用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，其涉及地热工程实验领域，包括以下步骤：将纱布裁剪成小块并团成预设直径的纱布团；将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料分别放置于加热箱中进行预热；预热完成以后，将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料和纱布团根据第一预设配比装入容器中并进行混合形成胶砂混合物，在所述环氧树脂AB胶未出现明显固化前完成混合均匀；等等。本申请能够制作具有兼顾孔隙度、渗透率、导热系数、抗张强度和抗压强度的非均质岩样的模拟地层，以应用于室内地热试验中，从而进一步提高试验结果的精度。

【技术实现步骤摘要】
用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法
本专利技术涉及地热工程实验领域，特别涉及一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法。
技术介绍
现代工业中，经常采用室内试验模拟实际问题的方法来降低工程成本，促进生产高效、安全进行。在涉及到地层的相关研究中，岩样对试验最终结果起着决定性作用。常用岩样主要来源有工程现场获取和人工制备两种途径。其中，现场岩样成本较高，获取困难，目前地层岩样一般采用钻井取芯的方法获取，该过程需浪费大量的人力、物力和财力，并且所获取岩样受井筒直径限制体积通常较小，导致其难以大规模应用于试验研究。与之相比，人工制备岩样成本低，但用常规手段制作的岩样多为均质岩样，用其来进行模拟，试验结果与实际情况吻合度较现场岩样模拟结果差。随着地层测试技术的发展，例如石油行业的测井和试井等技术，运用人工制备岩样与实际地层岩样进行试验获得的模拟结果差别正逐步减小。人工岩样制作方法为采用人工或液压机等将混合的固体颗粒(石英砂)、胶黏剂(环氧树脂AB胶)及其它成分压制成具有一定形状的固体。人工制备的岩样孔隙度、渗透率、导热系数、抗张强度和抗压强度等物性参数比较较为稳定，处于一个比较小的范围内。因此，现有人工制备的岩样多为均质岩样，是为了简化试验所作的理想化处理。而实际地层在形成中由于经历了沉积、成岩及后期构造作用的综合影响，其空间分布及内部各种属性都存在极不均匀的变化，所以具有非均质岩样的模拟地层更符合地层实际状况。近年兴起的3D打印技术可以做非均质岩心，但是该方法制作成本高、维护成本高、周期长，一般适用于小尺度岩心如数字岩心，并不适用于大尺度试验岩心，另外对操作人员的技术要求高。因此需要提出新型高效、低成本的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，其能够制作具有兼顾孔隙度、渗透率、导热系数、抗张强度和抗压强度的非均质岩样的模拟地层，以应用于室内地热试验中，从而进一步提高试验结果的精度。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，包括以下步骤：将纱布裁剪成小块并团成预设直径的纱布团；将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料分别放置于加热箱中进行预热；预热完成以后，将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料和纱布团根据第一预设配比装入容器中并进行混合形成胶砂混合物，在所述环氧树脂AB胶未出现明显固化前完成混合均匀；将所述胶砂混合物分层铺于第一模具内，每铺一层所述胶砂混合物，就将该层所述胶砂混合物进行压实操作，在所述胶砂混合物分层铺于第一模具中的过程中，将用来模拟实际地层中的井的圆管放在胶砂混合物当中固定，并继续填充胶砂混合物直至填满第一模具，在第一模具中形成由多个岩样块构成的岩样，至少部分所述岩样块之间通过所述圆管串联在一起，由所述圆管串联在一起的所述岩样块之间具有间距；将压实后装有所述胶砂混合物和圆管的第一模具放置于阴凉干燥处，静置满足要求的时间后将第一模具拆开得到一定导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的岩样；取所述岩样中的一个岩样块进行物性测试得到导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的数值；将水泥灰、石英砂和清水按照第二预设配比进行配比并混合均匀形成水泥；在第二模具的特定位置放置已经制作完成的由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，并将具有圆管按照预设要求形状进行布置以模拟不同类型的井型；将所述水泥倒入所述第二模具中，使得所述水泥淹没过由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，再插入振动器在不同位置进行振动；将具有水泥的所述第二模具放置于阴凉位置，并采用清水覆盖表面的方式对其进行养护，满足要求时间后拆掉第二模具，具有非均质岩样的模拟地层制作完成。优选地，将圆管的侧壁与岩样的接触处具有开孔以模拟实际井眼射孔的工况。优选地，将具有圆管按照预设要求形状进行布置以模拟不同类型的井型，井型包括：直井、斜井、U型井、大位移井和多分支井。优选地，利用两个相同的所述第一模具制作两个相同的岩样，其中一个岩样用于制作模拟地层，另一个岩样用于测量岩样的物性测试。优选地，所述岩样中的岩样块的形状至少包括以下之一：立方体，长方体，椭球体，球体。优选地，所述纱布团的预设直径在5mm至30mm之间。优选地，制作岩样的石英砂的目数在10目至20目之间，制作岩样中的纱布团、石英砂、环氧树脂AB胶的质量比范围在1:50:100-5:50:100之间；所述环氧树脂AB胶中环氧树脂A胶与B胶混合比例为1:1。优选地，当模拟的井型为U型井时，将圆管弯折呈U型；当模拟的井型为直井时，将圆管呈竖直状；当模拟的井型为斜井时，将圆管呈倾斜状态；当模拟的井型为多分支井时，将多个圆管呈交叉状；当模拟的井型为大位移井时，将圆管呈弯曲状。优选地，将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料分别放置于加热箱中进行预热至70度至75度。优选地，在所述第一模具的内侧壁粘贴透明胶布，再将所述胶砂混合物分层铺于所述第一模具内。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：1、具有非均质岩样的模拟地层制作速度快、效率高、成本低。使用石英砂、纱布团、导热原料和环氧树脂AB胶混合制作岩样可以在短时间内完全固化，一般可以达到2至3天内，且此过程中不需要维护工作，如此大大提高了制作效率，减少了试验准备时间。与3D打印等高精度方法相比，制作成本低，周期短，对操作人员技术要求不高，后期维护简单。2、制作出的非均质岩样可调节性强。可以采用本申请的方法制作不同物性、形状和尺度的岩样，利用不同类型的石英砂(目数、形状、强度、材料等)、不同类型的导热原料、不同的环氧树脂AB胶(胶的比例、用量等)，不同直径和数量的纱布团，四者以不同的形式组合可以制作不同物性(导热系数、孔隙度、渗透率、抗拉强度、抗压强度等)的岩样；另外可以改用不同的第一模具，从而制作不同尺寸和形状的岩样。3、本申请中的用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法推广性强。除在地热试验领域，在油气、污染物埋藏和CO2埋藏等地下工程领域的试验研究也可应用，本专利技术提出的模拟地层的制作方法可以作为以上研究的试验材料基础。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将纱布裁剪成小块并团成预设直径的纱布团；/n将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料分别放置于加热箱中进行预热；/n预热完成以后，将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料和纱布团根据第一预设配比装入容器中并进行混合形成胶砂混合物，在所述环氧树脂AB胶未出现明显固化前完成混合均匀；/n将所述胶砂混合物分层铺于第一模具内，每铺一层所述胶砂混合物，就将该层所述胶砂混合物进行压实操作，在所述胶砂混合物分层铺于第一模具中的过程中，将用来模拟实际地层中的井的圆管放在胶砂混合物当中固定，并继续填充胶砂混合物直至填满第一模具，在第一模具中形成由多个岩样块构成的岩样，至少部分所述岩样块之间通过所述圆管串联在一起，由所述圆管串联在一起的所述岩样块之间具有间距；/n将压实后装有所述胶砂混合物和圆管的第一模具放置于阴凉干燥处，静置满足要求的时间后将第一模具拆开得到一定导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的岩样；/n取所述岩样中的一个岩样块进行物性测试得到导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的数值；/n将水泥灰、石英砂和清水按照第二预设配比进行配比并混合均匀形成水泥；/n在第二模具的特定位置放置已经制作完成的由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，并将具有圆管按照预设要求形状进行布置以模拟不同类型的井型；/n将所述水泥倒入所述第二模具中，使得所述水泥淹没过由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，再插入振动器在不同位置进行振动；/n将具有水泥的所述第二模具放置于阴凉位置，并采用清水覆盖表面的方式对其进行养护，满足要求时间后拆掉第二模具，具有非均质岩样的模拟地层制作完成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将纱布裁剪成小块并团成预设直径的纱布团；
将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料分别放置于加热箱中进行预热；
预热完成以后，将石英砂、环氧树脂AB胶、导热原料和纱布团根据第一预设配比装入容器中并进行混合形成胶砂混合物，在所述环氧树脂AB胶未出现明显固化前完成混合均匀；
将所述胶砂混合物分层铺于第一模具内，每铺一层所述胶砂混合物，就将该层所述胶砂混合物进行压实操作，在所述胶砂混合物分层铺于第一模具中的过程中，将用来模拟实际地层中的井的圆管放在胶砂混合物当中固定，并继续填充胶砂混合物直至填满第一模具，在第一模具中形成由多个岩样块构成的岩样，至少部分所述岩样块之间通过所述圆管串联在一起，由所述圆管串联在一起的所述岩样块之间具有间距；
将压实后装有所述胶砂混合物和圆管的第一模具放置于阴凉干燥处，静置满足要求的时间后将第一模具拆开得到一定导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的岩样；
取所述岩样中的一个岩样块进行物性测试得到导热系数、孔隙度、渗透率、抗张强度和抗压强度的数值；
将水泥灰、石英砂和清水按照第二预设配比进行配比并混合均匀形成水泥；
在第二模具的特定位置放置已经制作完成的由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，并将具有圆管按照预设要求形状进行布置以模拟不同类型的井型；
将所述水泥倒入所述第二模具中，使得所述水泥淹没过由所述圆管串联在一起的所述岩样块和多个独立的岩样块，再插入振动器在不同位置进行振动；
将具有水泥的所述第二模具放置于阴凉位置，并采用清水覆盖表面的方式对其进行养护，满足要求时间后拆掉第二模具，具有非均质岩样的模拟地层制作完成。


2.根据权利要求1所述的用于地热试验的具有非均质岩样的模拟地层的制作方法，其特征在于，将圆管的侧壁与岩样的接触处具有开孔以模拟实际井眼射孔的工况。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋先知，宋国锋，李根生，黄中伟，盛茂，张逸群，许富强，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11