[发明专利]一种模拟水力压裂裂缝真实形态的人造岩样制作方法

摘要

本发明公开了一种模拟水力压裂裂缝真实形态的人造岩样制作方法，利用油气储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作原始方形岩板；利用岩板劈裂装置沿长度方向劈裂岩板，并用三维激光扫描仪获取劈裂后岩样表面粗糙形貌数据；计算劈裂后岩样表面粗糙度系数，并根据粗糙度系数选取一对最能代表该储层水力压裂裂缝表面形貌的劈裂后岩样；依据表面粗糙形貌数据用3D打印机制作人造岩样制样模具；并依据该储层段岩石矿物组分配制人造岩样制作材料，压制形成模拟水力压裂裂缝真实形态的人造岩样。本发明的制作方法原理简单，所用设备加工制作方便，并能够批量制作与储层岩石矿物组分一致、表面粗糙形貌真实且统一的岩样，便于进行实验。

主权项

1.一种模拟水力压裂裂缝真实形态的人造岩样制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、采集油气储层段的井下岩心或者同层位露头岩石，利用切割机和端面磨平机制作多块尺寸相同的原始方形岩板；S2、采用雕刻刀在原始方形岩板中部沿岩板长度方向预制划痕，制得预制划痕的方形岩板；采用天平称量预制划痕的方形岩板质量W₀；S3、将步骤S2中预制划痕的方形岩板放入岩板劈裂装置中，并确保岩板劈裂装置的上刀头和下刀头对准预制划痕；将岩板劈裂装置放于压力试验机下平板，调整压力试验机上平板位置，使之与岩板劈裂装置的上刀头安装板平整接触；启动压力试验机缓慢加压直至预制划痕的方形岩板破裂为一对具有粗糙表面形态的劈裂后岩样；用天平称量劈裂后岩样质量W₁；S4、采用三维激光扫描仪获取劈裂后岩样表面粗糙形貌数据，并计算劈裂后岩样表面粗糙形貌的分形维数D，得到劈裂后岩样表面粗糙度系数JRC；S5、根据步骤S4所获取的多块劈裂后岩样表面粗糙度系数JRC，选取一对最能代表该储层水力压裂裂缝表面形貌的劈裂后岩样；S6、利用线切割机或岩心端面磨圆机将步骤S5中所选出的劈裂后岩样两端打磨为半圆弧，获得符合API导流室形状标准的岩样；S7、利用三维激光扫描仪获取步骤S6中符合API导流室形状标准的岩样的上下两个表面粗糙形貌数据；S8、将步骤S7中获取的符合API导流室形状标准的岩样的上表面粗糙形貌数据导入3D打印机中，制作1#制样模具；将步骤S7中获取的符合API导流室形状标准的岩样的下表面粗糙形貌数据导入3D打印机中，制作2#制样模具；S9、对油气储层段的井下岩心或者同层位露头岩石进行全岩矿物分析确定岩石矿物组分，开展铸体薄片观察和粒度分析，确定岩心粒度组成；S10、利用步骤S9得到的矿物组分、铸体薄片观察和粒度分析结果，筛选并按配比称取制作人造岩样的所需矿物，再将胶结剂与上述矿物充分混合均匀，得到制作人造岩样的原料混合物；S11、组装人造岩样制样装置的下压制盖板与侧挡板，填装步骤S8中所述的1#制样模具，倒入步骤S10所得到的制作人造岩样的原料混合物，装入上压制盖板与活塞，将制样装置送入压力试验机中，压制形成含岩样下表面粗糙形貌的人造岩样；S12、利用步骤S8中所述的2#制样模具，采用步骤S11所述方法，即得到含岩样上表面粗糙形貌的人造岩样；含岩样下表面粗糙形貌的人造岩样和含岩样上表面粗糙形貌的人造岩样即为模拟水力压裂裂缝真实形态的人造岩样。