本发明专利技术提供了一种裂缝型人工砂岩模型及其制作方法。所述方法包括如下步骤：(1)选取质量比为(4.5‑5.5):(2.8‑3.2):(0.9‑1.1):(0.9‑1.1)石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料；(2)将步骤(1)选取的石英砂、长石、高岭土和碳酸钠水溶液混合均匀得到基质材料；(3)将步骤(2)得到的基质材料与圆形可燃薄片逐层交替铺设得到铺设好的基质材料；(4)将步骤(3)得到的铺设好的基质材料加压成型得到模型粗坯；(5)将步骤(4)得到的模型粗坯高温烧结得到所述裂缝型人工砂岩模型。
【技术实现步骤摘要】
一种裂缝型人工砂岩模型及其制作方法
本专利技术涉及地震勘探
，尤其涉及一种裂缝型人工砂岩模型及其制作方法。
技术介绍
由于从天然岩石中得到的岩心通常不具有代表性，有些区块由于没有钻井无法取得岩心等原因，必须用参照天然岩石制作的人工岩心模型来进行地震物理模拟和相应的岩石物理实验。随着油气勘探的深入发展，对地震物理模拟和岩石物理实验提出了更高的要求，同时也促进了人工岩心制作的发展。从最早的构造岩心模型仅需考虑材料的纵波速度，逐渐发展到考虑材料的衰减和横波速度。然而，考虑材料的孔隙裂隙性质，仍显不足。目前裂隙型人工砂岩模型的制作中常用有机玻璃、硅橡胶、环氧树脂等近似裂隙介质，这些方法由于不具备真实的孔隙结构和裂缝空间，且无法真实的饱和流体，因此具有很大的局限性。而裂缝介质中地震波的传播和各向异性特征受到孔隙和流体的影响是不可忽略的，因此对于裂缝介质的岩石物理实验要求具有真实的孔隙和饱和流体状态的实验样品。1996年Rathor用环氧树脂胶结石英砂制作双孔隙人工砂岩进行了一次成功的实验，并观测到在高频条件下Hudson模型对于纵波速度的预测高于实际观测值，这验证了孔隙和裂缝内的流体流通对于地震波传播特征的重要影响。但是由于这种制作方法成功率低，且人工岩心的结构不够牢固，在此之后并没有关于裂隙介质岩石物理实验的进一步研究成果。2011年Tillotson等人利用碳酸钠与石英砂作为基质，利用在人工岩心中嵌入铝片的方法制作出了人工岩心，并研究了裂缝介质中横波受流体的影响，但是由于该方法尚未成熟，因此并不是一个稳定成熟的可以提供可靠的岩石物理实验样品的制作方法。因此，针对裂隙型人工砂岩模拟亟需一种稳定的能够充分反映地下含裂隙储层物理特性的制作方法，用以开展油气裂隙储层的地震物理模拟和岩石物理实验研究。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种裂缝型人工砂岩模型的制作方法，用以研制适合裂隙储层地震物理模拟和岩石物理实验的孔隙裂隙砂岩模型，从而实现对地下孔隙裂隙型储层的地震物理有效模拟。该方法考虑了人工砂岩模型材料的孔隙裂隙对于地震波速度和衰减的影响，有效模拟了真实的孔隙结构和裂缝空间，为进一步开展油气裂隙储层的地震物理模拟和岩石物理实验研究提供了技术基础。本专利技术的另一目的在于提供一种裂缝型人工砂岩模型。为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种裂缝型人工砂岩模型的制作方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)选取质量比为(4.5-5.5):(2.8-3.2):(0.9-1.1):(0.9-1.1)的石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料；(2)将步骤(1)选取的石英砂、长石、高岭土和碳酸钠水溶液混合均匀得到基质材料；(3)将步骤(2)得到的基质材料与圆形可燃薄片逐层交替铺设得到铺设好的基质材料；(4)将步骤(3)得到的铺设好的基质材料加压成型得到模型粗坯；(5)将步骤(4)得到的模型粗坯高温烧结得到所述裂缝型人工砂岩模型。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)选取的长石为200-300目的长石粉末，石英砂为200-300目的石英砂粉末，高岭土为1000-1200目的高岭土粉末。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)是选取质量比为5:3:1:1石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片的直径为3-6mm，厚度为0.04-0.10mm；铺设好的基质材料的横切面的面积为100-120cm2。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片为高温下可燃介质。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片为圆纸片、圆木片和圆布片中的一种或多种的组合。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)包括在将石英砂、长石、高岭土和碳酸钠混合过程中过80目筛，以将体积大的结块筛出，将筛出的结块粉碎后再返回搅拌，直至得到的基质材料均能通过80目筛。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)的碳酸钠水溶液的质量浓度为40wt％-50wt％。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(3)包括先按照40-60g/cm2称量基质材料均匀铺设于模具中，在上面铺设总面积为a×S的圆形可燃薄片，然后再在上面均匀铺设基质材料，以将基质材料和圆形可燃薄片逐层交替铺设在模具中；其中a为裂缝密度，S为模型的横截面积，并且，圆形可燃薄片面积为固定值s，每层铺设可燃薄片的数量N＝a×S/s。本专利技术所述裂缝密度指的是面密度，不同材料在加工过程中都可以制作成本专利技术所设定厚度的模型，在厚度一样的情况下，面密度也可以指体密度的大小，为获得相同裂缝密度只需要在制作模型的过程中保证添加薄片的个数一样、模型的大小一样即可。但在定义的过程中是利用面密度来定义的，可以通过公式转化成体密度，具体为：体密度＝面密度*薄片厚度*薄片铺设层数/模型高度，前提是每一层铺设的薄片数量一样多。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，铺设在模具中的基质材料横切面为矩形。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(3)中铺设的每层的基质材料厚度相同；铺设的每一层圆形可燃薄片的总面积相同。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(4)所述加压成型包括将步骤(3)得到的铺设好的基质材料在75-80KN的目标压力下保持1-2h。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(4)所述加压成型包括向步骤(3)得到的铺设好的基质材料施加压力，并以1.125-1.555KN/min的速度将压力升至目标压力。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(4)所述加压成型包括将步骤(3)得到的铺设好的基质材料在目标压力下保持压力1h后，以1.3KN/min的速度匀速将压力卸载到0。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(4)还包括将加压成型后模型粗坯静置24-30h，然后再进行高温烧结。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)包括将步骤(4)得到的模型粗坯在1100-1200℃下高温烧结2-4h得到所述裂缝型人工砂岩模型。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)包括将步骤(4)得到的模型粗坯经过预加热加热至400-500℃，然后再经过4.5-5.5h将温度升高至1100-1200℃，在该温度下保持2-4h，然后再降温至350-360℃，最后再自然降温至室温。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)在温度升高至1100-1200℃后，在该温度下保持3h。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)所述的预加热包括将步骤(4)得到的模型粗坯经过1.5-2.5h将温度由室温升至150-160℃，再经过10-12h将温度匀速升温至380-400℃，最后再经过2-3h将温度升温至400-500℃。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(5)将步骤(4)得到的模型粗坯在1100-1200℃下保持温度后，经本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种裂缝型人工砂岩模型的制作方法，其中，所述方法包括如下步骤：/n(1)选取质量比为(4.5-5.5):(2.8-3.2):(0.9-1.1):(0.9-1.1)石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料；/n(2)将步骤(1)选取的石英砂、长石、高岭土和碳酸钠水溶液混合均匀得到基质材料；/n(3)将步骤(2)得到的基质材料与圆形可燃薄片逐层交替铺设得到铺设好的基质材料；/n(4)将步骤(3)得到的铺设好的基质材料加压成型得到模型粗坯；/n(5)将步骤(4)得到的模型粗坯高温烧结得到所述裂缝型人工砂岩模型。/n
【技术特征摘要】
1.一种裂缝型人工砂岩模型的制作方法，其中，所述方法包括如下步骤：
(1)选取质量比为(4.5-5.5):(2.8-3.2):(0.9-1.1):(0.9-1.1)石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料；
(2)将步骤(1)选取的石英砂、长石、高岭土和碳酸钠水溶液混合均匀得到基质材料；
(3)将步骤(2)得到的基质材料与圆形可燃薄片逐层交替铺设得到铺设好的基质材料；
(4)将步骤(3)得到的铺设好的基质材料加压成型得到模型粗坯；
(5)将步骤(4)得到的模型粗坯高温烧结得到所述裂缝型人工砂岩模型。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(1)选取的长石为200-300目的长石粉末，石英砂为200-300目的石英砂粉末，高岭土为1000-1200目的高岭土粉末。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(1)是选取质量比为5:3:1:1石英砂、长石、高岭土、碳酸钠和圆形可燃薄片作为模型的制作材料。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片的直径为3-6mm，厚度为0.04-0.10mm；铺设好的基质材料的横切面的面积为100-120cm2。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片为高温下可燃的介质。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(1)的圆形可燃薄片为圆纸片、圆木片和圆布片中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(2)包括在将石英砂、长石、高岭土和碳酸钠混合过程中过80目筛，以将体积大的结块筛出，将筛出的结块粉碎后再返回搅拌，直至得到的基质材料均能通过80目筛。
8.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(2)的碳酸钠水溶液的质量浓度为40wt％-50wt％。
9.根据权利要求1所述的制作方法，其中，步骤(3)包括先按照40-60g/cm2称量基质材料均匀铺设于模具中，在上面铺设总面积为a×S的圆形可燃薄片，然后再在上面均匀铺设基质材料，以将基质材料和圆形可燃薄片逐层交替铺设在模具中；其中a为裂缝密度，S为模型的横截面积，并且，圆形可燃薄片面积为固定值s，每层铺设可燃薄片的数量N＝a×S/s。
10.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐中华，胡自多，王国庆，田彦灿，蒋春玲，韩令贺，刘巍，王磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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