一種地震物理模型材料和模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于地球物理勘探領(lǐng)域，具體涉及一種地震物理模型材料和模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 地震勘探是油氣勘探的重要手段，而地震波傳播理論是地震勘探的理論基礎(chǔ)，地 震物理模擬技術(shù)又是研究地震波傳播理論的重要方法，也是驗證和解決實際生產(chǎn)問題的有 力工具。早在20世紀(jì)20年代，英國地球物理學(xué)家E.C.Bullard就提出通過超聲波模擬地 震波，從而在小尺度的模型上研究地震學(xué)的問題。
[0003] 地震物理模擬技術(shù)是在實驗室按比例縮小制作的地震模型上用超聲波技術(shù)進(jìn)行 各種地震數(shù)據(jù)采集，并對送些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和解釋，從而掲示地震波在復(fù)雜構(gòu)造中傳播規(guī) 律。地震物理模擬的基礎(chǔ)是波傳播的相似原理。雖然地震波和超聲波屬于不同頻段的機(jī)械 波，但在各自的頻段范圍內(nèi)只要傳播介質(zhì)的尺度與波長的比例相近，它們的某些傳播特性 和規(guī)律就有相似性。地震物理模型實驗研究投資小，與數(shù)學(xué)模型相比，其最大的優(yōu)點就是地 震物理模型模擬結(jié)果的真實性，不受計算方法和假設(shè)條件的限制，因而地震物理模型受到 國內(nèi)外各石油公司和大學(xué)的高度重視。
[0004] 地震物理模型實驗在石油天然氣勘探、開發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛。在地震波理論 研究和復(fù)雜構(gòu)造、裂縫帶檢測、井間地震研究及油藏動態(tài)監(jiān)測等石油天然氣勘探、開發(fā)工作 中發(fā)揮重要的作用。隨著石油勘探工作的深入，勘探難度也越來越大，許多地質(zhì)現(xiàn)象及波場 傳播理論需要得到進(jìn)一步的驗證與完善，勘探方法也有待進(jìn)一步發(fā)展。
[0005] 模型材料的進(jìn)步是推動地震物理模擬技術(shù)發(fā)展的主要因素之一。但是，現(xiàn)有地震 物理模型材料存在W下缺點：
[0006] (1)模型材料均為單相介質(zhì)，無法研究儲層的雙相特性；
[0007] (2)現(xiàn)有技術(shù)制備的大尺寸地震物理模型容易開裂，超聲波檢測不穩(wěn)定；
[0008] (3)P波速度與孔隙度難W達(dá)到精確控制和變化的要求。由于現(xiàn)有技術(shù)多單獨使 用環(huán)氧樹脂，單相介質(zhì)模型材料中P波速度的變化不是線性的，甚至?xí)霈F(xiàn)不穩(wěn)定的情況。
[0009] 本發(fā)明希望提供一種能夠用于研究儲層的雙相特性、與實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)相符、能夠 模擬地下巖石的彈性結(jié)構(gòu)和模擬不同地層的地震物理模型材料W及一種結(jié)構(gòu)不易開裂、超 聲波檢測性能穩(wěn)定的地震物理模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種地震物理模型材料，其通過在環(huán)氧樹脂中滲雜高 吸水樹脂進(jìn)行材料的改性，利用高吸水性樹脂在環(huán)氧樹脂中所占比例的不同，可W制備出 不同孔隙度條件水飽和充填的地震物理模型材料，即使用于制備幾何比例為1:10000的大 尺寸地震物理模型，模型也不易開裂，且其超聲波檢測性能穩(wěn)定。
[0011] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用所述地震物理模型材料制備的地震物理模 型。
[0012] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種地震物理模型材料或模型在地震物理模擬中的 應(yīng)用。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種地震物理模型材料，其包括如下組分： 環(huán)氧樹脂、固化劑和高吸水性樹脂。
[0014] 本發(fā)明所述高吸水性樹脂（Super油sorbentpolymers,簡稱SAP,也叫高吸水性高 分子，超強(qiáng)吸水機(jī)或高吸水性聚合物）是一種含有駿基、居基等強(qiáng)親水性基團(tuán)并具有低交聯(lián) 度或部分結(jié)晶的水溶脹型高分子聚合物。本發(fā)明利用高吸水性樹脂滲雜改性環(huán)氧樹脂來制 備地震物理模型材料，可W有效模擬儲層雙相介質(zhì)（固相與液相)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的地 震模型材料為單相介質(zhì)（固相）而不能夠模擬儲層雙相介質(zhì)的缺陷。一方面，本發(fā)明所提供 的地震物理模型材料的P波速度穩(wěn)定性良好，利于制備大尺寸的地震物理模型；另一方面， 本發(fā)明所提供的地震物理模型材料的P波速度隨孔隙度的增加呈線性降低，可W有效模擬 地下巖石的彈性結(jié)構(gòu)；再一方面，本發(fā)明所提供的地震物理模型材料的頻譜分析結(jié)果表明 其振幅在高頻時衰減嚴(yán)重，低頻時變化不明顯，送與實際地質(zhì)情況的實驗結(jié)果匹配，從而可 W制備出與實際儲層地質(zhì)構(gòu)造相符合的地震物理模型。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述高吸水性樹脂選自聚丙帰酸鹽、聚己帰醇、聚 離和聚丙帰醜胺，優(yōu)選為聚丙帰酸鹽。
[0016] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述高吸水性樹脂可W是聚丙帰酸鋼。聚丙帰酸 鋼含有-COONa基團(tuán)，其親水性能比含-0H、-C00H、-C0NH2等親水基團(tuán)的高分子要更強(qiáng)，其吸 水性能更為優(yōu)良。所述聚丙帰酸鋼的平均分子量可W是2000~10000,其制備出的地震物 理模型材料與實際儲層地質(zhì)構(gòu)造更為相符。
[0017] 在本發(fā)明中，所述環(huán)氧樹脂在本質(zhì)上可W是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。可用作本 發(fā)明的環(huán)氧樹脂的實例包括但不限于：縮水甘油離類環(huán)氧樹脂、縮水甘油醋類環(huán)氧樹脂、縮 水甘油胺類環(huán)氧樹脂、線型脂肪族類環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂中的一種或多種。
[0018] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述環(huán)氧樹脂選自E-51型環(huán)氧樹脂、E-44型環(huán)氧 樹脂和E-44型酪醒環(huán)氧樹脂，其中E-51型環(huán)氧樹脂是特別優(yōu)選的。所述的E-51型環(huán)氧樹 月旨、E-44型環(huán)氧樹脂和E-44型酪醒環(huán)氧樹脂屬于E型環(huán)氧樹脂，它們是由雙酪A(2, 2-雙 (4-居基苯基）丙焼)和環(huán)氧氯丙焼在堿性介質(zhì)中縮聚合成的線型聚合物，根據(jù)生產(chǎn)過程中 原料配比的不同，得到不同分子量等級的環(huán)氧樹脂。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述環(huán)氧樹脂的粘度優(yōu)選llOOOmPa-HOOOmPa。環(huán) 氧樹脂的粘度是本發(fā)明需要考慮的重要方面。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)大量試驗發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂 的粘度太大，則難W將高吸水性樹脂均勻滲雜到環(huán)氧樹脂中；環(huán)氧樹脂的粘度太小，則模型 材料不易成型。
[0020] 在本發(fā)明中，所述固化劑的作用是將環(huán)氧樹脂與高吸水性樹脂一起交聯(lián)成網(wǎng)狀或 體型結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的固化劑在本質(zhì)上可W是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的?？捎米鞅景l(fā)明 的固化劑實例包括但不限于：酸酢類固化劑、咪哇類固化劑、胺類固化劑(例如脂肪胺、芳香 胺和改性胺類）中的一種或多種。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述固化劑選自胺類固化劑。
[0022] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述固化劑優(yōu)選為9229B型固化劑，其是W聚離 胺和脂環(huán)胺作為主要成分，同時添加其他表面助劑巧日BYK流平劑）與消泡劑作為輔助劑合 成的化合物，平均分子量可W是260。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)大量試驗發(fā)現(xiàn)，由于9229B型固化 劑的活性低，在模型德注過程中，它不僅可W進(jìn)一步縮短樹脂的固化時間，提高了制作模型 的效率，而且可W進(jìn)一步降低模型固化過程中的放熱量，能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中制作諸 如1:1000的大尺寸地震物理模型容易開裂的問題。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在所述地震物理模型材料中，環(huán)氧樹脂為90-110 重量份，固化劑為20-35重量份，高吸水性樹脂為1-100重量份。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在所述地震物理模型材料中，環(huán)氧樹脂為95-105 重量份，固化劑為25-35重量份，高吸水性樹脂為1-50重量份。
[0025] 為了提高本發(fā)明的技術(shù)效果或根據(jù)實際需要，在本發(fā)明所述的地震物理模型材料 中還可W加入諸如稀釋劑、引發(fā)劑、消泡劑、偶聯(lián)劑、增塑劑和促進(jìn)劑等一種或多種其他組 分。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明提供的地震物理模型材料，其可通過包括如下步驟的方法制備：
[0027] a)加熱一定重量份的環(huán)氧樹脂，然后對環(huán)氧樹脂進(jìn)行抽真空，排除環(huán)氧樹脂中的 氣泡；
[0028] b)按照重量份要求稱量其他各組分，首先將固化劑和高吸水性樹脂進(jìn)行均勻攬 拌，然后向上述溶液中加入步驟a)中預(yù)處理好的環(huán)氧樹脂，再攬拌后使得各組分充分混合 均勻。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，本發(fā)明提供了一種利用所述地震物理模型材料制備 的地震物理模型。
[0030] 本發(fā)明所述地震物理模型可通過包括如下步驟的方法制備；將各組分均勻混合的 地震物理模型材料抽真空后，倒入涂有膠連固化的脫模涂層的模具中，固化，拆膜，得到所 述的地震物理模型。
[0031] 在所述地震物理模型的制備方法中，所述脫模涂層可W是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知 的，優(yōu)選娃橡膠脫模涂層。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，利用本發(fā)明所述的一種地震物理模型材料制備的 地震物理模型與實際地質(zhì)構(gòu)造的尺寸比例為1:10000。在此比例下，地震物理模型中的1cm 代表實際地質(zhì)構(gòu)造中的100m。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，本發(fā)明提供了一種地震物理模型材料和模型在地震 物理模擬中的應(yīng)用。
[0034] 利用本發(fā)明所提供的地震物理模型材料或模型進(jìn)行地震物理模擬實驗，不僅能夠 有效模擬地質(zhì)儲層的雙相性質(zhì)，而且能夠有效的模擬地下巖石彈性結(jié)構(gòu)，與實際地質(zhì)情況 的實驗結(jié)果匹配。因此，將本發(fā)明所提供的地震物理模型材料或模型應(yīng)用于地震物理模擬 實驗，可W有效模擬地震波場，直接或間接地進(jìn)行地震預(yù)報，同時也為石油天然氣勘