一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及石油開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法。首先獲得目標(biāo)儲(chǔ)層段的礦物成分及比例、粒徑大小、地層水成分，選擇相對應(yīng)的原料。根據(jù)巖心所在地層的上覆巖石壓力確定壓制壓力，采用環(huán)氧樹脂膠結(jié)來制作巖心。獲得目標(biāo)儲(chǔ)層段巖心的孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和泊松比，賦予權(quán)重系數(shù)。對人造巖心的孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和泊松比參數(shù)進(jìn)行測定，比較與真實(shí)巖心各項(xiàng)參數(shù)相對誤差和總偏差度，如果偏差較大，調(diào)整壓制壓力和膠結(jié)物含量，直到巖心參數(shù)符合仿真要求為止。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法
本專利技術(shù)涉及石油開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法。
技術(shù)介紹
隨著常規(guī)油氣資源的可采儲(chǔ)量和新增探明儲(chǔ)量逐年遞減，石油科技工作者不得不將開發(fā)目標(biāo)轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣資源，其中就包括泥質(zhì)疏松砂巖油氣藏。與常規(guī)油氣藏相比，泥質(zhì)疏松砂巖油氣藏一般具有埋藏淺、疏松易散、壓實(shí)成巖作用差、粘土礦物含量高、滲透率不高、膠接強(qiáng)度較弱、原油黏度高等特征，常規(guī)注采工藝難以滿足生產(chǎn)需求，因此泥質(zhì)疏松砂巖油氣藏開發(fā)前往往需對其實(shí)施壓裂，通過在儲(chǔ)層產(chǎn)生裂縫，改善儲(chǔ)層油氣滲流能力，進(jìn)而提高油氣采收率。由于現(xiàn)場實(shí)踐需要相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究提供理論基礎(chǔ)，所以開展室內(nèi)壓裂模擬實(shí)驗(yàn)對現(xiàn)場壓裂各項(xiàng)參數(shù)優(yōu)化十分必要。物理模擬采用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕獮閹r心模型，而室內(nèi)實(shí)驗(yàn)需要大量巖心，由于天然巖心數(shù)量有限、體積小、取出難度大、成本高等限制，通常選用人造巖心來代替天然巖心進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提出一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法，以制作出可以滿足室內(nèi)壓裂模擬實(shí)驗(yàn)研究需求的巖心。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：按照目標(biāo)儲(chǔ)層段的礦物成分及比例、粒徑大小、地層水成分，篩分粒徑大小不同的石英砂顆粒，確定不同粒徑石英砂顆粒所占比例，確定粘土類型和比例，配置地層水，地層水的添加量控制在粘土質(zhì)量的25％～30％之間。實(shí)驗(yàn)中將環(huán)氧樹脂膠結(jié)物、粘土、石英砂和地層水按照配比攪拌混合均勻，填入壓制模具，在壓制模具的軸向上施加選定的壓制壓力進(jìn)行壓制10min以上，壓制壓力選擇該地層上覆巖層壓力。拆卸模具后的巖心常溫養(yǎng)護(hù)72h以上。獲得目標(biāo)儲(chǔ)層段巖心的孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和泊松比，根據(jù)壓裂中各參數(shù)所起的作用，給孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度、泊松比分別賦予0.1、0.3、0.2、0.2、0.2的權(quán)重系數(shù)，由加權(quán)公式可計(jì)算天然巖心和人造巖心總偏差度。設(shè)置人造巖心和天然巖心每個(gè)參數(shù)的相對誤差值不高于10％，總偏差度不高于5％。若人造巖心符合以上標(biāo)準(zhǔn)，即認(rèn)為配制達(dá)到仿真要求；若人造巖心不符合以上標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)整人造巖心的膠結(jié)物比例和壓制壓力重新制作人造巖心，直到人造巖心符合仿真要求為止。本專利技術(shù)的有益效果是：針對室內(nèi)壓裂模擬實(shí)驗(yàn)，確定巖心各個(gè)參數(shù)的權(quán)重，確保人造巖心與天然巖心的偏差度較小。分析天然巖心礦物成分，使人造巖心礦物成分和其相似，且制作方法簡單易操作，巖心重復(fù)性優(yōu)良、可對比性好。25％～30％的地層水添加量既可以避免水分過多引起的壓制過程中部分水帶著膠結(jié)劑被擠出，又可以避免水分過少引起的巖心拆模時(shí)易斷裂。附圖說明圖1是本專利技術(shù)一種實(shí)施方式所提供的巖心制作方法的步驟流程圖具體實(shí)施方式為了使本
的人員更好地理解本專利技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本專利技術(shù)中的實(shí)例對方案進(jìn)行清楚、完整地描述。選擇石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)人造巖心制作方法，獲得X井泥質(zhì)疏松砂巖巖心中石英砂占72％，伊利石占13％，蒙脫石占7％，高嶺石、綠泥石共占2％，鈉長石、鉀長石、斜長石共占2％，方解石、白云石、菱鐵礦共占3％，石英砂粒度<0.1mm的占20％，0.1～0.38mm的占70％，0.38～0.83mm的占10％，地層水中主要元素KCl為10.7g/L，MgCl2為1.4g/L，CaCl2為0.4g/L，Na2SO4為1.4g/L。按性質(zhì)相似，把鈉長石、鉀長石、斜長石歸到石英砂共占75％，伊利石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石歸到粘土共占22％，把方解石、白云石、菱鐵礦歸到膠結(jié)物共占3％，即石英砂、粘土、環(huán)氧樹脂質(zhì)量比值為75：22：3，人造巖心選用粘土為伊利石和蒙脫石，伊利石占粘土的65％，蒙脫石占粘土的35％，人造巖心中石英砂目數(shù)150、目數(shù)40、目數(shù)20的分別占20％、70％、10％。按地層水離子種類及含量配置與實(shí)際地層相似的仿真地層水，即每升水中加入10.7g的KCl固體、1.4g的MgCl2固體、0.4g的CaCl2固體、1.4g的Na2SO4固體。獲得該巖心所在地層段深度為700m，計(jì)算得其上覆巖層壓力為14.7MPa。將制作巖心所需的石英砂、粘土依次倒入攪拌杯，加入一定量的地層水(粘土質(zhì)量的25％)后，將攪拌杯放在小型攪拌機(jī)上攪拌。將環(huán)氧樹脂(EP-44)、配套的固化劑及偶聯(lián)劑按1:1:1混合調(diào)配，并溶于酒精中，其質(zhì)量比混合物：酒精＝3:1。往攪拌杯中倒入稀釋后的膠結(jié)物，攪拌至粘土、石英砂、膠結(jié)物和地層水均勻分布。將攪伴均勻的粘土—石英砂—膠結(jié)物的混合物填入壓制模具，在壓制模具的軸向上施加選定的壓制壓力進(jìn)行壓制10min。拆卸模具后的巖心常溫養(yǎng)護(hù)72h。測出X井泥質(zhì)疏松砂巖儲(chǔ)層段巖心的物性和力學(xué)參數(shù)作為人造泥質(zhì)疏松砂巖巖心物性和力學(xué)參數(shù)大小，即孔隙度24.4％，滲透率27.0×10-3μm2，楊氏模量440MPa，單軸抗壓強(qiáng)度6MPa，泊松比0.31。初次選定初始壓制壓力為14.7MPa，初次選定石英砂：粘土：膠結(jié)物＝75：22：3制作人造巖心C1，測得巖心C1孔隙度26.02％，滲透率124.4×10-3μm2，楊氏模量215.1MPa，單軸抗壓強(qiáng)度2.55MPa，泊松比0.3957。與實(shí)際巖心各項(xiàng)參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，巖心C1的孔隙度在誤差范圍內(nèi)，滲透率和泊松比比實(shí)際巖心大，單軸抗壓強(qiáng)度和楊氏模量比實(shí)際巖心小，總偏差度大于5％，判斷應(yīng)該增大壓制壓力。調(diào)整壓制壓力為20MPa，石英砂：粘土：膠結(jié)物＝75：22：3制作人造巖心C2，測得巖心C2孔隙度25.5％，滲透率83.7×10-3μm2，楊氏模量241.2MPa，單軸抗壓強(qiáng)度3.19MPa，泊松比0.3834。與實(shí)際巖心各項(xiàng)參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，C1巖心的孔隙度在誤差范圍內(nèi)，滲透率和泊松比比實(shí)際巖心大，單軸抗壓強(qiáng)度和楊氏模量比實(shí)際巖心小，總偏差度大于5％，分析認(rèn)為膠結(jié)物含量過小導(dǎo)致巖心C1和巖心C2均與實(shí)際巖心參數(shù)均有較大差異，判斷應(yīng)該增大膠結(jié)物的含量。壓制壓力為20MPa，調(diào)整粘土：石英砂：粘土：膠結(jié)物＝75：22：4制作人造巖心C3，孔隙度22.12％，滲透率13.6×10-3μm2，楊氏模量703.2MPa，單軸抗壓強(qiáng)度10.61MPa，泊松比0.2691。與實(shí)際巖心各項(xiàng)參數(shù)對比發(fā)現(xiàn)，C3巖心的孔隙度在誤差范圍內(nèi)，滲透率和泊松比比實(shí)際巖心小，單軸抗壓強(qiáng)度和楊氏模量比實(shí)際巖心大，總偏差度大于5％，判斷應(yīng)該減小膠結(jié)物的含量。壓制壓力為20MPa，調(diào)整石英砂：粘土：膠結(jié)物＝75：22：3.5，制作人造巖心C4，孔隙度23.28％，滲透率27.4×10-3μm2，楊氏模量463.3MPa，單軸抗壓強(qiáng)度6.46MPa，泊松比0.3294。利用數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到C4巖心的孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度、泊松比與實(shí)際巖心的相對誤差值分別為4.59％、1.48％、5.30％、7.66％、6.26％，均小于10％，總偏差度為4.75％，小于5％，判斷該巖心符合仿真要求。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法，主要包括：原料的選取，巖心的制作，各參數(shù)權(quán)重賦予，壓制壓力和膠結(jié)物含量的調(diào)整，其特征在于：選石英砂和伊利石、蒙脫石作為巖心的骨架材料，環(huán)氧樹脂膠結(jié)，使用仿真地層水，采用孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和泊松比作為室內(nèi)模擬壓裂巖心的評價(jià)參數(shù)，根據(jù)人造巖心和實(shí)際巖心參數(shù)誤差判斷人造巖心是否達(dá)到仿真要求。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法，主要包括：原料的選取，巖心的制作，各參數(shù)權(quán)重賦予，壓制壓力和膠結(jié)物含量的調(diào)整，其特征在于：選石英砂和伊利石、蒙脫石作為巖心的骨架材料，環(huán)氧樹脂膠結(jié)，使用仿真地層水，采用孔隙度、滲透率、楊氏模量、單軸抗壓強(qiáng)度和泊松比作為室內(nèi)模擬壓裂巖心的評價(jià)參數(shù)，根據(jù)人造巖心和實(shí)際巖心參數(shù)誤差判斷人造巖心是否達(dá)到仿真要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法，其特征在于：環(huán)氧樹脂添加量以實(shí)際巖心中膠結(jié)物含量為初始值，根據(jù)人造巖心的物性參數(shù)和力學(xué)參數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥質(zhì)疏松砂巖巖心制作方法，其特征在于：參照實(shí)際地層水離子總數(shù)及主要離子類型配比仿真地層水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種泥質(zhì)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張衛(wèi)東，楊琛，王緒性，朱躍成，關(guān)旭輝，渠源瀚，
申請(專利權(quán))人：中國石油大學(xué)華東，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37