基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品技术

本发明专利技术涉及人造岩心制备领域，具体涉及一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品。基于3D打印技术制备人造岩心的方法，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型；步骤3，类岩石质材料的填充；步骤4，岩心半成品的销蚀；本发明专利技术可以有效对天然岩心进行重复制造，且可提高岩心重复制造效率；可根据特定研究人员设计的岩心孔道填充结构三维模型进行人造岩心的制备，使得岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制，便于岩心流动实验使用。

Method of Preparing Artificial Core Based on 3D Printing Technology and Artificial Core Products

The invention relates to the field of artificial core preparation, in particular to a method for preparing artificial core based on 3D printing technology and the finished product of artificial core. The method for preparing artificial core based on 3D printing technology includes: step 1, establishing three-dimensional model of core channel filling structure; step 2, 3D printing forming; step 3, filling of rock-like materials; step 4, erosion of semi-finished core products; the invention can effectively repeat the natural core manufacturing, and can improve the efficiency of core repeat manufacturing; According to the three-dimensional model of core pore filling structure designed by specific researchers, artificial core is prepared, which makes the pore trajectory and pore structure in core customized beforehand and easy to use in core flow experiment.

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品
本专利技术涉及人造岩心制备领域，具体涉及一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品。
技术介绍
在石油勘探开发过程中，油藏可开发程度、三次采油技术评价、原油驱替机理探究等许多科学问题的研究都需要开展岩心流动实验。而对于实际油层天然岩样，存在取心成本高，难以获得代表性成型岩心的限制，天然岩心来源受到限制。国内研究机构进行岩心流动实验大多数采用人造岩心。目前人造岩心技术主要有环氧树脂胶结技术和磷酸盐或硅酸盐高温烧结技术，但是现行人造岩心具有岩心岩石颗粒粒径大小不一的特点，同时孔道的轨迹复杂多变，致使对于特定类型的人造岩心的重复制造性较差，导致驱替实验重复性差，对于不同岩心的流动实验之间可对比性较差。且现有技术中人造岩心的工艺较为复杂，批量生产的效率较低；例如专利申请号为CN201510038315.X的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。该方法通过控制相邻两次浇筑物料形成的界面作为岩体的层理面，控制相邻两次浇注物料的时间间隔的长短来控制层理面的强度，最后将浇筑好的岩块置于岩心钻取机底座上，通过调节岩心钻取机底座的倾角可钻取含有不同层理角的岩心。该方法通过控制前后浇筑时间间隔形成具有水平层理面的岩块，同一个岩块中可以预制多个水平层理面，相邻层理面之间的间距可以不等。该专利技术制造人造岩心的方法较为复杂，批量生产的效率较低，且对于特定类型的人造岩心的重复制造性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品，可以有效解决现有人造岩心制备时存在的岩心重复制造性差，岩心重复制造效率低，以及无法对岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：基于3D打印技术制备人造岩心的方法，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型：取可溶性材料通过3D打印机对建立的岩心孔道填充结构三维模型进行3D打印成型，得岩心孔道填充结构实体；步骤3，类岩石质材料的填充：向岩心孔道填充结构实体的空隙中填充类岩石质材料后，置于高温高压的环境内，使类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长至充满岩心孔道填充结构实体的空隙，得内部形成岩心的岩心半成品；步骤4，岩心半成品的销蚀：取内部形成岩心的岩心半成品，置于可将可溶性材料溶解的溶液或气体中，使可溶性材料溶解后，制得人造岩心。所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤1中，建立岩心孔道填充结构三维模型时，可通过对已有天然岩心进行切片并扫描获得每层岩样截面图像，然后利用三维重建技术获得与已有岩心相同的模型，最后通过布尔运算获得岩心孔道填充结构的三维模型；或利用三维软件构建岩心孔道填充结构三维模型。所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的可溶性材料为可溶树脂。所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的3D打印机为光固化3D打印机nanoArchP140。所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤3中，类岩石质材料为二氧化硅、石英砂和重晶石粉中的一种。所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤4，岩心半成品的销蚀时，用于溶解可溶性材料的溶液为二氯甲烷。一种利用所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法制备的人造岩心成品。本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于3D打印技术制备人造岩心的方法，可以有效对天然岩心进行重复制造，且可提高岩心重复制造效率；可根据特定研究人员设计的岩心孔道填充结构三维模型进行人造岩心的制备，使得岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制，便于岩心流动实验使用。本专利技术的优点在于：本专利技术利用3D打印机进行岩心孔道填充结构的打印制造，使得岩心孔道填充结构的制造速度快，耗费时间短，结构准度高，进而提高人造岩心的制造效率和生产质量；本专利技术采用可溶树脂作为岩心孔道填充结构实体打印的基材，采用类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长，形成致密内嵌在岩心孔道填充结构实体内部的岩心，再通过二氯甲烷对岩心半成品进行销蚀，实现对人造岩心的制备，工艺流程较短，使得人造岩心易于加工制造。附图说明图1为本专利技术的工艺路线图；图2为岩心孔道填充结构三维模型的模型示意图；图3为3D打印成型的岩心孔道填充结构实体的打印件示意图；图4为内部形成岩心的岩心半成品的示意图；图5为岩心半成品销蚀后的人造岩心结构示意图。具体实施方式下面结合附图1-5对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式一：下面结合附图1-5所示对本专利技术的方法作进一步说明，基于3D打印技术制备人造岩心的方法，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；所述岩心孔道填充结构三维模型的建立包括利用三维软件对岩心孔道填充结构进行三维建模。所述的利用三维软件对岩心孔道填充结构进行三维建模是针对岩心流动实验所需要的岩心孔隙轨迹及孔道结构进行建模，然后对所建立的岩心三维模型进行布尔运算求出所对应的岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型：取可溶性材料通过3D打印机对建立的岩心孔道填充结构三维模型进行3D打印成型，得岩心孔道填充结构实体；所述的3D打印成型包括利用现有能够打印可溶树脂的3D打印机对上述所建立的岩心孔道填充结构三维模型3D打印成型；步骤3，类岩石质材料的填充：向岩心孔道填充结构实体的空隙中填充类岩石质材料后，置于高温高压的环境内，使类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长至充满岩心孔道填充结构实体的空隙，得内部形成岩心的岩心半成品；步骤4，岩心半成品的销蚀：取内部形成岩心的岩心半成品，置于可将可溶性材料溶解的溶液或气体中，使可溶性材料溶解后，制得人造岩心。该人造岩心制备方法利用3D打印机进行岩心孔道填充结构的打印制造，使得岩心孔道填充结构的制造速度快，耗费时间短，结构准度高，进而提高人造岩心的制造效率和生产质量；本专利技术采用可溶树脂作为岩心孔道填充结构实体打印的基材，采用类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长，形成致密内嵌在岩心孔道填充结构实体内部的岩心，再通过二氯甲烷对岩心半成品进行销蚀，实现对人造岩心的制备，工艺流程较短，使得人造岩心易于加工制造。具体实施方式二：下面结合附图1-5所示对本专利技术的方法作进一步说明，所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤1中，建立岩心孔道填充结构三维模型时，可通过对已有天然岩心进行切片并扫描获得每层岩样截面图像，然后利用三维重建技术获得与已有岩心相同的模型，最后通过布尔运算获得岩心孔道填充结构的三维模型；或利用三维软件构建岩心孔道填充结构三维模型。本专利技术的方法可根据特定研究人员设计的岩心孔道填充结构三维模型进行人造岩心的制备，使得岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制，便于岩心流动实验使用。具体实施方式三：下面结合附图1-5所示对本专利技术的方法作进一步说明，所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的可溶性材料为可溶树脂。可溶树脂的成本较低，且可塑性较强。所述可溶树脂可采用聚氨酯树脂。具体实施方式四：下面结合附图1-5所示对本专利技术的方法作进一步说明，所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的3D打印机为光固化3D打印机nanoArchP1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于3D打印技术制备人造岩心的方法，其特征在于，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型：取可溶性材料通过3D打印机对建立的岩心孔道填充结构三维模型进行3D打印成型，得岩心孔道填充结构实体；步骤3，类岩石质材料的填充：向岩心孔道填充结构实体的空隙中填充类岩石质材料后，置于高温高压的环境内，使类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长至充满岩心孔道填充结构实体的空隙，得内部形成岩心的岩心半成品；步骤4，岩心半成品的销蚀：取内部形成岩心的岩心半成品，置于可将可溶性材料溶解的溶液或气体中，使可溶性材料溶解后，制得人造岩心。

【技术特征摘要】
1.基于3D打印技术制备人造岩心的方法，其特征在于，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型：取可溶性材料通过3D打印机对建立的岩心孔道填充结构三维模型进行3D打印成型，得岩心孔道填充结构实体；步骤3，类岩石质材料的填充：向岩心孔道填充结构实体的空隙中填充类岩石质材料后，置于高温高压的环境内，使类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长至充满岩心孔道填充结构实体的空隙，得内部形成岩心的岩心半成品；步骤4，岩心半成品的销蚀：取内部形成岩心的岩心半成品，置于可将可溶性材料溶解的溶液或气体中，使可溶性材料溶解后，制得人造岩心。2.根据权利要求1所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，其特征在于，在步骤1中，建立岩心孔道填充结构三维模型时，可通过对已有天然岩心进行切片并扫描获得每层岩样截面图像，然后利用三维重建...

【专利技术属性】
技术研发人员：李隆球，孙大兴，薛伟杰，周德开，夏立宇，邵珠峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23