[发明专利]一种孔渗独立可控的大型三维岩石多孔介质模型制备方法

说明书

本发明涉及人造岩石制备和加工技术领域，具体涉及一种孔渗独立可控的大型三维岩石多孔介质模型制备方法，包括建立大型三维岩石的孔隙度控制模型和渗透率控制模型；基于所述孔隙度控制模型和所述渗透率控制模型制备大型三维岩石模型。本发明提出的孔隙度、渗透率独立可控的大型三维岩石模型制备方法，可在大型三维岩石多孔介质模型制备过程中分别控制孔、渗参数，以达到获取理想孔隙度和渗透率的大型三维岩石多孔介质模型，可大幅降低实验成本、提高实验结果的可靠性。另外，本岩石制备方法使用方法简便，具有广泛应用的基础，解决了现有的大型三维岩石模型产品的合格率较低，从而增加了实验成本的问题。

技术领域

本发明涉及人造岩石制备和加工技术领域，尤其涉及一种孔渗独立可控的大型三维岩石多孔介质模型制备方法。

背景技术

室内流动实验研究是化石能源开发、地热能源开发、二氧化碳地质封存等工程领域的重要研究手段，在研究多孔介质中的流体流动规律方面发挥重要作用。

标准岩心流动实验是目前成本最低、技术最成熟、应用最广泛的室内流动实验。为克服标准岩心尺寸较小、非均质性较弱的缺陷，发展了全直径岩心流动实验、长岩心流动实验以及岩心串联、并联流动实验技术。尽管如此，使用岩心仍然难以模拟实际地层中流体的三维流动状态，岩心流动实验始终存在一定局限性。在此背景下，为了更准确地模拟流体在实际地层中的流动，大型三维物理模拟实验技术得到了快速发展并且应用越来越广泛。

大型三维物理模拟实验所需的岩石尺寸较大，无法从油气藏储层中直接获取，因此通常在实验室内采用3D打印、岩石颗粒加胶结物混合压制或者切割露头岩块堆叠的方式制备。不管是3D打印模型、压制模型还是堆叠模型，控制模型物性以达到与实际地层具有较好的对应性是制备大型三维物理模型的重要前提。然而，大型三维物理模型制备过程中独立控制岩石孔隙度、渗透率参数技术手段目前还没有引起研究人员重视，现有的研究技术手段多只关注如何制备明确渗透率的岩石，而忽略了岩石的孔隙度。

现阶段，研究人员在制备人造岩石时，为获得不同物性的人造岩石，一般通过改变岩石制作过程中岩石骨架颗粒直径、胶结物类型和比例以及压制压力、固化温度等方式实现。但由于人造岩石制作工艺复杂，岩石制备参数和岩石物性间没有明确定量对应关系，从而导致制备的人造岩石成品物性随机较强，经常难以满足研究者的需求，岩石产品合格率低。此外，大型三维物理模型的制作费用高昂，通常单次制作数量少，属于一次性产品，一旦岩石物性不满足研究者设计要求，则需调整制备参数重新制作。这不仅会造成巨大的浪费，也会极大地增加研究者的经济负担。

因此，亟需建立一种孔隙度、渗透率独立可控的大型三维岩石模型制备方法，实现在大型三维岩石模型的制作过程中准确地控制岩石的孔隙度和渗透率，提高大型三维岩石模型产品的一次性合格率，以降低研究者实验成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔渗独立可控的大型三维岩石多孔介质模型制备方法，旨在解决现有的大型三维岩石模型产品的合格率较低，从而增加了实验成本的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种孔渗独立可控的大型三维岩石多孔介质模型制备方法，包括以下步骤：

建立大型三维岩石的孔隙度控制模型和渗透率控制模型；

基于所述孔隙度控制模型和所述渗透率控制模型制备大型三维岩石模型。

其中，所述建立大型三维岩石的孔隙度控制模型和渗透率控制模型，包括：

制备岩石骨架颗粒；

设计标准岩心制备参数；

使用所述岩石骨架颗粒基于所述标准岩心制备参数制备标准岩心；

测试所述标准岩芯的孔隙度和渗透率；

基于所述孔隙度采用非线性回归分析方法建立孔隙度控制模型；