用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水泥試樣制作方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖作為一種低孔、低滲的沉積巖，具有薄片狀的層理以及復(fù)雜的天然裂縫體系。由于研究水力壓裂的機(jī)理需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，不可能全部基于現(xiàn)場原巖進(jìn)行，因此，研制與原巖物理力學(xué)性能類似的水泥試樣是開展水力壓裂物理模擬的基礎(chǔ)。除此之外，在室內(nèi)模擬油氣開采，進(jìn)行儲層傷害及恢復(fù)評價的過程中也同樣需要制作大量的水泥試樣。
[0003]而目前在模擬巖石孔隙結(jié)構(gòu)的過程中，國內(nèi)普遍采用的是在水泥試樣內(nèi)預(yù)制硬紙片的方法，這種方法與原巖的孔隙結(jié)構(gòu)差距較大，大大降低了物理模擬實(shí)驗(yàn)的效率與準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法，旨在提高水力壓裂、油氣開采和儲層傷害及恢復(fù)評價物理模擬實(shí)驗(yàn)的效率與準(zhǔn)確性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法，包括以下步驟:
對目標(biāo)區(qū)塊原巖的力學(xué)強(qiáng)度及孔隙特征進(jìn)行測試，并根據(jù)力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果選擇水泥試樣原料中水、灰、砂的比例，將原料混合之后均勻攪拌形成混合物；
將所述混合物分批加入試樣模具之中，并以原巖的孔隙特征測試結(jié)果為依據(jù)，根據(jù)測試到的原巖中孔隙的位置、大小及走向，在每批次的混合物中加入改性聚乙烯醇薄片；
待水泥試樣固結(jié)后拆模，并在預(yù)設(shè)條件下養(yǎng)護(hù)得到水泥試樣。
[0006]優(yōu)選地，在將所述混合物分批加入試樣模具之中的步驟之前，在試樣模具的內(nèi)側(cè)壁刷滿機(jī)油以便于脫模。
[0007]優(yōu)選地，所述對目標(biāo)區(qū)塊原巖的力學(xué)強(qiáng)度及孔隙特征進(jìn)行測試，并根據(jù)力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果選擇水泥試樣原料中水、灰、砂的比例，將原料混合之后均勻攪拌形成混合物的步驟中，將原巖進(jìn)行抗壓、抗折的強(qiáng)度測試，得出力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果，以力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果為依據(jù)，制作多個具有不同水、灰、砂之比的小試樣，并對多個小試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，以找到與現(xiàn)場原巖力學(xué)性能最為相近的水、灰、砂之比，再進(jìn)行水泥試樣的制作。
[0008]優(yōu)選地，在將原料混合之后均勻攪拌形成混合物的過程中，在混合物中加入橡膠顆粒以改善水泥試樣的韌性。
[0009]優(yōu)選地，在將所述混合物分批次加入到試樣模具的過程中，加入每一批次后都要進(jìn)行鋪平，進(jìn)行充分振搗，并加入引氣劑以排除混合物中的氣泡，進(jìn)行夯實(shí)。
[0010]優(yōu)選地，采用CT掃描的方法，得出關(guān)于目標(biāo)區(qū)塊原巖內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)特征的圖像，并根據(jù)掃描圖像所顯示的天然裂縫的位置、大小及走向等情況，在每一批次夯實(shí)的混合物中放置改性聚乙烯醇薄片。
[0011]優(yōu)選地，所述改性聚乙稀醇薄片的厚度為2~4mm，長度為30~100mm。
[0012]優(yōu)選地，將所述混合物分批加入試樣模具的過程中，在試樣模具中分批次地加入混合物，直至加滿，用刮刀將凸露出的混合物刮去，使其表面平整。
[0013]本發(fā)明提出的用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法，制作出的水泥試樣可較好地模擬巖石的層理、天然裂縫情況，對現(xiàn)有的以硬紙片來模擬天然裂縫的方式進(jìn)行了改進(jìn)，采用改性聚乙烯醇薄片，改進(jìn)了現(xiàn)有水泥試樣的制作方法，基于原巖的孔隙及力學(xué)特征，使在模擬水力壓裂的過程中，人工裂縫穿越天然裂縫這一過程與現(xiàn)場壓裂過程更加吻合，大大提高了水力壓裂、油氣開采和儲層傷害及恢復(fù)評價物理模擬實(shí)驗(yàn)的效率及準(zhǔn)確性，并降低了試驗(yàn)成本。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；
圖2為本發(fā)明用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法制作出的水泥試樣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，10-改性聚乙烯醇薄片，20-水泥試樣，30-模擬井筒。
[0016]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0017]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]參照圖1，本優(yōu)選實(shí)施例中，一種用于模擬原巖孔隙特征的水泥試樣的制作方法，包括以下步驟:
步驟S10，對目標(biāo)區(qū)塊原巖的力學(xué)強(qiáng)度及孔隙特征進(jìn)行測試，并根據(jù)力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果選擇水泥試樣20原料中水、灰、砂的比例，將原料混合之后均勻攪拌形成混合物；
將原巖進(jìn)行抗壓、抗折的強(qiáng)度測試，得出力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果，以力學(xué)強(qiáng)度測試結(jié)果為依據(jù)，制作多個具有不同水、灰、砂之比的小試樣，并對多個小試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，以找到與現(xiàn)場原巖力學(xué)性能最為相近的水、灰、砂之比，再進(jìn)行水泥試樣20的制作。另外，在將原料混合之后均勻攪拌形成混合物后，在混合物中加入橡膠顆粒以改善水泥試樣20的韌性。
[0019]步驟S20，將混合物分批加入試樣模具之中，并以原巖的孔隙特征測試結(jié)果為依據(jù)，根據(jù)測試到的原巖中孔隙的位置、大小及走向，在每批次的混合物中加入改性聚乙烯醇薄片10 ;
當(dāng)在原巖某處掃描到孔隙時，則在水泥試樣20的對應(yīng)位置放置改性聚乙烯醇薄片10。根據(jù)對應(yīng)位置孔隙的大小來選擇改性聚乙烯醇薄片10的尺寸，根據(jù)孔隙走向確定改性聚乙烯醇薄片10放置的角度。
[0020]在將混合物分批加入試樣模具之中的步驟之前，在試樣模具的內(nèi)側(cè)壁刷滿機(jī)油以便于脫模。在將混合物分批次加入到試樣模具的過程中，加入每一批次后都要進(jìn)行鋪平，進(jìn)行充分振搗，并加入少量引氣劑(通常為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.004% -0.015%)以排除混合物中的氣泡，進(jìn)行夯實(shí)。將混合物分批加入試樣模具的過程中，在試樣模具中分批次地加入混合物，直至加滿，用刮刀將凸露出的混合物刮去，使其表面平整。本實(shí)施例中，采用CT掃描的方法，得出關(guān)于目標(biāo)區(qū)塊原巖內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)特征的圖像，并根據(jù)掃描圖像所顯示的天然裂縫的位置、大小及走向等情況，在每一批次夯實(shí)的混合物中放置改性聚乙烯醇薄片10。改性聚乙烯醇薄片10的厚度為2~4mm，長度為30~100mm。
[0021]聚乙烯醇具有很好的水溶性，普遍以粉末和薄膜的狀態(tài)存在，通過增長分子鏈，加厚分子層的方式對聚乙烯醇進(jìn)行改性，可以使其呈不同厚度、不同形狀的片狀或條帶狀，改性后的聚乙烯醇的狀態(tài)類似于塑料，并具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，溶解時間也可根據(jù)厚度來調(diào)節(jié)。在水泥試樣20固結(jié)過程中，改性聚乙烯醇薄片10緩慢溶解，在其原來存在的位置上便形成了空隙，以模擬頁巖和油氣儲層的天然裂縫。由于在對聚乙烯醇進(jìn)行改性的過程中，一次改性可得到數(shù)量較多的聚乙烯醇固體，而每個水泥試樣20所需的聚乙烯醇的數(shù)量較少，一次改性可用于較多試樣的制作，所以本發(fā)明可大大降低試驗(yàn)成本并提高模擬天然裂縫的準(zhǔn)確性。
[0022]本實(shí)施例中，試樣模具是由五塊鐵板對接組成，并用螺釘固定，便于拆模。五塊鐵板的內(nèi)壁均為邊長為300mm的正方形，即加工出的試樣為邊長300mm的立方體，試樣