一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法以及專用工具的制作方法
【專利摘要】一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法以及專用工具，主要為了解決現(xiàn)有巖心不能真實(shí)模擬油層中側(cè)積夾層存在的問題。該方法由如下步驟構(gòu)成：制備側(cè)積體壓制弧板與安裝模具；精確計(jì)算出巖心底層高滲層和側(cè)積體低滲層不同粒度的石英砂與膠黏劑配料；將各份配料依次加入膠黏劑后分別搓勻；高滲層配料裝入模具加壓定型；將低滲配料依次裝入高滲上層的側(cè)積體內(nèi)，放好側(cè)積體壓制弧板，依次加壓后撤下壓制弧板布設(shè)側(cè)積夾層，根據(jù)需要布設(shè)水平井；將巖心放入恒溫箱中固化；巖心表面膠化處理；全面布設(shè)飽和井、注采井和壓力監(jiān)測(cè)井；分次澆鑄成型。利用本發(fā)明所獲得的巖心可以較好的模擬油層中側(cè)積夾層的存在情況，為室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)提供成熟有效的技術(shù)支持。
【專利說明】一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法以及專用工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于油氣田開發(fā)領(lǐng)域中的巖心制備方法，具體的說，是涉及一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法以及專門用于實(shí)施該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)油田中存在側(cè)積夾層和尖滅的情況較為普遍，側(cè)積夾層對(duì)油田開發(fā)存在著重大影響，因?yàn)閭?cè)積夾層的存在，注采井的井位位置及水平井的部署都影響到最終的采收率與剩余油分布部位，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際開發(fā)也體現(xiàn)了這一點(diǎn)。在油田開發(fā)的高含水后期，曲流河河道砂體的下部高水淹，在夾層的遮擋作用下，河道砂體的中上部會(huì)因注入水被遮擋而產(chǎn)生直井無法動(dòng)用或者動(dòng)用效果不好的剩余油，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際開發(fā)過程中利用水平井?dāng)U大油層泄油面積的優(yōu)勢(shì)，有效地挖潛河道砂體中上部的剩余油。但是，目前室內(nèi)模擬曲流河砂體內(nèi)部的側(cè)積夾層的研究還處于初級(jí)階段，這是因?yàn)楫?dāng)前室內(nèi)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)使用的巖心主要為均質(zhì)巖心、層內(nèi)非均質(zhì)巖心及層間非均質(zhì)巖心，并沒有成熟的巖心夾層布設(shè)方法，無法真實(shí)有效的模擬出側(cè)積夾層在驅(qū)替過程中所產(chǎn)生的遮擋等作用，而目前可模擬曲流河點(diǎn)壩砂體的建筑結(jié)構(gòu)一新月形楔狀斜列式、階梯式和波浪式，這3種較為普遍的模型卻在控制側(cè)積夾層傾角的問題上沒有良好的解決方法，并且以上巖心模型均無法滿足室內(nèi)側(cè)積夾層實(shí)驗(yàn)中對(duì)水平井及飽和井的要求，不能制造出側(cè)積夾層巖心來有效模擬夾層遮擋部分的剩余油的開采過程，嚴(yán)重的束縛了側(cè)積夾層實(shí)驗(yàn)巖心的實(shí)用性與準(zhǔn)確性，制約了側(cè)積夾層方面室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法以及專用工具，利用本發(fā)明所獲得的巖心可以較好的模擬油層中側(cè)積夾層的存在情況，可以真實(shí)有效的模擬出側(cè)積夾層在驅(qū)替過程中所產(chǎn)生的遮擋等作用，為室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)提供成熟有效的技術(shù)支持。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:本種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法，主要由如下步驟組成:
(1)按照需要制備的巖心尺寸、側(cè)積夾層的數(shù)量以及側(cè)積夾層的傾角確定巖心壓制模具的尺寸、所述模具上開有的弧板滑動(dòng)卡槽及豎直擋板卡槽的位置以及弧板的傾角，完成側(cè)積體壓制弧板的制備與壓制模具的組裝，得到無蓋但有底板的中空長(zhǎng)方體模具，所述側(cè)積體壓制弧板的傾角與側(cè)積夾層的傾角相同；
(2)用體積法精確計(jì)算出側(cè)積夾層人造巖心的底部高滲層和上部側(cè)積低滲夾層部分所需要的不同粒度的石英砂與膠黏劑配料；
(3)將步驟(2)中所計(jì)算出的各份石英砂與膠黏劑配料依次加入膠黏劑后分別搓勻；
(4)將步驟(3)中混合好的底部高滲層所需要配料裝入步驟(I)中所得到的壓制模具中進(jìn)行加壓定型；
(5)在步驟(4)中所獲得的經(jīng)加壓定型后的底部高滲層上設(shè)置側(cè)積體，所述側(cè)積體按照如下模式設(shè)置:在所述壓制模具上沿豎直擋板卡槽位置垂直插入n+1塊豎直擋板，將側(cè)積體劃分為n+1部分，n為待模擬的側(cè)積夾層數(shù)量；
(6)將步驟(3)中混合好的側(cè)積低滲夾層對(duì)應(yīng)部分所需要的配料依次裝入步驟(5)中所構(gòu)建的側(cè)積體內(nèi)，沿弧板滑動(dòng)卡槽位置卡入側(cè)積體壓制弧板，對(duì)步驟(5)中所構(gòu)成的側(cè)積體的各個(gè)部分依次垂直加壓，以SMPa壓力穩(wěn)壓15分鐘后卸壓，并撤下側(cè)積體壓制弧板；
(7)在步驟(6)中得到的側(cè)積體內(nèi)各部分成型的砂體弧形表面布設(shè)側(cè)積夾層；
所述布設(shè)側(cè)積夾層的方法為，采用可防止液體滲漏的致密防水布，裁剪成與側(cè)積體壓
制弧板相同的尺寸，在所述致密防水布的兩側(cè)均勻刮膠并均勻鋪設(shè)粘土層，粘土層厚度一般為2?4毫米，由此獲得模擬的側(cè)積夾層；將所述側(cè)積夾層覆蓋在弧形砂體表面，邊緣對(duì)齊；
(8)在步驟(7)中得到側(cè)積夾層上側(cè)填入步驟(3)中混合好的側(cè)積低滲夾層對(duì)應(yīng)部分所需要的配料，以8MPa壓力穩(wěn)壓15min后，達(dá)到需要的巖心低滲層高度后卸壓；
(9)抽出豎直擋板，在由步驟(8)所得到的定型后未固化的巖心中對(duì)應(yīng)水平井的上側(cè)位置處平行底部高滲層開出凹槽埋入鈦鋼管以模擬布設(shè)水平井，鈦鋼管一側(cè)采出端引出一條硬質(zhì)四氟管至巖心上表面；所述鈦鋼管平行布設(shè)在巖心距頂部1/5高度處，穿透?jìng)?cè)積夾層，將鈦鋼管水平井與側(cè)積夾層防水布之間進(jìn)行膠化處理，防止?jié)B漏；
(10)將步驟(9)中得到的布設(shè)完水平井的巖心上側(cè)凹槽鑿出的砂體回填，并以SMPa壓力穩(wěn)壓10分鐘以固定砂體形狀；
(11)卸下四周模具，將整個(gè)側(cè)積夾層人造巖心放入恒溫箱中固化；
(12)對(duì)巖心表面進(jìn)行膠化處理；
(13)根據(jù)實(shí)際驅(qū)替方案需要全面布設(shè)飽和井、注采井和壓力監(jiān)測(cè)井；
(14)分次燒鑄成型。
為了實(shí)施上述方法，本發(fā)明給出了以下專用工具，專用工具由側(cè)積體壓制弧板、壓制模具、豎直擋板、填充件以及與壓制模具同平面尺寸的壓板組成。
其中，所述側(cè)積體壓制弧板為方形弧板，在側(cè)積體壓制弧板的兩側(cè)邊上分別有兩個(gè)突出的滑動(dòng)卡口，滑動(dòng)卡口為內(nèi)凹的圓弧面卡口。
所述壓制模具由長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板和短側(cè)面碳鋼板以及底板連接后組成，所述長(zhǎng)、短側(cè)面碳鋼板之間由螺絲連接固定，在所述長(zhǎng)、短側(cè)面碳鋼板外側(cè)設(shè)置強(qiáng)化鋼條，強(qiáng)化鋼條通過卡簧固定；所述兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板與兩塊短側(cè)面碳鋼板固定后形成穩(wěn)定的長(zhǎng)方體方框，底板與此長(zhǎng)方形方框之間通過螺栓固定連接；在所述在兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板的內(nèi)側(cè)間隔開有用于所述側(cè)積體壓制弧板和豎直擋板卡入的滑動(dòng)卡槽；滑動(dòng)卡槽內(nèi)有一根圓形的鋼柱，鋼柱與所述側(cè)面碳鋼板為一體化相連，鋼柱上涂抹潤(rùn)滑油，鋼柱與滑動(dòng)卡口相配合以實(shí)現(xiàn)所述鋼柱可以與滑動(dòng)卡口緊密鑲嵌并支持弧板沿鋼柱上下滑動(dòng)；填充件水平截面的形狀與滑動(dòng)卡槽水平截面的形狀相同，以實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)所述填充件的個(gè)數(shù)來控制側(cè)積體壓制弧板沿滑動(dòng)卡槽下降的最低位置。
滑動(dòng)卡槽的寬度應(yīng)確保豎直擋板與側(cè)積體壓制弧板的兩側(cè)緊密相觸，但同時(shí)側(cè)積體壓制弧板還可在外力作用下沿滑動(dòng)卡槽垂向滑動(dòng)。
本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明所述方法針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題創(chuàng)造性的提出通過制作弧板模具及壓力控制法來控制側(cè)積夾層傾角，使得巖心能夠真實(shí)有效的模擬油層中側(cè)積夾層的存在情況，真實(shí)有效的模擬出側(cè)積夾層在驅(qū)替過程中所產(chǎn)生的遮擋等作用，解決制備點(diǎn)壩側(cè)積夾層的物理模型并在模型中考慮布設(shè)尖滅和水平井的問題，通過確定布孔原則、選擇合適材料進(jìn)行防砂處理、制定飽和井布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等方式有效地模擬了真實(shí)油層中水平井挖潛剩余油的過程。利用本種方法制造的巖心可以構(gòu)造側(cè)積夾層及設(shè)定傾角，并且還可以在側(cè)積夾層內(nèi)模擬布設(shè)水平井，制備的側(cè)積夾層人造巖心能夠很好的模擬實(shí)際儲(chǔ)層的滲透率、孔隙度、能很好的模擬實(shí)際地層的夾層情況和傾角情況，利用本方法所獲得的巖心能夠很好的進(jìn)行室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，可真實(shí)的反映地層情況，使側(cè)積夾層室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究成功的突破了巖心方面的束縛，為室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)提供了成熟有效的技術(shù)支持，為油氣田開發(fā)方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的專用工具的組合后結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所述專用工具中的填充件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明所述專用工具中的側(cè)積體壓制弧板的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明所述側(cè)積體壓制弧板的傾角定義示意圖。
圖5是實(shí)施本發(fā)明所述方法時(shí)壓制模具內(nèi)的橫向截面示意圖，該圖顯示巖心內(nèi)砂體分布結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例以三個(gè)夾層為例，其中，虛弧線部分為壓制前側(cè)積體壓制弧板所處的位置。
圖6是實(shí)施本發(fā)明所述方法過程中，在巖心上布設(shè)飽和井、注采井和壓力監(jiān)測(cè)井的位
置示意圖。
圖7是實(shí)施本發(fā)明所述方法定型后的巖心模型示意圖。
圖中1-第一側(cè)積夾層下部砂體，2-第一側(cè)積夾層上部砂體，3-第二側(cè)積夾層下部砂體，4-第二側(cè)積夾層上部砂體，5-第三側(cè)積夾層下部砂體，6-第三側(cè)積夾層上部砂體，7-左側(cè)無側(cè)積夾層的砂體，8-右側(cè)無側(cè)積夾層的砂體，9-壓制后的底部高滲層，10-短側(cè)面碳鋼板，11-豎直擋板，12-滑動(dòng)卡槽，13-鋼柱，14-側(cè)積體壓制弧板，15-滑動(dòng)卡口，16-長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板，17-填充件，18-底板，S1-壓制后的高滲層砂體高度，S2-壓制后的低滲層砂體高度，S3-壓制前的低滲層砂體高度。
【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
本種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法，該方法由如下步驟組成:
(I)按照需要制備的巖心尺寸、側(cè)積夾層的數(shù)量以及側(cè)積夾層的傾角確定巖心壓制模具的尺寸、所述模具上開有的弧板滑動(dòng)卡槽及豎直擋板卡槽的位置以及弧板的傾角，完成側(cè)積體壓制弧板的制備與壓制模具的組裝，得到無蓋但有底板的中空長(zhǎng)方體模具，所述側(cè)積體壓制弧板的傾角與側(cè)積夾層的傾角相同。
在實(shí)施本步驟時(shí)，需要按照如下模式進(jìn)行:
所述側(cè)積體壓制弧板的傾角d如圖4所示，圖中的A、B兩點(diǎn)在弧板兩側(cè)的上、下端點(diǎn)，以AB兩點(diǎn)所在直線與水平線BC之間夾角作為弧板的水平傾角d，需要使直線AB、BC及弧AB三線處于同一平面上。待模擬的側(cè)積夾層的傾角與側(cè)積體壓制弧板的傾角相同。
側(cè)面碳鋼板長(zhǎng)度范圍為150mm?850mm,寬度范圍為IOOmm?300mm,厚度為20mm,側(cè)面碳鋼板邊緣打出均勻螺眼，側(cè)面碳鋼板之間由螺絲連接固定，模具尺寸可根據(jù)具體所需制備巖心的長(zhǎng)寬高尺寸要求調(diào)節(jié)，在側(cè)面碳鋼板外側(cè)設(shè)置強(qiáng)化鋼條定型器，強(qiáng)化鋼條通過卡簧固定，將模具整齊箍緊，確保模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板與兩塊短側(cè)面碳鋼板邊緣固定后形成穩(wěn)定的長(zhǎng)方體外框，將底板與長(zhǎng)方形方框通過螺栓固定，形成無蓋的中空長(zhǎng)方體模具，在兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板內(nèi)側(cè)適宜位置鑿出滑動(dòng)卡槽。卡槽位置可以由夾層傾角及側(cè)積夾層豎直高度按照以下公式?jīng)Q定:
其中
【權(quán)利要求】
1.一種側(cè)積夾層人造巖心的制備方法，該方法由如下步驟組成: (1)按照需要制備的巖心尺寸、側(cè)積夾層的數(shù)量以及側(cè)積夾層的傾角確定巖心壓制模具的尺寸、所述模具上開有的弧板滑動(dòng)卡槽及豎直擋板卡槽的位置以及弧板的傾角，完成側(cè)積體壓制弧板的制備與壓制模具的組裝，得到無蓋但有底板的中空長(zhǎng)方體模具，所述側(cè)積體壓制弧板的傾角與側(cè)積夾層的傾角相同； (2)用體積法精確計(jì)算出側(cè)積夾層人造巖心的底部高滲層和上部側(cè)積低滲夾層部分所需要的不同粒度的石英砂與膠黏劑配料； (3)將步驟(2)中所計(jì)算出的各份石英砂與膠黏劑配料依次加入膠黏劑后分別搓勻； (4)將步驟(3)中混合好的底部高滲層所需要配料裝入步驟(1)中所得到的壓制模具中進(jìn)行加壓定型； (5)在步驟(4)中所獲得的經(jīng)加壓定型后的底部高滲層上設(shè)置側(cè)積體，所述側(cè)積體按照如下模式設(shè)置:在所述壓制模具上沿豎直擋板卡槽位置垂直插入n+1塊豎直擋板，將側(cè)積體劃分為n+1部分，n為待模擬的側(cè)積夾層數(shù)量； (6)將步驟(3)中混合好的側(cè)積低滲夾層對(duì)應(yīng)部分所需要的配料依次裝入步驟(5)中所構(gòu)建的側(cè)積體內(nèi)，沿弧板滑動(dòng)卡槽位置卡入側(cè)積體壓制弧板，對(duì)步驟(5)中所構(gòu)成的側(cè)積體的各個(gè)部分依次垂直加壓， 以SMPa壓力穩(wěn)壓15分鐘后卸壓，并撤下側(cè)積體壓制弧板； (7)在步驟(6)中得到的側(cè)積體內(nèi)各部分成型的砂體弧形表面布設(shè)側(cè)積夾層； 所述布設(shè)側(cè)積夾層的方法為，采用可防止液體滲漏的致密防水布，裁剪成與側(cè)積體壓制弧板相同的尺寸，在所述致密防水布的兩側(cè)均勻刮膠并均勻鋪設(shè)粘土層，粘土層厚度一般為2~4毫米，由此獲得模擬的側(cè)積夾層；將所述側(cè)積夾層覆蓋在弧形砂體表面，邊緣對(duì)齊； (8)在步驟(7)中得到側(cè)積夾層上側(cè)填入步驟(3)中混合好的側(cè)積低滲夾層對(duì)應(yīng)部分所需要的配料，以8MPa壓力穩(wěn)壓15min后，達(dá)到需要的巖心低滲層高度后卸壓； (9)抽出豎直擋板，在由步驟(8)所得到的定型后未固化的巖心中對(duì)應(yīng)水平井的上側(cè)位置處平行底部高滲層開出凹槽埋入鈦鋼管以模擬布設(shè)水平井，鈦鋼管一側(cè)采出端引出一條硬質(zhì)四氟管至巖心上表面；所述鈦鋼管平行布設(shè)在巖心距頂部1/5高度處，穿透?jìng)?cè)積夾層，將鈦鋼管水平井與側(cè)積夾層防水布之間進(jìn)行膠化處理，防止?jié)B漏； (10)將步驟(9)中得到的布設(shè)完水平井的巖心上側(cè)凹槽鑿出的砂體回填，并以SMPa壓力穩(wěn)壓10分鐘以固定砂體形狀； (11)卸下四周模具，將整個(gè)側(cè)積夾層人造巖心放入恒溫箱中固化； (12)對(duì)巖心表面進(jìn)行膠化處理； (13)根據(jù)實(shí)際驅(qū)替方案需要全面布設(shè)飽和井、注采井和壓力監(jiān)測(cè)井； (14)分次燒鑄成型。
2.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1中所述制備方法的專用工具，由側(cè)積體壓制弧板(14)、壓制模具、豎直擋板(11)、填充件(17)以及壓板組成；其中，所述側(cè)積體壓制弧板(14)為方形弧板，在側(cè)積體壓制弧板(14)的兩側(cè)邊上分別有兩個(gè)突出的滑動(dòng)卡口(15)，滑動(dòng)卡口(15)為內(nèi)凹的圓弧面卡口 ； 所述壓制模具由長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板(16)和短側(cè)面碳鋼板(10)以及底板(18)連接后組成，所述長(zhǎng)、短側(cè)面碳鋼板之間由螺絲連接固定，在所述長(zhǎng)、短側(cè)面碳鋼板外側(cè)設(shè)置強(qiáng)化鋼條，強(qiáng)化鋼條通過卡簧固定；所述兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板與兩塊短側(cè)面碳鋼板固定后形成穩(wěn)定的長(zhǎng)方體方框，底板(18)與此長(zhǎng)方形方框之間通過螺栓固定連接；在所述在兩塊長(zhǎng)側(cè)面碳鋼板的內(nèi)側(cè)間隔開有用于所述側(cè)積體壓制弧板(14)和豎直擋板(11)卡入的滑動(dòng)卡槽(12);滑動(dòng)卡槽(12)內(nèi)有一根圓形的鋼柱(13)，鋼柱(13)與所述側(cè)面碳鋼板為一體化相連，鋼柱(13)上涂抹潤(rùn)滑油，鋼柱(13)與滑動(dòng)卡口(15)相配合以實(shí)現(xiàn)所述鋼柱與滑動(dòng)卡口緊密鑲嵌并上下滑動(dòng)；填充件(17)水平截面的形狀與滑動(dòng)卡槽(12)水平截面的形狀相同，以實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)所述填充件的個(gè)數(shù)來控制側(cè)積體壓制弧板(14)沿滑動(dòng)卡槽(12)下降的最低位置； 滑動(dòng)卡槽(12)的寬度應(yīng)確保豎直擋板(11)與側(cè)積體壓制弧板(14)的兩側(cè)緊密相觸，但同時(shí)側(cè)積體壓制弧板(14)還可在外力作用下沿滑動(dòng)卡槽(12)垂向滑動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK103616270SQ201310627318
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月1日
【發(fā)明者】皮彥夫, 劉麗, 楊晶, 陳楠 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)