[发明专利]基于岩性和孔隙结构控制的人造砂砾岩岩心及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及人造岩心技术领域，具体涉及一种基于岩性和孔隙结构控制的人造砂砾岩岩心及其制备方法和应用。该方法包括：将砂石颗粒与无机胶结剂依次进行混合、成型，再加入第二固化剂进行固化，得到人造砂砾岩岩心；其中，所述砂石颗粒的配比根据所述人造砂砾岩岩心的岩性和孔隙结构来确定。本发明将人造砂砾岩岩心的岩性和孔隙结构与砂石颗粒配比结合起来，尤其是根据孔喉分布形态和平均孔喉半径对砂石颗粒的配比进行调控，实现对人造砂砾岩岩心的精准控制。

技术领域

本发明涉及人造岩心技术领域，具体涉及一种基于岩性和孔隙结构控制的人造砂砾岩岩心及其制备方法和应用。

背景技术

在室内物理模拟实验中，天然岩心本应是评价驱油方案的最佳驱替介质，但是天然岩心存在取芯成本高、数量有限、尺寸受限等问题，并且不同样品之间实验重复对比性差，单根岩心重复利用易造成实验周期大幅增长等问题。为克服以上难点，室内评价实验常选用人造岩心作为天然岩心的替代品，但是当前人造岩心的孔隙结构普遍单一化，孔喉分布较为集中，与天然岩心有较大的差别，因此制作满足实际油藏孔隙结构的人造岩心对油田开发物理模拟有着举足轻重的意义。

当前，在人造岩心的制作主流技术包括胶结类(环氧树脂、硅酸盐类为典型)及烧结类(磷酸盐类为代表)两种方法。

在孔隙结构控制方面，磷酸类烧结岩心有着极佳的优势，唐仁琪分别在1985年、1998年于《石油钻采工艺》发表了磷酸铝烧结模型的制作工艺，公开了磷酸盐与粘土矿物复配的方式改进了烧结岩心的孔喉分布特征，并实现了烧结岩样的毛管压力曲线和油水相渗曲线基本接近天然岩心。这是首次使人造岩心孔隙结构与天然岩心接近。但是磷酸类烧结岩心进过高温烧结后，初始润湿性为强亲水，并且烧结制作周期长，存在成功率低的问题。

CN103880384A和CN103910514A分别提出了一种可制作双峰孔隙的环氧树脂人造砂岩及砾岩岩心的制备方法，指出在环氧树脂胶结剂中添加一种硅酸盐颗粒的方法，使人造岩心孔喉分布范围更广，并且双峰可调。虽然该方法得到了一定规模的应用，但存在后续处理流程复杂、处理周期长的问题，但环氧树脂表面的润湿性、界面性质与天然岩心有明显差距的问题仍未得到有效解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术人造岩心存在孔隙结构普遍单一化，孔喉分布较为集中，以及孔隙结构控制存在成功率低、处理周期长，且与天然岩存在有较大的差别等问题，提供一种基于岩性和孔隙结构控制的人造砂砾岩岩心及其制备方法和应用。该方法将岩性与孔隙结构结合起来，通过调整砂石颗粒的配比，实现了人造砂砾岩岩心的精确控制。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种人造砂砾岩岩心的制备方法，该方法包括：将砂石颗粒与无机胶结剂依次进行混合、成型，再加入第二固化剂进行固化，得到人造砂砾岩岩心；

其中，所述砂石颗粒的配比根据所述人造砂砾岩岩心的岩性和孔隙结构来确定。

优选地，所述砂石颗粒的配比通过公式(I)进行调控，

其中，Φ为沉积粒度；C为相对权重，0≤C≤1；μ₁为第一主峰均值，σ₁为第一主峰方差；μ₂为第二主峰均值，σ₂为第二主峰方差。

本发明第二方面提供一种第一方面提供的方法制得的人造砂砾岩岩心。

本发明第三方面提供一种第二方面提供的人造砂砾岩岩心在砂砾岩储集层物理模拟中的应用。

通过上述技术方案，本发明将人造砂砾岩岩心的岩性和孔隙结构与砂石颗粒配比结合起来，尤其是根据孔喉分布形态和平均孔喉半径对砂石颗粒的配比进行调控，实现对人造砂砾岩岩心的精准控制。