一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心制造技术

本发明专利技术提供了一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心，由按重量百分比添加的如下原料：70～90％的骨架颗粒、3～10％的碳酸钙、2～5％的碳酸镁、0～3％的氧化亚铁、0～3％的氯化铝和5～15％的粘土矿物，在模拟地层水的环境中以及温度40～150℃、压力20～150MPa的条件下压制36～120小时而成；该人造砂岩岩心不含人造胶粘剂，岩心孔隙结构包括原生孔隙与次生孔隙，与真实岩心结构接近一致，筒压强度可达0.1～150MPa，耐高温和高压，其孔隙度为13～28％，渗透率为10～10000mD，可满足研究人员对不同物性岩心的需求，可应用于岩石渗流规律、润湿性、岩石破裂强度、岩心酸化、堵水调剖等试验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心
本专利技术涉及一种人造岩心，具体涉及一种不含非天然胶结剂的人造砂岩岩心。
技术介绍
砂岩岩心是研究碎屑岩油气藏储层渗流规律的基础，然而在油气藏开发过程中，由于人工取芯作业费用高，取芯量及其有限，同时，目的层取芯尺寸小，无法满足实验室对储层渗流规律的研究。因此，实验室研究油气藏储层渗流规律时，通常采用人造砂岩岩心作为油气渗流场所。由于天然岩心胶结作用通常需要数百万年，为短时间内制备实验用人造岩心，目前在各类人造砂岩岩心制备方法中，均采用环氧树脂或磷酸盐等人造胶类物质粘结一定粒度的石英砂，随后在一定压力(10～50MPa左右)条件下迅速密实压制、再进行高温(100～200℃)粘结，虽然该类人造砂岩岩心可以达到真实岩心的基本力学强度，但是使用的人造胶类物质与地层真实岩心的物质组成差别较大，并且选用石英砂作为矿物原料，种类较单一，由此制成的人造砂岩岩心结构组成与真实岩心区别较大，并且人造胶类物质形成的胶结物与地层真实岩心不同。该类人造岩心中仅存在原生孔隙(原生孔隙即压实后岩心中剩余的孔隙结构，主要是原生粒间孔)，并且缺乏与骨架颗粒相配套的粘土矿物，因此无法用于分析岩石孔喉结构、粘土矿物对渗流机理的影响，难以真实反映出酸化、堵水调剖等采油工艺技术对地层实际储层的影响。中国专利(CN201210244221)“一种砂岩储层低渗透人造岩心的制作方法”公开了一种低渗透率(渗透率＜40mD)人造砂岩岩心，通过人造胶结剂粘接石英砂、长石、粘土和碳酸盐，并在26～80MPa的条件下压制、40～200℃条件下烘干而成，选用石英砂、长石、粘土和碳酸盐作为矿物原料，成分与地层真实岩心较接近，制成的人造砂岩岩心具有天然岩心的渗透特点和伤害特性。但由于岩心中使用了人造胶结剂进行骨架颗粒粘接，压实过程中没有流体作用且存在粘土矿物与骨架颗粒配伍性问题，因此，该类人造岩心存在物质组成、孔隙结构与地层真实岩心不一致、缺少粘土矿物胶结作用、耐高温高压测试环境差等问题。由于粘土矿物与骨架颗粒间可能存在非天然性的电性排斥作用，虽然气测渗透率可以达到低渗条件，但在进行流体润湿性、液体渗流规律等研究时，存在测试结果与真实岩心不一致的情况。由于现有人造砂岩岩心在研究渗流机理、酸化、压裂、射孔模拟等方面无法提供与真实岩心相类似的环境，因此，对上述几方面的研究受到一定制约。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，并提供一种不含人造胶类物质、孔隙结构与真实岩心一致、可用于高温高压试验的人造砂岩岩心。实现本专利技术目的所采用的技术方案为，一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心，由按重量百分比添加的如下原料：70～90％的骨架颗粒、3～10％的碳酸钙、2～5％的碳酸镁、0～3％的氧化亚铁、0～3％的氯化铝和5～15％的粘土矿物，在温度40～150℃、压力20～150MPa的条件下压制36～120小时而成，压制12～24小时后通过计量泵向岩心中循环注入模拟地层水用于模拟地层水的环境，模拟地层水中包含Mg2+、Ca2+、Na+、K+、CO32-、Cl-、OH-和SO42-，总矿化度为0.1～150g/L。人造砂岩岩心的制备方法为：将上述原料混合均匀，并在温度120～150℃、压力20～60MPa的条件下压制72～120小时。人造砂岩岩心的制备方法为：将上述原料混合均匀，并在温度120～150℃、压力120～150MPa的条件下压制48～120小时。人造砂岩岩心的制备方法为：将上述原料混合均匀，先在温度40～90℃、压力20～60MPa的条件下压制12～24小时，随后在温度120～150℃、压力60～150MPa的条件下压制24～96小时。所述骨架颗粒为粒度为16～18目、18～30目、30～32目，32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目、325～350目或350～400目的河砂。所述骨架颗粒由两种不同粒度的河砂按Ⅰ型河砂：Ⅱ型河砂＝8～15：1的体积比混合制成，Ⅰ型河砂的粒径为Ⅱ型河砂粒径的2～5倍，Ⅰ型河砂的粒度为16～18目、18～30目、30～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目或150～200目，Ⅱ型河砂的粒度为32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目、325～350目或350～400目。所述骨架颗粒由三种不同粒度的河砂按Ⅲ型河砂：Ⅳ型河砂：Ⅴ型河砂＝15～35：3～10：1～2的体积比混合制成，Ⅲ型河砂的粒径为Ⅳ型河砂粒径的2～5倍，Ⅳ型河砂的粒径为Ⅴ型河砂粒径的1～5倍，Ⅲ型河砂的粒度为16～18目、18～30目、30～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目或120～150目，Ⅳ型河砂的粒度为32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目或325～350目，Ⅴ型河砂的粒度为35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目、325～350目或350～400目。所述骨架颗粒由四种不同粒度的河砂按Ⅵ型河砂：Ⅶ型河砂：Ⅷ型河砂：Ⅸ型河砂＝30～50：5～20：2～10：1～2的体积比混合制成，Ⅵ型河砂的粒径为Ⅶ型河砂粒径的2～5倍，Ⅶ型河砂的粒径为Ⅷ型河砂粒径的1～5倍，Ⅷ型河砂的粒径为Ⅸ型河砂粒径的1-5倍，Ⅵ型河砂的粒度为16～18目、18～30目、30～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目或80～120目，Ⅶ型河砂的粒度为32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目或300～325目，Ⅷ型河砂的粒度为35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目或325～350目，Ⅸ型河砂的粒度为40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目、325～350目或350～400目。由上述技术方案可知，本专利技术提供了四种包含不同类型骨架颗粒的人造砂岩岩心，分别为：单粒径骨架颗粒岩心、双粒径骨架颗粒岩心、三粒径骨架颗粒岩心和四粒径骨架颗粒岩心，骨架颗粒粒度为16目至400目，即包括从粗砂、中砂、细砂到粉砂级别的所有地层砂岩种类，本专利技术通过对不同粒径骨架颗粒的体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心，至少包括骨架颗粒和粘土，其特征在于，该人造砂岩岩心由按重量百分比计的如下原料：70～90％的骨架颗粒、3～10％的碳酸钙、2～5％的碳酸镁、0～3％的氧化亚铁、0～3％的氯化铝和5～15％的粘土矿物，在模拟地层水的环境中以及温度40～150℃、压力20～150MPa的条件下压制36～120小时而成。

【技术特征摘要】
1.一种通用型非胶粘的人造砂岩岩心，至少包括骨架颗粒和粘土，其特征在于，该人造砂岩岩心由按重量百分比计的如下原料：70～90％的骨架颗粒、3～10％的碳酸钙、2～5％的碳酸镁、0～3％的氧化亚铁、0～3％的氯化铝和5～15％的粘土矿物，在模拟地层水的环境中以及温度40～150℃、压力20～150MPa的条件下压制36～120小时而成，压制12～24小时后通过计量泵向岩心中注入模拟地层水用于模拟地层水的环境，模拟地层水中包含Mg2+、Ca2+、Na+、K+、CO32-、Cl-、OH-和SO42-，总矿化度为0.1～150g/L。2.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于：所述粘土矿物为河砂采砂点处的粘土，粘土矿物的粒度不小于1500目。3.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于，人造砂岩岩心的制备方法为：将人造砂岩岩心的原料混合均匀，并在温度120～150℃、压力20～60MPa的条件下压制72～120小时。4.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于，人造砂岩岩心的制备方法为：将人造砂岩岩心的原料混合均匀，并在温度120～150℃、压力120～150MPa的条件下压制48～120小时。5.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于，人造砂岩岩心的制备方法为：将人造砂岩岩心的原料混合均匀，先在温度40～90℃、压力20～60MPa的条件下压制12～24小时，随后在温度120～150℃、压力60～150MPa的条件下压制24～96小时。6.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于：所述骨架颗粒为粒度为16～18目、18～30目、30～32目，32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目、150～200目、200～250目、250～300目、300～325目、325～350目或350～400目的河砂。7.根据权利要求1所述的通用型非胶粘的人造砂岩岩心，其特征在于：所述骨架颗粒由两种不同粒度的河砂按Ⅰ型河砂：Ⅱ型河砂＝8～15：1的体积比混合制成，Ⅰ型河砂的粒径为Ⅱ型河砂粒径的2～5倍，Ⅰ型河砂的粒度为16～18目、18～30目、30～35目、35～40目、40～50目、50～60目、60～70目、70～80目、80～120目、120～150目或150～200目，Ⅱ型河砂的粒度为32～35目、35～40目、40～50目、50～60目、...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘琳，李龙龙，王林明，袁晓蔷，毛园，高能，
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