一种地层岩样的制备方法、岩样及其模拟钻进观测方法技术

本发明专利技术涉及一种地层岩样的制备方法、岩样及其模拟钻进观测方法，所述各向异性地层岩样的制备方法，包括步骤：1)将一块岩石层体放入岩样制备模具中；2)称取覆膜砂并将其均匀地倒入岩样制备模具中；3)在所述覆膜砂层上放置另一块岩石层体；4)向所述制备模具中放入活塞式顶盖，对岩样制备模具的活塞式顶盖施压；5)将压实后的岩样及模具放入高温烤箱进行层间烧结，然后取出模具并等待模具冷却，打开活塞式顶盖；重复步骤2)至5)若干次，且每一次相比上次的烧结的温度和烧结的时间均减小。所述方法避免了原地钻取岩样在卸压及运输转移过程中的完整性被破坏或者力学性质的变化，同时节约研究成本。研究成本。研究成本。

【技术实现步骤摘要】
一种地层岩样的制备方法、岩样及其模拟钻进观测方法


[0001]本专利技术属于油气开采
，具体地，涉及各向异性地层岩样的制备方法、岩样及其模拟钻进观测方法。

技术介绍

[0002]世界范围内的油气资源绝大部分分布在沉积岩中，沉积岩在形成过程中由于不同地质时期的沉积环境或沉积作用变化，会沿着沉积方向产生层状构造，即层理。具备层理被看作是沉积岩的一个重要特征。在油气钻井过程中，层理性沉积岩非常普遍，而含有层理弱面的岩石具有应力和强度的各向异性，对钻井过程中的井壁稳定有着重要的影响，这主要是因为在井筒应力集中以及钻井液物性的影响下，不同地层段的井壁力学行为可能有较大差别。为了观察和研究这种影响，室内模拟是经济有效的方法之一。
[0003]目前，对于常规各向同性的均质地层的力学性质的室内研究往往采用原地钻取岩样或人工压制岩样来进行。而对于各向异性岩样，由于层理弱面的存在，原地钻取方式难以保证在卸压以及运输转移过程中岩样的完整性和力学性质不被破坏和影响。对于岩样的人工制备方式，如何获取导致应力各向异性的层理弱面将是一个难点，这制约了对层理性地层钻井过程中的井壁稳定这一重要问题的研究，而目前还没有针对室内制备各向异性地层岩样和观测钻井过程中井壁稳定状态的有效方法。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种各向异性地层岩样的制备方法，采用室内制备各向异性地层岩样，避免了原地钻取岩样在卸压及运输转移过程中的完整性被破坏或者力学性质的变化，同时节约研究成本。本专利技术的第二个目的提供了一种各向异性地层岩样。本专利技术的第三个目的提供了一种各向异性地层岩样的模拟钻进观测方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]本专利技术的一方面提供了一种各向异性地层岩样的制备方法，包括步骤：
[0007]1)将一块岩石层体放入岩样制备模具中；
[0008]2)称取质量为m的覆膜砂并将其均匀地倒入岩样制备模具中形成覆盖在所述岩石层体上的覆膜砂层；
[0009]3)在所述覆膜砂层上放置另一块岩石层体；
[0010]4)向所述制备模具中放入活塞式顶盖，对岩样制备模具的活塞式顶盖施压；
[0011]5)将压实后的岩样及模具放入高温烤箱进行层间烧结，然后取出模具并等待模具冷却，打开活塞式顶盖；
[0012]重复步骤2)至5)若干次，且每一次相比上次的烧结的温度和烧结的时间均减小，最终得到不同层间胶结强度的各向异性地层岩样。
[0013]进一步地，每一块所述岩石层体的尺寸大小相同。
[0014]进一步地，所述覆膜砂含有固定熔点的单一种类的酚醛树脂壳，不同的烧结温度
和烧结时间的条件下，所述覆膜砂的熔化程度不同，对应冷却后对相邻两个岩石层体的胶结强度也不同。
[0015]进一步地，所述活塞式顶盖的尺寸与所述岩样制备模具的内壁尺寸相匹配，所述活塞式顶盖沿所述岩样制备模具的内壁上下滑动。
[0016]进一步地，所述岩样制备模具还包括温度调节按钮，所述温度调节按钮可用于调节所述岩样压制模具内的烧结温度，每次烧结的温度均高于所述覆膜砂的熔点。
[0017]进一步地，所述岩石层体在所述岩样制备模具内可以呈任意倾斜角度堆叠，以模拟不同的地层倾角。
[0018]本专利技术的另一方面提供一种各向异性地层岩样，采用所述的各向异性地层岩样的制备方法制备获得。
[0019]进一步地，每一层所述覆膜砂形成一个层理弱面，多个所述层理弱面与相邻两侧的岩石层体之间的胶结强度由底层至顶层逐渐减小。
[0020]本专利技术的又要方面提供一种所述的各向异性地层岩样的模拟钻进观测方法，包括步骤：
[0021]使用岩石取心机对所述各向异性地层岩样进行取心并形成模拟井筒；
[0022]将取心得到的岩样放入真三轴实验机施加模拟地应力；
[0023]在模拟井筒中循环模拟钻井液；
[0024]将内窥镜伸入模拟井筒中，对井壁力学行为进行观察。
[0025]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0026]采用室内制备各向异性地层岩样的方法，避免了原地钻取岩样在卸压及运输转移过程中的完整性被破坏或者力学性质的变化，同时节约研究成本。
[0027]用烧结及冷却后的覆膜砂对各个岩石层体进行胶结，巧妙地模拟真实地层中导致应力各向异性的层理弱面。
[0028]试样制备的主要原料覆膜砂来源广泛，价格低廉；制备使用的装置均为岩石力学基础实验装置；制备过程简单易操作。
[0029]利用制备的各向异性地层岩样和岩石取心机实现了模拟地层和井筒的获取；在真三轴试验机内实现了模拟地应力的施加、模拟钻井液的循环；采用内窥镜对钻井过程中井壁的力学行为进行可视化观察，能够更加准确高效地对井壁稳定问题进行研究。
附图说明
[0030]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。
[0031]在附图中：
[0032]图1(a)是本专利技术提供的各向异性地层岩样的制备方法的第(2)步的状态图；图1(b)是各向异性地层岩样的制备方法的第(3)步的状态图；图1(c) 是各向异性地层岩样的制备方法的第(4)步的状态图；
[0033]图2是各向异性地层岩样的制备方法第1至第4次烧结后得到的各向异性岩样示意图；
[0034]图3是对各向异性岩样进行钻井取心的状态图；
[0035]图4是对筒壁的力学行为进行观测的状态图；
[0036]附图中各标记表示如下：
[0037]1‑
岩石层体、2
‑
覆膜砂、3
‑
岩样制备模具、4
‑
真三轴试验机、3
‑1‑
模具内腔、 3
‑2‑
活塞式顶盖、5
‑
恒温烤箱、6
‑
各向异性地层岩样、7
‑
岩石取心机、8
‑
水基模拟钻井液、9
‑
内窥镜、10
‑
模拟井壁、11
‑
模拟井筒，
具体实施方式
[0038]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0039]本专利技术的实施例提供了一种各向异性地层岩样的制备方法、各向异性地层岩样以及各向异性地层岩样的模拟钻进观测方法，采用室内制备各向异性地层岩样的方法，避免了原地钻取岩样在卸压及运输转移过程中的完整性被破坏或者力学性质的变化，同时节约研究成本。制备获得的各本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层岩样的制备方法，其特征在于，包括步骤：1)将一块岩石层体放入岩样制备模具中；2)称取覆膜砂并将其均匀地倒入岩样制备模具中形成覆盖在所述岩石层体上的覆膜砂层；3)在所述覆膜砂层上放置另一块岩石层体；4)向所述制备模具中放入活塞式顶盖，对岩样制备模具的活塞式顶盖施压；5)将压实后的岩样及模具放入高温烤箱进行层间烧结，然后取出模具并等待模具冷却，打开活塞式顶盖；重复步骤2)至5)若干次，且每一次相比上次的烧结的温度和烧结的时间均减小，最终得到不同层间胶结强度的各向异性地层岩样。2.根据权利要求1所述的地层岩样的制备方法，其特征在于，每一块所述岩石层体的尺寸大小相同。3.根据权利要求2所述的地层岩样的制备方法，其特征在于，所述覆膜砂含有固定熔点的单一种类的酚醛树脂壳，不同的烧结温度和烧结时间的条件下，所述覆膜砂的熔化程度不同，对应冷却后对相邻两个岩石层体的胶结强度也不同。4.根据权利要求3所述的地层岩样的制备方法，其特征在于，所述活塞式顶盖的尺寸与所述岩样制备模具的内壁尺寸相...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中，张兴全，吴怡，幸雪松，范白涛，谢仁军，邱浩，周颖娴，吴百烈，韩忠英，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：