裂縫性儲層模型的製備方法
2023-05-28 05:26:46
裂縫性儲層模型的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種裂縫性儲層模型的製備方法，包括：S1：選取巖心樣品；S2：將選取的巖心樣品切成第一巖樣和第二巖樣；S3：將第一巖樣剖面垂直向上，在其剖面上放置至少一個的用於模擬裂縫的支撐件，通過控制所述支撐件的厚度，以獲取具有不同裂縫開度的巖心；S4：將第二巖樣置於所述第一巖樣上，並剖面相對地對接；S5：將所述第一巖樣和所述第二巖樣綑紮固定，以獲得裂縫性儲層模型。本發明所述的裂縫性儲層模型的製備方法，通過控制裂縫的開度，從而為裂縫性儲層實驗提供具有不同數量等級裂縫開度的裂縫性儲層模型。
【專利說明】裂縫性儲層模型的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種油氣田開發巖心實驗技術，特別涉及一種裂縫性儲層模型的製備方法。
【背景技術】
[0002]在油氣田勘探開發過程中，通常需要按地層層位和深度，開展鑽進，向井內下入取心工具，以鑽取出巖心樣品。所述鑽取出的巖心樣品是了解地下地層和含礦特徵最直觀、最重要的實物地質資料。
[0003]當取得巖心樣品後根據需要進行相應地製作，從而為例如裂縫性油氣藏油水、氣水相滲實驗、裂縫-孔隙型氣藏供氣機理實驗、裂縫性底水氣藏水侵的物理模擬實驗等裂縫性儲層實驗提供所需的裂縫性儲層模型。
[0004]目前實驗室製備裂縫性儲層模型通常採用天然巖心造縫方法。所述天然巖心造縫方法主要是對巖心側面施加外力，使之沿縱向裂開，形成貫穿縫，然後根據需要在形成的貫穿縫中填充一定量的支撐劑。所述支撐劑通常為膠結的石英砂。所述支撐劑的多少決定了所述巖心裂縫開度的大小。然而填充具體多少所述支撐劑的量，目前通常是憑藉經驗的，很難精確掌握。因而實驗中所述巖心的裂縫開度大小也很難精確掌握，通常情況下，所述巖心的裂縫開度都很大，很難滿足裂縫性儲層實驗中對巖心裂縫不同數量等級的裂縫開度要求。
[0005]因此目前需要一種能夠控制巖心裂縫開度，從而為裂縫性儲層實驗提供具有不同數量等級的裂縫性儲層模型。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種裂縫性儲層模型的製備方法，通過控制裂縫的開度，從而為裂縫性儲層實驗提供具有不同數量等級裂縫開度的裂縫性儲層模型。
[0007]本發明的上述目的可採用下列技術方案來實現:
[0008]一種裂縫性儲層模型的製備方法，包括:
[0009]S1:選取巖心樣品；
[0010]S2:將選取的巖心樣品切成第一巖樣和第二巖樣；
[0011]S3:將第一巖樣剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一個的用於模擬裂縫的支撐件，通過控制所述支撐件的厚度，以獲取具有不同裂縫開度的巖心；
[0012]S4:將第二巖樣置於所述第一巖樣上，並使得所述第一巖樣的剖面與所述第二巖樣的剖面相對接；
[0013]S5:將所述第一巖樣和所述第二巖樣綑紮固定，以獲得裂縫性儲層模型。
[0014]在優選的實施方式中，所述的裂縫性儲層模型的製備方法，還包括:
[0015]S6:將獲得的裂縫性儲層模型進行抽真空；
[0016]S7:將經過抽真空的裂縫性儲層模型進行飽和水處理和驅替實驗以獲取裂縫性儲層模型的裂縫孔隙度、滲透率。
[0017]在優選的實施方式中，所述支撐件由金屬製成。
[0018]在優選的實施方式中，所述支撐件的厚度小於I毫米，且其壓縮係數小於巖心樣品的壓縮係數。
[0019]在優選的實施方式中，所述金屬的材質包括不鏽鋼。
[0020]在優選的實施方式中，所述支撐件在兩個切開的巖心樣品之間形成裂縫，通過不同支撐件的組合和排布方式，獲得不同形態的裂縫。
[0021]在優選的實施方式中，所述支撐件呈長條狀，且沿著巖心樣品的長軸方向布置，其長度與巖心樣品的長軸的長度相等。
[0022]在優選的實施方式中，所述第一巖樣和第二巖樣的側壁上通過設置生料帶綑紮的方式密封固定。
[0023]在優選的實施方式中，所述巖心樣品為均質的孔隙型巖心。
[0024]在優選的實施方式中，所述巖心樣品切開後，切割造成的體積損失不超過原體積的5%。
[0025]本發明的特點和優點是:本發明提供了一種裂縫性儲層模型的製備方法，與現有的添加膠結的石英砂的製備方法相比，能夠通過控制支撐件的厚度，有效控制裂縫的開度，從而為裂縫性儲層實驗提供具有不同數量等級裂縫開度的裂縫性儲層模型。另外由於本發明所述的裂縫性儲層模型的製備方法獲得的裂縫性儲層模型能夠重複使用，因此相對於現有的添加膠結的石英砂的製備方法中得到的模型無法調整裂縫形態進行重複實驗而言，不僅大大節省了天然巖心的使用量，且能夠不用重複切割剖面，大大節省了實驗工作量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明一種裂縫性儲層模型的製備的步驟流程圖1 ;
[0027]圖2是本發明一種裂縫性儲層模型的製備的步驟流程圖2 ；
[0028]圖3是本發明一種裂縫性儲層模型使用的巖心樣品剖切示意圖；
[0029]圖4是本發明一種裂縫性儲層模型中支撐件布置圖1 ;
[0030]圖5是本發明一種裂縫性儲層模型中支撐件布置圖2 ；
[0031]圖6是本發明一種裂縫性儲層模型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合附圖和具體實施例，對本發明的技術方案作詳細說明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的範圍內。
[0033]本發明提供了一種裂縫性儲層模型的製備方法，通過控制裂縫的開度，從而為裂縫性儲層實驗提供具有不同數量等級裂縫開度的裂縫性儲層模型。
[0034]如圖1所示，本發明一種裂縫性儲層模型的製備的步驟流程圖1，包括:
[0035]S1:選取巖心樣品；
[0036]S2:將選取的巖心樣品切成第一巖樣和第二巖樣；
[0037]S3:將第一巖樣剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一個的用於模擬裂縫的支撐件，通過控制所述支撐件的厚度，以獲取具有不同裂縫開度的巖心；
[0038]S4:將第二巖樣置於所述第一巖樣上,並使得所述第一巖樣的剖面與所述第二巖樣的剖面相對接；
[0039]S5:將所述第一巖樣和所述第二巖樣綑紮固定，以獲得裂縫性儲層模型。
[0040]其中，SI中選取的巖心樣品可以為天然巖心，也可以為人造巖心。所述巖心樣品可為相對均質的滲透率較小的孔隙型巖心。所述選取的巖心樣品為圓柱型，可以是直徑為
2.5釐米、長度為3.8釐米的小巖樣或者可以是直徑為10釐米的全直徑巖樣。所述全直徑巖樣可以根據需要截取適當的長度。SI中選取的巖心樣品均為設置有兩端面和側壁的圓柱型。
[0041]當SI中選取的巖心樣品為圓柱型時,將SI中選取的巖心樣品沿著軸向切成第一巖樣和第二巖樣。例如可以沿著所述巖心樣品的軸線切成均勻的兩塊，在所述巖心樣品切開的剖面上，需保證光滑平整。所述巖心樣品切開後，切割造成的體積損失應不超過原體積的5%。
[0042]在上述切開的任一一塊巖心樣品的剖面上布置支撐件，以使得所述支撐件與支撐件之間、所述支撐件與巖心樣品的剖面之間的存在間隙後，在兩個巖心樣品的剖面之間形成開啟的裂縫。所述支撐件可為硬度高、形變小的金屬片。所述金屬片的材質可以為不鏽鋼。所述金屬片的厚度小於I毫米，其壓縮係數小於巖心樣品的壓縮係數，例如在100兆帕的壓力下，其壓縮係數小於10_4，從而保證在裂縫性儲層實驗過程中裂縫開度可控。所述巖心樣品的滲透率與所述裂縫開度的立方成正比，因此所述巖心樣品的裂縫開度決定著其滲透率大小。所述金屬片的形狀、數目、放置位置可以根據需要自由組合。所述支撐件在兩個切開的巖心樣品之間形成裂縫，通過不同支撐件的組合和排布方式，獲得不同形態的裂縫。
[0043]將布置好支撐件的一塊巖心與切下的另一塊巖心剖面相對地重新拼接並固定，獲得裂縫性儲層模型。S5中的兩塊巖心可通過綑紮的方式將其固定，例如可以使用生料帶包裹的方式，在所述巖心樣品的側壁上，通過使用生料帶，螺旋式地層層包裹固定，使其在實驗中形狀不變，且在側壁上形成密封層。
[0044]本發明所述的一種裂縫性儲層模型的製備方法，主要通過對支撐件的厚度進行精確控制，從而模擬具有不同裂縫開度的裂縫性儲層模型。其中所述支撐件的厚度與所述裂縫開度相對應，支撐件的厚度越厚，形成的裂縫開度越大。另外本發明所述的一種裂縫性儲層模型的製備方法還可以對支撐件的數目、放置位置進行精確控制，從而模擬具有不同裂縫寬度以及不同組合的裂縫。所述支撐件之間的間距與所述裂縫寬度相對應，所述支撐件的間距越大，形成的裂縫的寬度越寬；所述支撐件放置的不同位置可以形成不同組合、不同形態的裂縫。
[0045]在S5中，當所述裂縫性儲層模型製備好後，如圖2所示，還包括如下步驟:
[0046]S6:將獲得的裂縫性儲層模型進行抽真空；
[0047]S7:將經過抽真空的裂縫性儲層模型進行飽和水處理和驅替實驗以獲取裂縫性儲層模型的裂縫孔隙度、滲透率。
[0048]使用本發明一種裂縫性儲層模型的製備方法的實驗過程如下:
[0049]如圖3所示，本發明一種裂縫性儲層模型使用的巖心樣品剖切示意圖，所述巖心樣品I可以使用巖心切割機沿軸向切開，分為第一巖樣11和第二巖樣12。
[0050]如圖4至5所示，根據實驗需要在第一巖樣11或第二巖樣12的切開剖面10上放置一個或多個金屬片，所述金屬片與巖心樣品I之間形成的間隙可以模擬不同形態的裂縫。如圖4所示，所述金屬片21為多個小矩形塊間隔布置。其中金屬片21矩形的一邊線與剖面10的邊線接近或重合。
[0051]如圖5所示，所述金屬片22呈長條狀，所述金屬片22沿著巖心樣品I的軸線方向布置，所述金屬片22的個數為兩個，在所述金屬片22與巖心樣品I之間形成有軸向延伸的直縫。所述金屬片22的長度與巖心樣品I的軸向長度接近或相等。當所述金屬片22與所述巖心樣品I的軸向長度相等時，所述金屬片22的兩端與所述巖心樣品I的兩端對齊，對整個巖心樣品I起到支撐作用，有利於後續驅替試驗中，流體從所述巖心樣品I的兩端面流入和流出。
[0052]當在第一巖樣11或第二巖樣12的剖面10上布置好金屬片後，將所述第一巖樣11和第二巖樣12重新拼接起來，並在巖心樣品I的側壁上適當包裹生料帶，以使其在實驗中形狀不變，從而形成裂縫性儲層模型。由於在驅替實驗中，流體從兩個端面流入流出，包裹後流體無法通過，因此在所述巖心樣品I的兩端面不得有生料帶包裹。
[0053]接下來按常規巖心處理方法對完成的裂縫性儲層模型進行抽真空，飽和水處理，並進行驅替實驗，從而獲得裂縫性儲層模型的孔隙度，滲透率。最後將裂縫性儲層模型放入巖心夾持器，加圍壓進行相應裂縫性儲層的實驗。
[0054]所述模型放入巖心夾持器後由於圍壓作用，第一巖樣11和第二巖樣12被外力擠壓成一個整體，中間由於放置金屬片形成裂縫。如圖6所示，為本發明一種裂縫性儲層模型結構示意圖，其中在裂縫性儲層模型3的端面上，未包裹生料帶的位置，顯示有裂縫31。
[0055]本發明所述的一種裂縫性儲層模型的製備方法獲得的模型在實驗結束後，可以拆下包裹的生料帶，將第一巖樣11和第二巖樣12分離，並在所述第一巖樣11或第二巖樣12上重新放置不同的支撐用的金屬片，進行重複試驗，以模擬不同形狀的裂縫。
[0056]而採用現有的添加膠結的石英砂的製備方法時，由於所述巖心樣品的裂縫中添加膠結的石英砂的支撐劑，添加所述支撐劑之後，所述巖心樣品膠結為一體，巖心裂縫形態即固定，無法將所述巖心樣品重新分離、調整裂縫形態進行重複實驗，因此對天然巖心造成較大浪費且增加實驗工作量。
[0057]對比現有的製備方法而言，由於本發明所述的裂縫性儲層模型的製備方法獲得的裂縫性儲層模型能夠重複使用，因此相對於現有的添加膠結的石英砂的製備方法中得到的模型無法進行重複實驗而言，不僅大大節省了天然巖心的使用量，且能夠不用重複切割剖面，大大節省了實驗工作量。
[0058]在油氣藏開發的裂縫性儲層物理模擬實驗中，通常需要採用滲透率相近砂巖，通過人工造縫方法，模擬形成不同級別，不同滲透率範圍的裂縫。
[0059]以下提供了本發明一種裂縫性儲層模型的製備方法與現有的添加膠結的石英砂的製備方法的對比試驗。
[0060]實驗一:採用本發明一種裂縫性儲層模型的製備方法，其具體操作如下:
[0061]首先選取直徑為3.8釐米的天然巖心樣品，進行四次試驗，四次實驗的分別編號為2-1、2-2、2-3、2-4 ;首先進行常規孔隙度、滲透率測量後將巖心樣品烘乾。接著將巖心樣品沿軸向對稱切開，在切開剖面上按圖5中所示的裂縫形態排布方式對稱放置兩塊金屬片。所述金屬片長度與需要造縫的巖心樣品長度一致，寬度均為I釐米，四次試驗中巖心樣品的厚度相應地分別為0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米。將放置好金屬片的兩塊巖心樣品重新拼接起來，並在巖心樣品側壁外包裹生料帶，形成裂縫性儲層模型。
[0062]通過上述方法形成的裂縫性儲層模型的裂縫開度分別為:0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米不等的裂縫，
[0063]通過飽和水稱重法計算造縫後巖心樣品的總孔隙度，進而計算形成的裂縫孔隙度；然後進行正常的抽真空，飽和水處理，並可以通過實驗獲得裂縫性儲層模型的孔隙度；最後將裂縫性儲層模型放入巖心夾持器，加圍壓進行實驗，以獲得裂縫性儲層模型的滲透率。上述編號為2-1、2-2、2-3、2-4的四次試驗均採用3兆帕的圍壓進行實驗，以測量裂縫性儲層模型的滲透率，測量獲得的數據如表I所示。
[0064]試驗二:採用現有的添加膠結的石英砂的製備方法，其具體操作如下:
[0065]首先同樣選取4個直徑為3.8釐米的天然巖心樣品，進行四次試驗，實驗編號分別編號 1_1、1_2、1-3、1-4。
[0066]以實驗1-1為例，首先進行常規孔隙度、滲透率測量後將巖心樣品烘乾。接著對巖心樣品側面施加外力，使之沿縱向裂開，形成貫穿縫。然後根據在形成的貫穿縫中填充一定量的膠結的石英砂支撐劑，所述填充石英支撐劑質量分別為0.5g，1.0g, 2.0g和4.0go同時採用現有的添加石英砂作為支撐劑的製作方法製造裂縫巖心，並獲得相應的參數。再通過飽和水稱重法計算造縫後巖心樣品的總孔隙度，進而計算形成的裂縫孔隙度；然後進行正常的抽真空，飽和水處理，並可以通過實驗獲得裂縫孔隙度，滲透率。
[0067]現有的方法與本發明所述的裂縫性儲層模型的製備方法所製備的裂縫參數對比如表I所示。
[0068]對比可知，現有的添加石英作為支撐劑的方法形成的裂縫往往開度較大，裂縫體積也較集中在0.93毫升至1.38毫升，滲透率也都集中在上千毫達西，難以形成不同級別裂縫；而採用本發明所述裂縫性儲層模型的製備方法製造的裂縫，可以根據金屬片的厚度有效調整裂縫開度，裂縫體積0.09毫升至0.95毫升不等，形成具有各種數量級的滲透率的裂縫性儲層模型，其滲透率分布在8.7毫達西至1235毫達西之間。因此，採用本發明所述的裂縫性儲層模型的製備方法更能適應不同的裂縫性儲層實驗需求。
[0069]
現有技術中添加膠結石英砂造縫本法明所述方法造縫.u.造縫前滲裂縫孔造縫後滲^ , 造縫前滲裂縫孔造縫後
透率隙體積透率透率隙體積滲透率
毫達面—毫升—毫達西毫達f 毫升毫達西
1-1 — 0.55 —0.93 11502-1— 0.56 0.09 ~8.7
1-2 — 0.47 —1.06 12702-2— 0.57 0.21 _59
1-3 —0.71 —1.38 13202_3_ 0.66 0.57 '435
1-4 0.42 0.97 21702-4 0.52 0.951235
[0070]以上所述僅為本發明的幾個實施例，雖然本發明所揭露的實施方式如上，但所述內容只是為了便於理解本發明而採用的實施方式，並非用於限定本發明。任何本發明所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發明所揭露的精神和範圍的前提下，可以在實施方式的形式上及細節上作任何的修改與變化，但本發明的專利保護範圍，仍須以所附權利要求書所界定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於，包括: 51:選取巖心樣品； 52:將選取的巖心樣品切成第一巖樣和第二巖樣； S3:將第一巖樣剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一個的用於模擬裂縫的支撐件，通過控制所述支撐件的厚度，以獲取具有不同裂縫開度的巖心； 54:將第二巖樣置於所述第一巖樣上，並使得所述第一巖樣的剖面與所述第二巖樣的首Ij面相對接； 55:將所述第一巖樣和所述第二巖樣綑紮固定，以獲得裂縫性儲層模型。
2.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於，還包括: 56:將獲得的裂縫性儲層模型進行抽真空； 57:將經過抽真空的裂縫性儲層模型進行飽和水處理和驅替實驗以獲取裂縫性儲層模型的裂縫孔隙度、滲透率。
3.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述支撐件由金屬製成。
4.如權利要求3中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述支撐件的厚度小於I毫米，且其壓縮係數小於巖心樣品的壓縮係數。
5.如權利要求4中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述金屬的材質包括不鏽鋼。
6.如權利要求4中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述支撐件在兩個切開的巖心樣品之間形成裂縫，通過不同支撐件的組合和排布方式，獲得不同形態的裂縫。
7.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述支撐件呈長條狀，且沿著巖心樣品的長軸方向布置，其長度與巖心樣品的長軸的長度相等。
8.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述第一巖樣和第二巖樣的側壁上通過設置生料帶綑紮的方式密封固定。
9.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述巖心樣品為均質的孔隙型巖心。
10.如權利要求1中所述的裂縫性儲層模型的製備方法，其特徵在於:所述巖心樣品切開後，切割造成的體積損失不超過原體積的5%。
【文檔編號】G01N1/28GK104198238SQ201410399987
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】徐軒, 焦春豔, 郭長敏, 朱華銀, 胡勇, 蘇雲河, 劉華林, 初廣震, 郭輝, 楊希翡, 石石 申請人:中國石油天然氣股份有限公司