: fracture cave carbonate, casting powder and binder; the seam hole casting for field selection of fractured vuggy carbonate into epoxy resin obtained model in fracture cave system by casting. The invention also includes a 3D printing method for a fractured cavity carbonate artificial core. The invention of the fractured vuggy carbonate based on artificial core real cave system is in line with the cast, pore, cave, fracture characteristics and configuration mode of the reservoir, is conducive to physical difference and flow pattern of real reservoir.

【技术实现步骤摘要】
人造碎屑岩致密岩心及其制备方法
本专利技术涉及采矿
,尤其涉及人造碎屑岩致密岩心及其制备方法。
技术介绍
随着致密油气藏的勘探开发不断深入，致密岩石的孔隙结构特征、渗透率研究需求不断增加。然而在致密油气藏开发过程中，由于人工取芯作业费用高，取芯量有限，同时，现阶段对致密岩心的实验手段存在测量精度低、受试样尺寸影响大、测量时间长、成本高等局限性，无法满足实验室对储层渗流规律的研究。因此，实验室研究致密储层渗流规律时，通常采用人造岩心作为油气渗流场所。目前，在各类人造岩心方法中，主要是采用一定粒度的石英砂、环氧树脂或磷酸盐等胶类物质进行高温粘结。虽然该类人造岩心可以达到真实岩心的基本力学强度，但是该人造岩心不适用于高温高压渗流规律测试环境，无法分析岩石组成对渗流机理的影响，同时，由于其结构组成与真实岩心区别较大，该类人造岩心不能真正反映出致密储层的物性特征。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种符合地质实际，模拟不同物质组成与不同孔隙结构特征的人造碎屑岩致密岩心及其制备方法。本专利技术的实施例提供人造碎屑岩致密岩心，由以下重量百分比的原料制成：骨架颗粒80-91％、填隙物5-19％和胶结物1-11％；所述骨架颗粒和填隙物均为砂岩颗粒，所述填隙物的粒径比骨架颗粒的粒径小10倍以上。进一步，骨架颗粒为一种或多种粒径，所述骨架颗粒的粒径数量与致密岩心的组分数量相适配，所述骨架颗粒为一种粒径时，致密岩心为单组分致密岩心；所述骨架颗粒为两种粒径时，两种粒径分别为第一粒径和第二粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒和第二粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为77-83％和4-8％，致密岩心为两组分致密岩心；所述骨架颗粒为三种粒径时，三种粒径分别为第一粒径、第二粒径和第三粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第三粒径的大小是第二粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒、第二粒径的骨架颗粒和第三粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为75-82％、2-5％和1-3％，致密岩心为三组分致密岩心。进一步，所述砂岩颗粒取自河沙，所述砂岩颗粒包括岩屑颗粒、长石和石英，所述砂岩颗粒的粒径包括0.1mm、0.07mm、0.05mm、0.04mm、0.02mm、0.016mm、0.011mm、0.01mm、0.009mm、0.008mm、0.065mm、0.005mm和0.004mm。进一步，所述胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物，所述碳酸氢盐包括碳酸氢钙、碳酸氢镁和碳酸氢铝中的一种或多种，所述氢氧化物包括氢氧化铁、氢氧化钙和氢氧化铝中一种或多种。进一步，所述胶结物还包括粘土矿物或硅酸盐，根据胶结物组成的不同，得到不同属性的致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物，且钙质含量高时，致密岩心为钙质致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物和粘土矿物，且粘土矿物含量高时，致密岩心为泥质致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物和硅酸盐，且硅酸盐含量高时，致密岩心为硅质致密岩心。进一步，所述硅酸盐和碳酸氢盐或氢氧化物的重量比为3-4：1，所述硅酸盐包括纯净的石英和长石微粒。进一步，所述粘土矿物和碳酸氢盐或氢氧化物的重量比为3-4：1，所述粘土矿物为蒙脱石或高岭土。人造碎屑岩致密岩心的制备方法，包括以下步骤：(1)将上述重量百分比的骨架颗粒、胶结物和填隙物进行混合；(2)将步骤(1)的混合物通过低温进行压实，并循环通入氧气；(3)将步骤(2)的混合物再通过高温进行压实，并循环通入二氧化碳，即得到人造碎屑岩致密岩心。进一步，所述步骤(2)中，氧气为高压压缩氧气。进一步，所述步骤(3)中，二氧化碳为压缩超临界态二氧化碳。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术得到的致密岩心耐高温、耐高压，通过对本专利技术配方的准确控制，得到人为设定的孔隙度、比面、喉道半径等参数，预先设定的孔隙度与渗透率可以满足研究人员对致密岩心的需求，同时，本专利技术的致密岩心孔喉结构、胶结物及颗粒表面的粘土矿物与真实致密岩心更接近，使用该致密岩心所研究的渗流规律与真实岩心一致，从而为后续岩心实验结果的提供参照与约束，本专利技术的筒压强度可达40-150MPa，烘干密度2.6-3.0g/cm3，胶结物含量5-15％，物质组成与真实致密岩心接近一致；孔隙度2-15％，渗透率0.01-10mD,符合致密岩孔渗范围，可广泛应用于致密岩石渗流规律、润湿性、岩石破裂强度等试验研究。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本专利技术实施方式作进一步地描述。本专利技术的实施例提供了人造碎屑岩致密岩心，由以下重量百分比的原料制成：骨架颗粒80-91％、填隙物5-19％和胶结物1-11％；所述骨架颗粒和填隙物均为砂岩颗粒，所述填隙物的粒径比骨架颗粒的粒径小10倍以上。骨架颗粒为一种或多种粒径，所述骨架颗粒的粒径数量与致密岩心的组分数量相适配，所述骨架颗粒为一种粒径时，致密岩心为单组分致密岩心；所述骨架颗粒为两种粒径时，两种粒径分别为第一粒径和第二粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒和第二粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为77-83％和4-8％，致密岩心为两组分致密岩心；所述骨架颗粒为三种粒径时，三种粒径分别为第一粒径、第二粒径和第三粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第三粒径的大小是第二粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒、第二粒径的骨架颗粒和第三粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为75-82％、2-5％和1-3％，致密岩心为三组分致密岩心。在一实施例中，砂岩颗粒取自河沙，所述砂岩颗粒包括岩屑颗粒、长石和石英，所述砂岩颗粒的粒径包括0.1mm、0.07mm、0.05mm、0.04mm、0.02mm、0.016mm、0.011mm、0.01mm、0.009mm、0.008mm、0.065mm、0.005mm和0.004mm。胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物，所述碳酸氢盐包括碳酸氢钙、碳酸氢镁和碳酸氢铝中的一种或多种，所述氢氧化物包括氢氧化铁、氢氧化钙和氢氧化铝中一种或多种。在一实施例中，胶结物还包括粘土矿物或硅酸盐，根据胶结物组成的不同，得到不同属性的致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物，且钙质含量高时，致密岩心为钙质致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物和粘土矿物，且粘土矿物含量高时，致密岩心为泥质致密岩心，当胶结物为碳酸氢盐或氢氧化物和硅酸盐，且硅酸盐含量高时，致密岩心为硅质致密岩心。在一最佳实施例中，硅酸盐和碳酸氢盐或氢氧化物的重量比为3-4：1，所述硅酸盐包括纯净的石英和长石微粒，粘土矿物和碳酸氢盐或氢氧化物的重量比为3-4：1，所述粘土矿物为蒙脱石或高岭土。人造碎屑岩致密岩心的制备方法，包括以下步骤：(1)将上述重量百分比的骨架颗粒、胶结物和填隙物进行混合；(2)将步骤(1)的混合物通过低温进行压实，并循环通入氧气，氧气为高压压缩氧气；(3)将步骤(2)的混合物再通过高温进行压实，并循环通入二氧化碳，二氧化碳为压缩超临界态二氧化碳，即得到人造碎屑岩致密岩心。表1本专利技术制得的人造碎屑岩致密岩心从表1可知本专利技术制得的人造碎屑岩致密岩心的孔隙度2-15％，渗透率0.01-10mD,符合致本文档来自技高网...

【技术保护点】
人造碎屑岩致密岩心，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：骨架颗粒80‑91％、填隙物5‑19％和胶结物1‑11％；所述骨架颗粒和填隙物均为砂岩颗粒，所述填隙物的粒径比骨架颗粒的粒径小10倍以上。

【技术特征摘要】
1.人造碎屑岩致密岩心，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：骨架颗粒80-91％、填隙物5-19％和胶结物1-11％；所述骨架颗粒和填隙物均为砂岩颗粒，所述填隙物的粒径比骨架颗粒的粒径小10倍以上。2.根据权利要求1所述的人造碎屑岩致密岩心，其特征在于，骨架颗粒为一种或多种粒径，所述骨架颗粒的粒径数量与致密岩心的组分数量相适配，所述骨架颗粒为一种粒径时，致密岩心为单组分致密岩心；所述骨架颗粒为两种粒径时，两种粒径分别为第一粒径和第二粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒和第二粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为77-83％和4-8％，致密岩心为两组分致密岩心；所述骨架颗粒为三种粒径时，三种粒径分别为第一粒径、第二粒径和第三粒径，所述第二粒径的大小是第一粒径大小的一半以内，所述第三粒径的大小是第二粒径大小的一半以内，所述第一粒径的骨架颗粒、第二粒径的骨架颗粒和第三粒径的骨架颗粒的重量百分比分别为75-82％、2-5％和1-3％，致密岩心为三组分致密岩心。3.根据权利要求1所述的人造碎屑岩致密岩心，其特征在于，所述砂岩颗粒取自河沙，所述砂岩颗粒包括岩屑颗粒、长石和石英，所述砂岩颗粒的粒径包括0.1mm、0.07mm、0.05mm、0.04mm、0.02mm、0.016mm、0.011mm、0.01mm、0.009mm、0.008mm、0.065mm、0.005mm和0.004mm。4.根据权利要求1所述的人造碎屑岩致密岩心，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婋，潘琳，李龙龙，邓磊，周桥，刁友鹏，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42