[发明专利]基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品

说明书

本发明涉及人造岩心制备领域，具体涉及一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品。基于3D打印技术制备人造岩心的方法，该人造岩心制备方法包括：步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；步骤2，3D打印成型；步骤3，类岩石质材料的填充；步骤4，岩心半成品的销蚀；本发明可以有效对天然岩心进行重复制造，且可提高岩心重复制造效率；可根据特定研究人员设计的岩心孔道填充结构三维模型进行人造岩心的制备，使得岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制，便于岩心流动实验使用。

技术领域

本发明涉及人造岩心制备领域，具体涉及一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品。

背景技术

在石油勘探开发过程中，油藏可开发程度、三次采油技术评价、原油驱替机理探究等许多科学问题的研究都需要开展岩心流动实验。而对于实际油层天然岩样，存在取心成本高，难以获得代表性成型岩心的限制，天然岩心来源受到限制。国内研究机构进行岩心流动实验大多数采用人造岩心。目前人造岩心技术主要有环氧树脂胶结技术和磷酸盐或硅酸盐高温烧结技术，但是现行人造岩心具有岩心岩石颗粒粒径大小不一的特点，同时孔道的轨迹复杂多变，致使对于特定类型的人造岩心的重复制造性较差，导致驱替实验重复性差，对于不同岩心的流动实验之间可对比性较差。且现有技术中人造岩心的工艺较为复杂，批量生产的效率较低；例如专利申请号为CN201510038315.X的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。该方法通过控制相邻两次浇筑物料形成的界面作为岩体的层理面，控制相邻两次浇注物料的时间间隔的长短来控制层理面的强度，最后将浇筑好的岩块置于岩心钻取机底座上，通过调节岩心钻取机底座的倾角可钻取含有不同层理角的岩心。该方法通过控制前后浇筑时间间隔形成具有水平层理面的岩块，同一个岩块中可以预制多个水平层理面，相邻层理面之间的间距可以不等。该发明制造人造岩心的方法较为复杂，批量生产的效率较低，且对于特定类型的人造岩心的重复制造性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于3D打印技术制备人造岩心的方法及人造岩心成品，可以有效解决现有人造岩心制备时存在的岩心重复制造性差，岩心重复制造效率低，以及无法对岩心内孔隙轨迹及孔道结构进行预先定制的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于3D打印技术制备人造岩心的方法，该人造岩心制备方法包括：

步骤1，建立岩心孔道填充结构三维模型；

步骤2，3D打印成型：

取可溶性材料通过3D打印机对建立的岩心孔道填充结构三维模型进行3D打印成型，得岩心孔道填充结构实体；

步骤3，类岩石质材料的填充：

向岩心孔道填充结构实体的空隙中填充类岩石质材料后，置于高温高压的环境内，使类岩石质材料作为晶核进行结晶自生长至充满岩心孔道填充结构实体的空隙，得内部形成岩心的岩心半成品；

步骤4，岩心半成品的销蚀：

取内部形成岩心的岩心半成品，置于可将可溶性材料溶解的溶液或气体中，使可溶性材料溶解后，制得人造岩心。

所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤1中，建立岩心孔道填充结构三维模型时，可通过对已有天然岩心进行切片并扫描获得每层岩样截面图像，然后利用三维重建技术获得与已有岩心相同的模型，最后通过布尔运算获得岩心孔道填充结构的三维模型；或利用三维软件构建岩心孔道填充结构三维模型。

所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的可溶性材料为可溶树脂。

所述基于3D打印技术制备人造岩心的方法，在步骤2中，3D打印成型采用的3D打印机为光固化3D打印机nanoArch P140。