一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法，属于新材料相关服务领域，具体涉及流体以及化学物质在多孔环境下的运动变化评价监测技术。本发明专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法包括：将玉米秸秆芯用甲酸铵溶液浸渍处理，冻干；将冻干后的玉米秸秆芯横放后端部封蜡，从侧向浸润正硅酸乙酯乙醇溶胶，水浴静置，弱酸性条件下形成凝胶，密封水浴静置老化；去除所述端部封蜡，去除表面凝胶，用三甲基氯硅烷溶液浸泡，高温干燥得到所述基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料。本发明专利技术制得的非均质岩心，利用天然的秸秆芯所特有的水运输通道构造轴线方向环境相似而径向方向空隙变化的特点，具有出色的天然岩心模拟效果。岩心模拟效果。岩心模拟效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料相关服务领域，涉及一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法，具体涉及流体以及化学物质在多孔环境下的运动变化评价监测技术。

技术介绍

[0002]油田化学领域，实验各类流体以及化学物质在多孔环境下的运动变化规律需要用到岩心。人造岩心可以克服取样成本高的问题，并且具备优秀的实验重复性。人造岩心通常有石英砂环氧树脂胶结、石英砂填砂管，石英砂磷酸铝胶结三种，石英砂环氧树脂胶结模型是目前应用最广泛的。
[0003]CN204532344U公开了一种人造岩心，由石英砂环氧树脂胶结而成，其包括横截面为方形的呈长条状的岩心本体，在所述岩心本体上沿其长度方向设有一盲孔，在所述盲孔内填充有石英砂，所述石英砂的粒径在35
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40目之间。CN102628761B公开了一种人造长岩心及其制备方法，该岩心由石英砂和胶结物组成，首先按照要求称量石英砂和胶结物，将其混合均匀并放入方形钢制模具中，经压力试验机压制并烘干，再经切割机割缝，最后经环氧树脂对割缝和岩心外观表面进行浇铸密封处理，得到渗透率1mD～10000mD岩心，割缝后岩心为长条形，长度200cm～3000cm，截面积为6.25cm2～144cm2，长条岩心总孔隙体积1000cm3～50000cm3。但是，此类人造岩心的共同点是各向同性的。在研究微小颗粒的滞留问题或流体的波及问题时，普通人造岩心的各向同性的特点无法反应出颗粒滞留和流体分布特点。
[0004]控制孔隙结构的相似性、添加黏土矿物、控制润湿性、在模型的制作过程中的温度、湿度及人为操作因素的影响如何降低，这些是人造岩心制备必须面对的问题。现有技术中，渗流特征评价中模拟的然岩心通常是水平方向渗流环境相似而垂直方向渗透能力和空隙度明显变化，这是由于沉积过程造成的岩心结构特点。由此，如何提供一种岩心材料，更好的模拟微小颗粒的滞留或流体的波及问题，对油田化学领域，实验各类流体以及化学物质在多孔环境下的运动变化规律研究有着重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于解决在研究微小颗粒的滞留问题或流体的波及问题时，普通人造岩心的各向同性的特点无法反应出颗粒滞留和流体分布特点的问题。
[0006]基于上述目的，本专利技术提供了一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法。
[0007]一方面，本专利技术涉及一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法，其包括：将玉米秸秆芯用甲酸铵溶液浸渍处理，冻干；将冻干后的玉米秸秆芯横放后端部封蜡，从侧向浸润正硅酸乙酯乙醇溶胶，弱酸性条件下，水浴静置形成凝胶后密封水浴静置老化；去除端部封蜡，去除表面凝胶，用三甲基氯硅烷溶液浸泡，高温干燥得到基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料。
[0008]进一步地，本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法中，正硅
酸乙酯乙醇溶胶的制备方法包括：将正硅酸乙酯乙醇溶液在碱性条件下进行水解，得到高度分散稳定的正硅酸乙酯乙醇溶胶。
[0009]进一步地，本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法中，以体积比计，正硅酸乙酯乙醇溶液中，以体积比计，正硅酸乙酯、乙醇、水的配比为(20～35):(50～65):(7～10)；正硅酸乙酯乙醇溶液的使用浓度为28～35wt％。
[0010]进一步地，本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法中，碱性条件为pH＝9～10；水解为20～50℃恒温水浴40～100min，搅拌转速为200～600r/min；具体地，选用质量浓度25～28％氨水溶液进行pH调节。
[0011]进一步地，本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法中，甲酸铵溶液的使用浓度为40wt％；弱酸性条件为pH＝6～7；水浴静置形成凝胶的温度为30～60℃；密封水浴静置老化温度为30～60℃，时间为1～5天；优选地，弱酸性条件为pH＝7；具体地，选用质量浓度10％乙酸进行pH调节。
[0012]进一步地，本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法中，三甲基氯硅烷溶液为使用正己烷稀释的三甲基氯硅烷溶液；以体积分数计，三甲基氯硅烷溶液的使用浓度为10％；三甲基氯硅烷溶液浸泡的浸泡时间为1～2天；去除表面凝胶为放置在无水乙醇中3h，重复3～5次；高温干燥温度为300～400℃，干燥时间为6～8h。
[0013]本专利技术为了更好地模拟径向渗流环境，选取玉米秸秆芯作为人造岩心主体。玉米秸秆芯中丰富的粗纤维和木质素等化学性质稳定，内部纤维形态特征能充分体现颗粒滞留问题。二氧化硅凝胶具有疏水亲油的特征以及密集的孔道结构，用以丰富玉米秸秆芯内部的骨架，再用三甲基氯硅烷溶液浸泡，改造骨架成部分疏水结构。本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料能够很好地反应出岩心内部的颗粒滞留问题和流体分布特点。由此，本专利技术进一步请求保护一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料，其采用上述方法制备；一种人造岩心其采用本专利技术提供的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料制备；以及该人造岩心在渗流特征评价监测中的应用，该人造岩心用于模拟径向渗流环境。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果或优点：
[0015]本专利技术公开了一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料及其制备方法，该非均质岩心材料通过使用天然玉米秸秆芯为原料，具有水运输通道构造轴线方向环境相似而径向方向空隙变化的特点；内部纤维形态结构以及二氧化硅凝胶造成的致密孔道，经改造得到部分疏水的骨架，能够很好地反应出石油开采时岩心内部的颗粒滞留问题和流体分布特点；本专利技术采用廉价的玉米秸秆作为原料能够减少非均质岩心材料的制备成本，且实现了玉米秸秆的回收资源化利用。
附图说明
[0016]图1为实施例1中所制备的非均质岩心材料的扫描电镜微观形貌图。
具体实施方式
[0017]下面，结合实施例对本专利技术的技术方案进行说明，但是，本专利技术并不限于下述的实施例。
[0018]实施例1
[0019]本实施例提供了一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备试验。
[0020](1)取200mL配置好的28wt％正硅酸乙酯乙醇溶液置于500mL三颈烧瓶中，向其中滴加25％氨水溶液至pH＝9，搭建好装置后置于50℃恒温水浴锅中，搅拌转速设置为200r/min，反应40min后，得到高度分散的稳定溶胶；以体积比计，依照正硅酸乙酯、乙醇、水的配比为20:50:7直接配成200mL 28wt％正硅酸乙酯乙醇溶液。
[0021](2)将玉米秸秆去除表皮后得到玉米秸秆芯，分为长度2cm、直径2.4cm的数份，称取100g固体甲酸铵溶解于150g水中，取一份玉米秸秆芯用配置好的甲酸铵溶液浸渍处理6h，放入真空冷冻干燥机进行冻干；甲酸铵溶液用量以完全浸没玉米秸秆芯为准。
[0022](3)将步骤(2)所得冻干后的秸秆芯横放，两端封蜡，从侧向浸润步骤(1)中得到的溶胶，加入浓度为10wt％乙酸调节pH至6，60℃恒温水浴静置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法，其特征在于，包括：将玉米秸秆芯用甲酸铵溶液浸渍处理，冻干；将冻干后的玉米秸秆芯横放后端部封蜡，从侧向浸润正硅酸乙酯乙醇溶胶，弱酸性条件下，水浴静置形成凝胶后密封水浴静置老化；去除所述端部封蜡，去除表面凝胶，用三甲基氯硅烷溶液浸泡，高温干燥得到所述基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料。2.根据权利要求1所述的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法，其特征在于，所述正硅酸乙酯乙醇溶胶的制备方法包括：将正硅酸乙酯乙醇溶液在碱性条件下进行水解，得到高度分散稳定的正硅酸乙酯乙醇溶胶。3.根据权利要求2所述的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法，其特征在于，以体积比计，所述正硅酸乙酯乙醇溶液中，以体积比计，正硅酸乙酯、乙醇、水的配比为(20～35):(50～65):(7～10)；所述正硅酸乙酯乙醇溶液的使用浓度为28～35wt％。4.根据权利要求2所述的基于玉米秸秆芯的非均质岩心材料的制备方法，其特征在于，所述碱性条件为pH＝9～10；所述水解为20～50℃恒温水浴40～100min，搅拌转速为200～600r/min。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志如，梅秋雨，王夏红，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：