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一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法

文檔序號:10513372閱讀:692來源:國知局
一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明主要屬于油氣田微觀機理研究技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法。所述仿真物理模型包括主板和附板,所述附板包括注入口和采出口,所述主板由環(huán)氧樹脂和固化劑混合成型,所述附板由平面光學玻璃板加工而成,所述主板包括孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括三個部分,所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個部分的首尾兩端均分別通過共同的喉道與注入口和采出口相連。并且本發(fā)明提供的方法能夠?qū)崿F(xiàn)微米尺寸下的喉道直徑、任意孔喉比和多種配位數(shù),制作成的物理模型透明度好、可視化強、制作成本低。
【專利說明】
一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要屬于油氣田微觀機理研究技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,由于中、高滲透油田的快速開發(fā)以及探明儲量增幅變緩,低滲透、特低滲透油藏石油的產(chǎn)量將在油藏工程中越來越重要,對低滲透油藏的開發(fā)將具有重要的戰(zhàn)略意義。因此研究流體在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流問題,對于石油天然氣等地下流體資源的開發(fā)、地面工程及河流堤壩的防滲等具有十分重要的意義。但長期以來,對于微觀模型中滲流問題的研究主要有:①以人造巖心或人造地質(zhì)模型為研究對象,成本低,加工比較簡單,但是誤差大,無法觀察到油、氣、水及其他流體的驅(qū)動過程,無法滿足目前油田開發(fā)的需要;②當前已有的多孔介質(zhì)模型,如微毛管網(wǎng)絡(luò)模型、石英砂夾層模型、仿真孔隙結(jié)構(gòu)模型、使用真實巖心為主體的模型,模型透明,模擬驅(qū)替過程可視,可采集和分析圖像,但制作手段復雜、制作成本較高、制作精度差,且孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)尺寸不可控;③對于現(xiàn)有的環(huán)氧樹脂膠接制成的多孔介質(zhì)模型,制作成的模型透明度好,可視性強,可以清楚的觀察模型中的微觀滲流過程,但模型制作精度差,尺寸不可控,粘接能力差,不耐壓,成功率低,達不到低\特低滲透油田的微米級孔道尺寸要求,都無法滿足對儲層微觀參數(shù)的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題,本發(fā)明提供一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型及制作方法,所述仿真物理模型能夠?qū)崿F(xiàn)微米尺寸下的喉道直徑、任意孔喉比和多種配位數(shù),利用本發(fā)明提供的制作方法制作成的物理模型透明度好、可視化強、制作成本低、制作難度低、可重復性強、成功率高。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,所述仿真物理模型包括主板和附板,所述附板包括注入口和采出口,所述主板包括孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下三個部分:
第一部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的兩條喉道,兩條喉道上均設(shè)置孔道;
第二部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向首尾相連延伸的兩個或兩個以上六邊形喉道,在所述六邊形喉道的頂點上設(shè)置孔道;
第三部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的三條喉道,還包括與所述三條喉道垂直的兩條或兩條以上的喉道;在相互垂直的喉道交叉部位設(shè)置孔道;
所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個部分的首尾兩端均分別通過共同的喉道與注入口和采出口相連。
[0005]進一步地,所述主板由環(huán)氧樹脂和固化劑混合成型,所述附板由平面光學玻璃板加工而成。
[0006]一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,所述制作方法用于制作所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,其特征在于,所述制作方法包括以下步驟:
(1)模型中孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計:根據(jù)實際低和/或特低滲透油藏巖樣的鑄體薄片和壓汞數(shù)據(jù),得到儲層參數(shù),所述儲層參數(shù)包括配位數(shù)、孔喉比和喉道半徑,繪制出與所述儲層參數(shù)相對應的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);
(2)光刻掩膜版成像:將步驟(I)繪制出的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過光刻掩膜版成像刻蝕在二氧化硅玻璃片的材料層上,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案的玻璃初級母版,利用氫氟酸溶液對所述玻璃初級母版進行腐蝕,以使加深孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度至預定深度,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案且孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度達到預定深度的玻璃母版;
(3)制作彈性模具:將聚二甲基硅氧烷澆鑄在步驟(2)制備獲得的所述玻璃母版上,將所述玻璃母版放入真空箱中抽真空脫氣,然后放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后將所述玻璃母版剝離,得到彈性模具,所述彈性模具為與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)互補的鏡像結(jié)構(gòu);
(4)主板制作:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺混合、脫氣、制成透明液體,取出所述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后,從恒溫箱取出,室溫冷卻5-8分鐘后將所述彈性模具剝離,制備得到主板,所述主板上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同;
(5)附板制作:采用平面光學玻璃板直接制成附板,在附板上設(shè)置注入口和采出口;
(6)模型粘接:將步驟(4)中制備獲得的所述主板和步驟(5)制備獲得的所述附板直接對齊,將所述附板置于所述主板下方,置于恒溫箱中進行粘接,得到粘接后模型,模型的粘接過程無需添加粘接劑;
(7)模型成型:從恒溫箱中將所述粘接后模型取出,在常溫下靜置冷卻,即得到可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型。
進一步地,在步驟(2)光刻掩膜版成像中,所述二氧化硅玻璃片的材料層為金屬鉻,所述材料層厚度50-200nm。
[0007]進一步地,在步驟(2)光刻掩膜版成像中,所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為100%;利用氫氟酸溶液對所述玻璃初級母版進行腐蝕的條件為:常溫、腐蝕時間為70-90秒、腐蝕后玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的預定深度為1_3μπι。
[0008]進一步地,步驟(4)主板制作具體為:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺按重量比10-15:1進行混合,在常溫下均勻攪拌50-70分鐘,然后放入真空干燥箱中,在預定溫度135-150Γ下脫氣,直至環(huán)氧樹脂和二乙醇胺的混合物沸騰成為透明液體,取出所述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后將所述彈性模具剝離,制備得到主板;所述固化成型的條件為固化時間8-10小時,控制恒溫箱的溫度為 135-150°C。
[0009]進一步地,步驟(5)附板制作中,所述附板為邊長6.5-9cm的正方形,所述注入口和采出口分別設(shè)置在所述附板上下兩端的中間位置;并所述注入口和采出口均為直徑范圍在3_6mm的圓形。
[0010]進一步地,步驟(6)模型粘接中,將所述主板和所述附板直接對齊后,置于恒溫箱中進行粘接;溫度設(shè)定為40-50 0C,粘接時間20-40分鐘。
[0011]進一步地,所述方法還包括附板回收步驟以實現(xiàn)附板的重復利用,具體為通過高溫使附板與主板脫離,控制高溫條件為10-1lOtC,保溫時間為5-15分鐘。
[0012]進一步地,所述玻璃母版為邊長6.5-9cm的正方形,所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的邊框為邊長4-5cm的正方形,所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)位于所述玻璃母版的中間位置。
[0013]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明提供的所述仿真物理模型可以根據(jù)實驗需求,真實模擬油藏巖心孔隙結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì);
(2)本發(fā)明提供的所述仿真物理模型的制作方法可自主設(shè)計孔隙尺寸和形狀,模擬微米尺度下儲層微觀參數(shù)的仿真研究;
(3 )經(jīng)過大量實驗論證,本發(fā)明所述仿真物理模型可承受60 °C以下以及6Mpa以下的微觀滲流研究,可滿足對高溫高壓實驗的要求;
(4)在溫度為100-110°C,保溫時間為5-15分鐘的條件下,所述仿真物理模型中的附板與主板脫離,以實現(xiàn)附板的重復利用;
(5)可重復制作仿真模型,以提供相同的油藏環(huán)境;
(6)模型易于觀察,可視化強;
(7)制作方法操作簡便,成本低,成功率高。
【附圖說明】
[0014]圖1為可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型三維示意圖;
圖2為可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型平面示意圖;
圖3為可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型剖面圖;
圖4為微觀滲流模型實驗設(shè)備示意圖;
圖5為配位數(shù)為2的仿真物理模型水驅(qū)油后的動態(tài)圖像;
圖6為配位數(shù)為3的仿真物理模型水驅(qū)油后的動態(tài)圖像;
圖7為配位數(shù)為4的仿真物理模型水驅(qū)油后的動態(tài)圖像
附圖標記:1.注入口、2.孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、3.采出口、4.附板、5.主板、6.喉道、7.孔道、8.驅(qū)替栗、9.中間容器、10.仿真物理模型、11.錄像儀、12.圖像顯示器。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細描述。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0016]相反,本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步,為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解,在下文對本發(fā)明的細節(jié)描述中,詳盡描述了一些特定的細節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0017]實施例1
如圖1和圖2及3所示,一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,其包括主板5和附板4,其中,主板5由環(huán)氧樹脂和固化劑混合成型,附板4由平面光學玻璃板加工而成,所述附板4包括注入口 I和采出口 3,主板5包括孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2,孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2包括以下三個部分:第一部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口 I到采出口 3方向平行延伸的兩條喉道6,兩條喉道上均設(shè)置孔道7;
第二部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口 I到采出口3方向首尾相連延伸的兩個或兩個以上六邊形喉道6,在所述六邊形喉道的頂點上設(shè)置孔道7;
第三部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口 I到采出口 3方向平行延伸的三條喉道6,還包括與所述三條喉道6垂直的兩條或兩條以上的喉道6;在相互垂直的喉道交叉部位設(shè)置孔道7;
所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個部分的首尾兩端均分別通過共同的喉道6與注入口 I和采出口 3相連。
[0018]其中,環(huán)氧樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂618,固化劑優(yōu)選為二乙醇胺。
[0019]一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,包括以下步驟:
(I)模型中孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計:根據(jù)實際低和/或特低滲透油藏巖樣的鑄體薄片和壓汞數(shù)據(jù),得到儲層參數(shù),所述儲層參數(shù)包括配位數(shù)(指一個孔道連接喉道的個數(shù))、孔喉比、喉道半徑,其中,通過壓汞數(shù)據(jù)就可以直接得到孔喉的大小以及平均配位數(shù),鑄體薄片可以得到巖樣的孔隙結(jié)構(gòu),繪制出與所述儲層參數(shù)相對應的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);其中,使用軟件繪制出喉道半徑和孔喉比相同,配位數(shù)不同的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);優(yōu)選為Auto CAD繪圖軟件;在本實施例中確定喉道半徑為lOum,孔喉比為3,配位數(shù)2、3和4;孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下三個部分:第一部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的兩條喉道,兩條喉道上均設(shè)置孔道;第二部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向首尾相連延伸的兩個或兩個以上六邊形喉道,在所述六邊形喉道的頂點上設(shè)置孔道;第三部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的三條喉道,還包括與所述三條喉道垂直的兩條或兩條以上的喉道;在相互垂直的喉道交叉部位設(shè)置孔道;所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個部分的首尾兩端均分別通過共同的喉道與注入口和采出口相連。
[0020](2)光刻掩膜版成像:將步驟(I)繪制出的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過光刻掩膜版成像刻蝕在二氧化硅玻璃片的材料層上,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案的玻璃初級母版,利用氫氟酸溶液對所述玻璃初級母版進行腐蝕,以使加深孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度至預定深度,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案且孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度達到預定深度的玻璃母版;
其中,二氧化硅玻璃片的材料層是金屬鉻,材料層厚度50nm;氫氟酸溶液的濃度為100%,在常溫下腐蝕時間為70秒,腐蝕后玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的預定深度為I;
玻璃母版為正方形,邊長6.5cm,孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體為正方形,邊長為4cm,位于玻璃母版的中間位置;
(3)制作彈性模具:將聚二甲基硅氧烷(PDMS)澆鑄在步驟(2)制備獲得的所述玻璃母版上,然后將所述玻璃母版放入真空箱中抽真空脫氣,抽真空脫氣后放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后將所述玻璃母版剝離,得到彈性模具,所述彈性模具為與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案互補的鏡像結(jié)構(gòu);
(4)主板制作:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺按重量比例為15:1,進行混合后,混合物常溫下均勻攪拌50分鐘,然后放入真空干燥箱中,在預定溫度135°C,優(yōu)選為140°C下脫氣,直至混合物沸騰成為透明液體,取出上述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型時間為8小時,恒溫箱的溫度為135°C,固化成型后與彈性模具剝離,得到與所述玻璃母版相同的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即制成主板;所述主板上形成的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同;主板的材料具有固化效果好,透明度好的特點,同時主板材料與附板材料(平面光學玻璃板)之間的粘性非常大,主板與附板之間粘性的原因,經(jīng)過大量實驗論證,本發(fā)明所述仿真物理模型可承受60°C以下以及6Mpa以下的微觀滲流研究,可滿足對高溫高壓實驗的要求;
(5)附板制作:采用平面光學玻璃板直接制成附板,附板為正方形,邊長6.5cm,在上下兩端的中間位置鉆有直徑為3-6mm的注入口 I和采出口 3,鉆孔時需控制玻璃鉆頭與玻璃形成一個75°角度進行鉆孔,以避免玻璃破碎,提高鉆孔效率;
(6)模型粘接:將步驟(4)中制備獲得的所述主板和步驟(5)制備獲得的所述附板直接對齊,將所述附板置于所述主板下方,置于恒溫箱中進行粘接;溫度設(shè)定為40°C,粘接時間20分鐘,得到粘接后模型,模型的粘接過程無需添加粘接劑;
(7)模型成型:從恒溫箱中將所述粘接后模型取出,在常溫下靜置冷卻,即得到可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型。
所述方法還包括附板回收步驟以實現(xiàn)附板的重復利用,具體為通過高溫使附板與主板脫離,控制高溫條件為100°C,保溫時間為5分鐘。
[0021]實施例2
本實施例與實施例1不同之處在于,一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,包括以下步驟:
(1)模型中孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計:根據(jù)實際低和/或特低滲透油藏巖樣的鑄體薄片和壓汞數(shù)據(jù),得到儲層參數(shù),儲層參數(shù)包括配位數(shù)(指一個孔道連接喉道的個數(shù))、孔喉比、喉道半徑,繪制出與所述儲層參數(shù)相對應的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);其中,使用軟件繪制出喉道半徑和孔喉比相同,配位數(shù)不同的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);優(yōu)選為Auto CAD繪圖軟件;在本實施例中確定喉道半徑為10-30um,優(yōu)選為20um,孔喉比為3-6,優(yōu)選為4,配位數(shù)2、3和4;孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與實施例1相同;
(2)光刻掩膜版成像:方法同實施例1,不同之處在于,其中,二氧化硅玻璃片的材料層是金屬鉻,材料層厚度為I OOnm ;氫氟酸溶液的濃度為100%,在常溫下腐蝕時間為80秒,腐蝕后玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的預定深度為2mi;
玻璃母版為正方形,邊長6.5cm,孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體為正方形,邊長為4cm,位于玻璃母版的中間位置;
(3)制作彈性模具:同實施例1;
(4)主板制作:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺按重量比例為12:1,進行混合后,混合物常溫下均勻攪拌60分鐘,然后放入真空干燥箱中,在預定溫度140°C下脫氣,直至混合物沸騰成為透明液體,取出上述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型時間為為9小時,恒溫箱的溫度為140°C,固化成型后與彈性模具剝離,得到與所述玻璃母版相同的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即制成主板;所述主板上形成的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同;
(5)附板制作:采用平面光學玻璃板直接制成附板,附板為正方形,邊長6.5cm,在上下兩端的中間位置鉆有直徑為3mm的注入口 I和采出口3,鉆孔時需控制玻璃鉆頭與玻璃形成一個75°角度進行鉆孔;
(6)模型粘接:將步驟(4)中制備獲得的所述主板和步驟(5)制備獲得的所述附板直接對齊,將所述附板置于所述主板下方,置于恒溫箱中進行粘接;溫度設(shè)定為45°C,粘接時間30分鐘,得到粘接后模型,模型的粘接過程無需添加粘接劑;
(7)模型成型:同實施例1;
所述方法還包括附板回收步驟以實現(xiàn)附板的重復利用,具體為通過高溫使附板與主板脫離,控制高溫條件為105°C,保溫時間為10分鐘。
[0022]實施例3
本實施例與實施例1不同之處在于,一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,包括以下步驟:
利用上述制備獲得的所述仿真物理模型進行不同配位數(shù)微觀驅(qū)油實驗,實驗設(shè)備如圖4所示,該可視化微觀設(shè)備是由錄像儀11和圖像顯示器12連接,將上述所述仿真物理模型10置于錄像儀11下面,模型的注入口連接由驅(qū)替栗8和中間容器9構(gòu)成的驅(qū)替系統(tǒng),仿真物理模型10采出口連接流體回收瓶,即可進行微觀驅(qū)替實驗。利用該設(shè)備觀察模型不同配位數(shù)的流體驅(qū)替狀況,通過圖像采集系統(tǒng)進行觀察和記錄。
[0023]實驗原理:利用所述仿真物理模型進行水驅(qū)油實驗,通過圖像采集與處理系統(tǒng),將驅(qū)油過程以圖像的形式記錄、整理、分析,研究不同配位數(shù)對驅(qū)油效率的影響。
[0024]具體實驗步驟:①將可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型10抽真空;②將上述仿真物理模型飽和模擬地層水,形成油未進入儲層時的原始地層水狀態(tài);③用實驗油排驅(qū)模擬地層水,建立儲層原始油和束縛水狀態(tài);④按照0.0lml/min的注入速度,進行水驅(qū)油實驗,通過錄像儀和圖像顯示器記錄水驅(qū)油的動態(tài)變化及水驅(qū)后剩余油的分布形態(tài);⑤利用圖片處理技術(shù)分別計算不同配位數(shù)對驅(qū)油效率的影響,結(jié)果如圖5(仿真物理模型的配位數(shù)為2)、圖6(仿真物理模型的配位數(shù)為3)和圖7(仿真物理模型的配位數(shù)為4)所示:配位數(shù)為2、3和4的仿真物理模型的驅(qū)油效率分別為55.81%、52.27%和64.93%。配位數(shù)為4的仿真物理模型區(qū)域的驅(qū)油效率最高,配位數(shù)為2的仿真物理模型區(qū)域的驅(qū)油效率其次,配位數(shù)為3為仿真物理模型區(qū)域的驅(qū)油效率最低。原因為:仿真物理模型區(qū)域的配位數(shù)為4時,參與流動喉道增多,剩余油滯留最少;配位數(shù)為2時,孔隙結(jié)構(gòu)簡單,受“指進”現(xiàn)象影響,剩余油較多;配位數(shù)為3時,孔喉分布壓差不均勻,滯留剩余油較多,效率最低。
【主權(quán)項】
1.一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,其特征在于,所述仿真物理模型包括主板和附板,所述附板包括注入口和采出口,所述主板包括孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括以下三個部分: 第一部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的兩條喉道,兩條喉道上均設(shè)置孔道; 第二部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向首尾相連延伸的兩個或兩個以上六邊形喉道,在所述六邊形喉道的頂點上設(shè)置孔道; 第三部分孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括從注入口到采出口方向平行延伸的三條喉道,還包括與所述三條喉道垂直的兩條或兩條以上的喉道;在相互垂直的喉道交叉部位設(shè)置孔道; 所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三個部分的首尾兩端均分別通過共同的喉道與注入口和采出口相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,其特征在于,所述主板由環(huán)氧樹脂和固化劑混合成型,所述附板由平面光學玻璃板加工而成。3.—種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,所述制作方法用于制作權(quán)利要求I或2所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型,其特征在于,所述制作方法包括以下步驟: (1)模型中孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計:根據(jù)實際低和/或特低滲透油藏巖樣的鑄體薄片和壓汞數(shù)據(jù),得到儲層參數(shù),所述儲層參數(shù)包括配位數(shù)、孔喉比和喉道半徑,繪制出與所述儲層參數(shù)相對應的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu); (2)光刻掩膜版成像:將步驟(I)繪制出的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過光刻掩膜版成像刻蝕在二氧化硅玻璃片的材料層上,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案的玻璃初級母版,利用氫氟酸溶液對所述玻璃初級母版進行腐蝕,以使加深孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度至預定深度,得到具有孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖案且孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的深度達到預定深度的玻璃母版; (3)制作彈性模具:將聚二甲基硅氧烷澆鑄在步驟(2)制備獲得的所述玻璃母版上,將所述玻璃母版放入真空箱中抽真空脫氣,然后放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后將所述玻璃母版剝離,得到彈性模具,所述彈性模具為與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)互補的鏡像結(jié)構(gòu); (4)主板制作:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺混合、脫氣、制成透明液體,取出所述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后,從恒溫箱取出,室溫冷卻5-8分鐘后將所述彈性模具剝離,制備得到主板,所述主板上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與所述玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同; (5)附板制作:采用平面光學玻璃板直接制成附板,在附板上設(shè)置注入口和采出口; (6)模型粘接:將步驟(4)中制備獲得的所述主板和步驟(5)制備獲得的所述附板直接對齊,將所述附板置于所述主板下方,置于恒溫箱中進行粘接,得到粘接后模型,模型的粘接過程無需添加粘接劑; (7)模型成型:從恒溫箱中將所述粘接后模型取出,在常溫下靜置冷卻,即得到可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,在步驟(2)光刻掩膜版成像中,所述二氧化硅玻璃片的材料層為金屬鉻,所述材料層厚度50_200nm。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,在步驟(2 )光刻掩膜版成像中,所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為100%;利用氫氟酸溶液對所述玻璃初級母版進行腐蝕的條件為:常溫、腐蝕時間為70-90秒、腐蝕后玻璃母版上的孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的預定深度為1_3μπι。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,步驟(4)主板制作具體為:將環(huán)氧樹脂和二乙醇胺按重量比10-15:1進行混合,在常溫下均勻攪拌50-70分鐘,然后放入真空干燥箱中,在預定溫度135-150Γ下脫氣,直至環(huán)氧樹脂和二乙醇胺的混合物沸騰成為透明液體,取出所述透明液體澆鑄在彈性模具上,然后將澆鑄有透明液體的彈性模具放入恒溫箱中進行固化成型,固化成型后將所述彈性模具剝離,制備得到主板;所述固化成型的條件為固化時間8-10小時,控制恒溫箱的溫度為135-150Γ。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,步驟(5)附板制作中,所述附板為邊長6.5-9cm的正方形,所述注入口和采出口分別設(shè)置在所述附板上下兩端的中間位置;并所述注入口和采出口均為直徑范圍在3-6_的圓形。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,步驟(6)模型粘接中,將所述主板和所述附板直接對齊后,置于恒溫箱中進行粘接;溫度設(shè)定為40-50 °C,粘接時間20-40分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,所述方法還包括附板回收步驟以實現(xiàn)附板的重復利用,具體為通過高溫使附板與主板脫離,控制高溫條件為100-110 °C,保溫時間為5-15分鐘。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種可視化微觀孔隙結(jié)構(gòu)仿真物理模型的制作方法,其特征在于,所述玻璃母版為邊長6.5-9cm的正方形,所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的邊框為邊長4-5cm的正方形,所述孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)位于所述玻璃母版的中間位置。
【文檔編號】G09B23/40GK105869496SQ201610390950
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】朱維耀, 李兵兵, 劉雅靜, 宋智勇, 岳明, 劉靜文, 范盼偉
【申請人】北京科技大學
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