一种人工煤心标准试件的制作方法技术

本发明专利技术属于制备人工煤心标准试件的技术领域，特别涉及一种人工煤心标准试件的制作方法。包括以下步骤：1)制备所需粒度的煤颗粒；2)选择地层水或标准盐水作为粘结剂；3)将煤颗粒和粘结剂按一定配比混合均匀；4)将混合均匀的样品分多次放进煤心模具中，每加入一次样品进行一次压实；5)匀速加压至预设的压力保持压力不变；6)预设的压力保持一定时间后，卸下煤心模具；7)将压制好的煤心两端放上导流垫块进行封装。本发明专利技术制备的人工煤心，其渗透率参数稳定、重复性较好，为渗流实验的评价提供可靠的依据和手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人工煤心标准试件制备的
，特别涉及一种人工煤心标准试件的制作方法。
技术介绍
在煤层气勘探开发
，为评价煤储层以及钻井过程中钻井液、完井液和压裂过程中压裂液对储层伤害程度会进行一系列的评价试验。在实验中，为能够模拟真实煤层研究煤层特征，以便高效开发煤层气，需要依赖人造煤心。目前，在进行疏松煤层的储层敏感性评价实验时也必须用到人工煤心，而现有的人工煤心制备模具体型较大、操作繁琐，故障率相对较高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种人工煤心标准试件的制作方法。该方法所制作的人工煤心可用于评价和优选压裂液配方。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种人工煤心标准试件的制作方法，所述方法包括以下步骤：1)选择煤样，制备成所需粒度的煤颗粒；2)选择地层水或标准盐水作为粘结剂；3)将步骤1)中的煤颗粒和步骤2)中的粘结剂按一定配比混合均匀；4)将步骤3)中的混合均匀的样品分多次放进煤心模具中，每加入一次混合均匀的样品进行一次压实；5)完成步骤4)后，匀速加压至预设的压力保持压力不变；6)预设的压力保持一定时间后，卸下煤心模具；7)打开煤心模具，将压制好的煤心两端放上导流垫块进行封装。在步骤1)中，煤颗粒的粒度为40目-70目。在步骤3)中，将2g～3g粘结剂分次加入到20g的煤颗粒中，再用玻璃棒充分搅拌。在步骤4)中，每加入一次样品后放入上压头进行预压制，预压制采用5MPa压力进行，预压制时间为2min。在步骤5)中，预压制完成后在2min内匀速加压至35MPa；在步骤6)中，保持10min后打开煤心模具，取出人工煤心。所述煤心模具包括上压头、下压头、刚性模具及封装套管，其中封装套管固定于刚性模具内、并且位于所述上压头和下压头之间，所述封装套管用于填充煤颗粒，所述下压头为阶梯轴，其上部插设于封装套管内，所述上压头在封装套管内可沿轴向上下滑动，完成对封装套管内煤颗粒的冲压作业。所述刚性模具包括第一半模具、第二半模具及螺栓，所述第一半模具和第二半模具的配合面上沿轴向均设有等径的半圆形凹槽，所述第一半模和第二半模扣合后，两个半圆形凹槽围合成圆柱形空腔，所述第一半模和第二半模通过定位销定位、并且通过螺栓固定连接。所述第一半模具和第二半模具的配合面上，在半圆形凹槽的两侧均设有螺栓孔和定位孔，所述第一半模具和第二半模具扣合后通过插设于定位孔内的定位销定位，所述螺栓依次穿过第一半模具和第二半模具上相对应的螺栓孔、并通过螺母紧固。所述煤心模具进一步包括两个导流垫块，两个导流垫块设置于封装套管的两端，用于对压制好的煤心进行封装。所述封装套管采用PVC管，所述上压头、下压头及导流垫块的材料均采用不锈钢材质。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术所采用的模具结构，简洁、便于操作，所制备的人工煤心可用于储层敏感性评价、压裂液伤害性能评价等。2.本专利技术采用快速拆装模具，操作简便、制样周期较短、易于维护。3.本专利技术可用于不同直径的人工煤心的制备，用本专利技术制作的人工煤心，在进行样品储层敏感性评价时重复性良好，弥补了传统方法制备的人工煤心重复性差的不足。附图说明图1为本专利技术中煤心模具的结构示意图；图2为本专利技术中刚性模具的结构示意图；图3为本专利技术中刚性模具的轴测图；图4为本专利技术中第一半模具的结构示意图；图5为通过本专利技术完成的人工煤心标准试件的结构示意图。图中：1为上压头，2为下压头，3为刚性模具，31为第一半模具，32为第二半模具，33为螺栓孔，34为圆柱形腔体，35为定位孔，4为封装套管，5为螺栓，6为导流垫块，7为定位销，8为螺母，9为煤心，10为胶套。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供的一种人工煤心标准试件的制作方法，所述方法包括以下步骤：1)选择煤样，制备成所需粒度的煤颗粒；2)选择地层水或标准盐水作为粘结剂；3)将步骤1)中的煤颗粒和步骤2)中的粘结剂按一定配比混合均匀；4)将步骤3)中的混合均匀的样品分多次放进煤心模具中，每加入一次混合均匀的样品进行一次压实；5)完成步骤4)后，匀速加压至预设的压力保持压力不变；6)预设的压力保持一定时间后，卸下煤心模具；7)打开煤心模具，将压制好的煤心两端放上导流垫块进行封装。如图1所示，所述煤心模具包括上压头1、下压头2、刚性模具3及封装套管4，其中封装套管4固定于刚性模具3内、并且位于所述上压头1和下压头2之间，所述封装套管4用于填充煤颗粒。所述下压头2为阶梯轴，其上部插设于封装套管4内。所述上压头1与封装套管4为间隙配合，所述上压头1在封装套管4内可沿轴向上下滑动，完成对封装套管4内煤颗粒的冲压作业。如图3所示，所述刚性模具3的内部设有圆柱形空腔34，所述封装套管4容置于该圆柱形空腔34内。所述下压头2的下部容置于刚性模具3的圆柱形空腔34内，并且为间隙配合。如图2-4所示，所述刚性模具3包括第一半模具31、第二半模具32及螺栓5，所述第一半模具31和第二半模具32的配合面上沿轴向均设有等径的半圆形凹槽，所述第一半模具31和第二半模具32扣合后两个半圆形凹槽围合成圆柱形空腔34，所述第一半模具31和第二半模具32通过螺栓5固定连接。进一步地，所述第一半模具31和第二半模具32的配合面上，在半圆形凹槽的两侧均设有定位孔35和螺栓孔33，所述第一半模具31和第二半模具32扣合后通过插设于定位孔35内的定位销7定位，所述螺栓5依次穿过第一半模具31和第二半模具32上相对应的螺栓孔33、并通过螺母8紧固。本专利技术的一实施例中，所述第一半模具31和第二半模具32的配合面上，在半圆形凹槽的两侧均设有一个定位孔35和三个螺栓孔33，所述所述第一半模具31和第二半模3具2扣合后通过两个定位销7定位，六个所述螺栓5固定连接。所述封装套管4采用PVC管，所述下压头2的下部外侧套设有胶套10。所述模具进一步包括两个导流垫块6，两个导流垫块6设置于封装套管4的两端，用于对压制好的煤心进行封装。所述的导流垫块6嵌设于煤心9内、并且与封装套管4的配合方式为间隙配合，如图5所示。所述上压头1、下压头2及导流垫块6的材料均采用不锈钢材质。本实施例中，采用316不锈钢。利用所述煤心模具制备人工煤心标准试件的方法，包括以下几个步骤：1).选择具有代表性的煤样去除表面的氧化部分后制备成所需粒度的煤颗粒。煤样的选择尽可能选择煤层中部的样品，非新鲜煤样应将表面的氧化部分去除。用机械(如：鄂式破碎机等)或手工(研钵等)方法将煤样破碎至40目-70目。2).优先选择所选样品储层的地层水作为粘结剂，如所选样品储层的地层水可自行配置标准盐水作为粘结剂。如无足够的地层水也可依据地层水的水质分析数据(地层水的各离子含量)配制相同矿化度的实验流体代替地层水。或者配制成标准盐水(质量分数：2.0％KCL+5.5％NaCL+0.45％MgCL2+0.55％CaCL2)代替地层水。3).将称好的40目-70目煤样置于烧杯中，并将2g～3g粘结剂分次加入到约20g的煤样中，再用玻璃棒充分搅拌。4).首先将第一半模具31和第二半模具32用螺栓5固定好并垂直放置，然后将金属下压头、密封套管4(PVC管)依次放入，再将充分搅拌后的煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)选择煤样，制备成所需粒度的煤颗粒；2)选择地层水或标准盐水作为粘结剂；3)将步骤1)中的煤颗粒和步骤2)中的粘结剂按一定配比混合均匀；4)将步骤3)中的混合均匀的样品分多次放进煤心模具中，每加入一次混合均匀的样品进行一次压实；5)完成步骤4)后，匀速加压至预设的压力保持压力不变；6)预设的压力保持一定时间后，卸下煤心模具；7)打开煤心模具，将压制好的煤心两端放上导流垫块(6)进行封装。

【技术特征摘要】
1.一种人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)选择煤样，制备成所需粒度的煤颗粒；2)选择地层水或标准盐水作为粘结剂；3)将步骤1)中的煤颗粒和步骤2)中的粘结剂按一定配比混合均匀；4)将步骤3)中的混合均匀的样品分多次放进煤心模具中，每加入一次混合均匀的样品进行一次压实；5)完成步骤4)后，匀速加压至预设的压力保持压力不变；6)预设的压力保持一定时间后，卸下煤心模具；7)打开煤心模具，将压制好的煤心两端放上导流垫块(6)进行封装。2.根据权利要求1所述的人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，在步骤1)中，煤颗粒的粒度为40目-70目。3.根据权利要求1所述的人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，在步骤3)中，将2g～3g粘结剂分次加入到20g的煤颗粒中，再用玻璃棒充分搅拌。4.根据权利要求1所述的人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，在步骤4)中，每加入一次样品后放入上压头进行预压制，预压制采用5MPa压力进行，预压制时间为2min。5.根据权利要求1所述的人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，在步骤5)中，预压制完成后在2min内匀速加压至35MPa；在步骤6)中，保持10min后打开煤心模具，取出人工煤心。6.根据权利要求1所述的人工煤心标准试件的制作方法，其特征在于，所述煤心模具包括上压头(1)、下压头(2)、刚性模具(3)及封装套管(4)，其中封装套管(4)固定于刚性模具(3)内、并且位于所述上压头(1)和下压头(2)之间，所述封装套管(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雄，梁为，朱学光，马良，徐博瑞，黄伟强，成前辉，魏振吉，侯厶靖，
申请(专利权)人：中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司，中石油煤层气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11