[发明专利]一种重塑煤系泥岩样的制备材料及其批量制备方法

说明书

本发明属于岩石力学实验领域，涉及一种重塑煤系泥岩样的制备材料，包括以下组分：煤粉、膨润土、粘土、石英砂、水泥和水，其中各组分的质量占比为：煤粉占总料比重为5％～15％，膨润土占总料比重为10％～20％，粘土占总料比重为5％～10％，石英砂占总料比重为30％～40％，水泥占总料比重为5％～15％，其余占比为水，在实验室利用钙基膨润土或者钠基膨润土的特性模拟泥岩的吸水特性和膨胀变形特性、利用石英砂和水泥的特性模拟泥岩的砂质成分和强度、再加上一定量的现场煤样、粘土和纯净水，利用专用塑性烘干磨具按照不同配比得到重塑实验岩样进行岩石力学实验，并选取与现场岩样力学性能最接近的配比批量制备炭质泥岩样品进行力学评价。

技术领域

本发明属于岩石力学实验领域，涉及一种重塑煤系泥岩样的制备材料及其批量制备方法，尤其涉及一种还原煤系泥岩力学性质的重塑煤系泥岩样的制备材料及其批量制备方法。

背景技术

煤系炭质泥岩是一种与煤层伴生沉积岩系，岩性变化较大。现场取岩样研究，必会出现所取得的岩样本身力学特性不一样，难以通过实验室实验得到较为统一的力学参数对比数据。

公开号为CN110482988A的发明专利公开了一种弱膨胀泥岩相似材料及其制备方法，包括以下组分，膨润土、重晶石粉、松香酒精溶液以及石膏、石英砂。其中，各组分的占总料质量比为：膨润土5％-20％，重晶石粉10％-40％，松香酒精溶液7％，石膏占0-3％，石英砂为以上材料占比之和不足1时的填充。制备方法，粉状松香用乙醇溶解得到松香酒精溶液，按照预先设计的质量配比称量所述膨润土、重晶石粉、石膏及石英砂，并混合均匀得到干材料，将按质量配比的松香酒精溶液加入干材料中，再混合均匀，得到湿材料；将湿材料制样、烘干。有益效果：本发明主要保证了相似材料的膨胀性、高强度性、易粘结性，同时具有稳定的力学性质。各组分原料易得，成本较低。

公开号为CN106153423B的发明专利公开了一种泥岩样品、利用岩屑重塑泥岩样品的装置及方法，属于深部油气藏钻探及枯竭气藏利用技术领域。该泥岩样品经由泥岩钻井碎屑制备得到。该装置包括套筒、底板、压板和施力机构。该方法包括：获取泥岩层钻井碎屑；对泥岩层钻井碎屑进行研磨，得到经过研磨的泥岩层钻井碎屑；向经过研磨的泥岩层钻井碎屑中加入水并搅拌，得到手捏可成团的泥岩层钻井碎屑；将手捏可成团的泥岩层钻井碎屑容置于该装置中压制成型并取出，得到该泥岩样品。通过对重塑得到的泥岩样品进行力学评价，能够对报废井的密封性能进行评价，进一步为是否进行修井作业提供参考。

上述现有相关专利侧重单个泥岩岩样的重塑，但是不能批量制备实验岩样且批量重塑后的泥岩岩样不能高度还原现场炭质泥岩力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述泥岩岩样重塑过程所存在的不能批量制备实验岩样且批量重塑后的泥岩岩样不能高度还原现场炭质泥岩力学性能的问题，提供一种重塑煤系泥岩样的制备材料及其批量制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种重塑煤系泥岩样的制备材料，包括以下组分：煤粉、膨润土、粘土、石英砂、水泥和水，其中各组分的质量占比为：煤粉占总料比重为5％～15％，膨润土占总料比重为10％～20％，粘土占总料比重为5％～10％，石英砂占总料比重为30％～40％，水泥占总料比重为5％～15％，其余占比为水。

进一步，膨润土为钙基膨润土或钠基膨润土中的一种或者两种。

进一步，经研磨后煤粉的粒径小于0.5mm，钙基膨润土或钠基膨润土的粒径均小于0.5mm，筛选石英砂的粒径小于0.5mm。

进一步，钙基膨润土或钠基膨润土的蒙脱石含量达到85％以上。

一种重塑煤系泥岩样的批量制备方法，包括以下步骤：

S1、现场采集岩样，测定现场煤系泥岩岩样在常温下(25℃)主要力学参数(单轴抗压强度、轴向膨胀应变)和矿物组分；