[发明专利]一种煤岩储层人造岩心及其制备方法

说明书

本发明公开了一种煤岩储层人造岩心及其制备方法。所述煤岩储层人造岩心包括以下质量分数的组分：煤粉颗粒29％‑30％，水泥41％‑43％及水28％‑29％，由于煤粉颗粒本身为天然煤岩，因而可以作为岩石骨架，用于在被压制后确保人造岩心的孔隙度、渗透率等物质属性，而水泥与水混合后可以作为粘结剂，用于提高煤粉颗粒之间的胶结强度。该煤岩储层人造岩心的机械强度、胶结能力、物质属性与天然煤岩的煤心具有较好的一致性，便于后续实验研究煤岩的岩石力学性质。

技术领域

本发明涉及人造岩心制备技术领域，特别涉及一种煤岩储层人造岩心及其制备方法。

背景技术

对于国内煤层气的开发，一般采用水力压裂的方式进行。而水力压裂设计需要以煤层物性参数、岩石力学参数为基础。为了优化水力压裂设计，通常需要现场取样并制备人造岩心，开展三轴水力压裂模拟实验，以便于认识煤储层、获取煤层岩石力学参数。

目前公开了一种人造煤心、其制备方法及其应用(申请号为CN104944903A的中国发明专利)。该发明涉及一种人造煤心、其制备方法及其应用，以重量百分含量计，其包括：85％～90％的煤颗粒，5％～10％的钠膨润土，5％～10％的水，符合真实煤岩的构成成分，保持了煤岩原样中基质孔隙和煤颗粒界面张力等性质。

由于目前制备人造煤心的材料为煤颗粒和钠膨润土，而钠膨润土具有胶结强度低、易松散的特点，使得该人造煤心不适用于模拟天然煤岩三轴岩石力学实验、裂缝起裂扩展实验研究中，不能利用该人造煤心实验研究煤岩的岩石力学性质。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种胶结强度高的煤岩储层人造岩心及其制备方法，以便于实验研究煤岩的岩石力学性质。

具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种煤岩储层人造岩心，所述煤岩储层人造岩心包括以下质量分数的组分：煤粉颗粒29％-30％，水泥41％-43％及水28％-29％。

可选择地，所述煤粉颗粒包括以下质量分数的组分：粒径为40-60目25％-35％，粒径为80-100目40％-55％，粒径为180目以上20％-25％。

可选择地，所述水泥为粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

可选择地，所述粉煤灰硅酸盐水泥包括：粉煤灰，所述粉煤灰的质量分数为20％-40％。

可选择地，所述水泥的强度等级为42.5或42.5R。

另一方面，本发明实施例还提供了一种本发明第一方面所述的煤岩储层人造岩心的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤(1)，将所述煤粉颗粒与所述水泥混合并搅拌均匀，得到第一混合物；

步骤(2)，向所述第一混合物中加入水并搅拌均匀，得到第二混合物；

步骤(3)，将所述第二混合物放入到岩心制备装置中，对所述第二混合物逐渐施加13-17MPa的压力，并在最大施加压力下保持3-7小时；

步骤(4)，卸载对所述第二混合物的施加压力，并静置70-120小时，得到物料；

步骤(5)，对所述物料进行切割打磨，得到煤岩储层人造岩心。

可选择地，所述步骤(1)，将所述煤粉颗粒与所述水泥混合并搅拌均匀，得到第一混合物之前，所述方法还包括：按比例获取不同粒径目数的所述煤粉颗粒、所述水泥和所述水。

可选择地，所述按比例获取所述煤粉颗粒、所述水泥和所述水之后，所述方法还包括：将不同粒径目数的所述煤粉颗粒混合并搅拌均匀。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：