專(zhuān)利名稱(chēng)：低滲、超低滲三維填砂模型制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種油田開(kāi)發(fā)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究中用于低滲、超低滲三維填砂模型的制作方法。
背景技術(shù)：
人造三維物理模型是進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)室內(nèi)試驗(yàn)的重要手段之一，要求模型能真實(shí)反映油層的骨架結(jié)構(gòu)，這樣才能更好地了解流體在油層中的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和變化規(guī)律。模型的孔隙度、滲透率、孔隙分布等是模型最基本最重要的參數(shù)，只有保證這些參數(shù)盡量做到與實(shí)際油層相似，才能在室內(nèi)有效模擬油藏的實(shí)際情況。筆者用制作的三維模型研究了平面上、縱向上的非均質(zhì)性對(duì)注水開(kāi)發(fā)后剰余油分布特性的影響，同時(shí)探索了剰余油不同的開(kāi)采方式，并用數(shù)值模擬方法研究了油藏在考慮重力、毛管力、非均質(zhì)性影響下剩余油的分 布情況。國(guó)內(nèi)外關(guān)于油田開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)的物理模型，大致可分為三種，即靜態(tài)模型、ニ維線性模型和三維動(dòng)態(tài)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。靜態(tài)模型相當(dāng)于對(duì)油藏在特定時(shí)間和條件下靜態(tài)飽和度及孔隙結(jié)構(gòu)特征的模擬，如鑄體薄片分析、殘余油及結(jié)垢形態(tài)分析等。ニ維線性模型相當(dāng)于一般的短巖心、長(zhǎng)巖心實(shí)驗(yàn)，是對(duì)油藏儲(chǔ)層油、氣、水線性滲流特征的模擬研究。三維油藏物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪签`種更完善的幾何模型，可用于模擬油藏實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中徑向流的滲流特征，可進(jìn)行注采參數(shù)優(yōu)化、布井方式、飽和度場(chǎng)、流量場(chǎng)及壓カ場(chǎng)分布研究。中國(guó)石油大學(xué)(北京)李中鋒等人利用試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎貌煌繑?shù)的剛玉砂按一定比例配制，經(jīng)高壓27MPa壓制、高溫?zé)Y(jié)而成，整個(gè)模型用環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄密封，模型單層高滲層的滲透率為908X 10_3um2，低滲層的滲透率為426X 10_3um2，孔隙度分布范圍30. 9 31.4%。其模型規(guī)格250mmX150mmX20mm，大慶石油學(xué)院張玉亮等人用在實(shí)驗(yàn)中利用的物理模型是由石英砂經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂膠結(jié)而成。石英砂經(jīng)硅油處理，具有弱親油性質(zhì)。模型為30cmX30cmX4. 5cm,沿縱向從上到下分為低、中、高3個(gè)滲透性層段，按非均質(zhì)、正韻律、滲透率變異系數(shù)，平均滲透率1.50um2。大慶油田有限責(zé)任公司張東等人申請(qǐng)ー種人造巖心的制作方法專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)CN101798921A)，其制作巖心中加入膠結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂，完成后進(jìn)行燒結(jié)和固化。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN102305735A，提供了一種“中滲透砂巖模擬巖心及其制備方法”。綜上這些研究，在制作模型過(guò)程中，普遍存在平均滲透率高，使用的膠結(jié)物為樹(shù)月旨，制作過(guò)程要對(duì)模型進(jìn)行燒結(jié)或者膠結(jié)處理，模型制作エ藝復(fù)雜，而且一旦固結(jié)即為一次性產(chǎn)品，不能真實(shí)反應(yīng)油藏特性。長(zhǎng)慶油田目前80%的原油產(chǎn)量為低滲透油藏，長(zhǎng)慶低滲透儲(chǔ)層巖石致密、孔隙小、粘土含量高，油水在其中的流動(dòng)受粘土礦物成分等因素影響很大。而一般人造石英砂模型不含粘土礦物，致使模型與真實(shí)儲(chǔ)層表面性質(zhì)差別很大，不能用于對(duì)低滲儲(chǔ)層進(jìn)行模擬。因此，研制低滲仿真物理模型巖石意義重大。低滲的根源是孔喉半徑小或連通孔隙少，根據(jù)長(zhǎng)慶油田典型巖心的礦物質(zhì)組成和典型巖心的常規(guī)物性參數(shù)(孔隙度、滲透率、潤(rùn)濕性、甚至壓汞曲線)，研究方向以此思路為主線展開(kāi)。另，地下巖石是在地質(zhì)歷史演化中經(jīng)歷各種成巖作用因素的影響、作用下形成的，因此在制作過(guò)程中不能忽視相關(guān)成巖作用因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低滲、超低滲三維填砂模型制作方法，制作出符合低滲
透油藏在滲透率、孔吼結(jié)構(gòu)、巖石膠結(jié)物方面特征的模型，井能減少制作エ藝流程，盡可能使模型還原實(shí)際巖心。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是低滲、超低滲三維填砂模型制作方法，一、用于低滲、超低滲三維填砂模型制作方法的原料包括I、石英砂所述的石英砂分為O. 5 I臟、I 2臟、2 4mm.4 8mm和8 16臟
五種規(guī)格。2、膠結(jié)物所述的膠結(jié)物為石墨粉、煤粉、云母粉(500目和800目)ー種或多種。用于低滲、超低滲三維填砂模型制作的組分重量百分比石英砂(粒度0·5 Imm) :10 20% ；石英砂(粒度1 2mm) :13 15% ；石英砂(粒度2 4mm) :5 12% ；石英砂(粒度4 8mm) :6 8% ；石英砂(粒度8 16mm) :1 2% ；石墨粉15 18%;煤粉(粒度20 50um) :3 10%云母粉(粒度500目)5 12%云母粉(粒度800目)10 20%低滲、超低滲三維填砂模型制作方法使用的設(shè)備三維填砂模具和壓カ試驗(yàn)機(jī)。三維填砂模具內(nèi)腔為正方體形，三維填砂模具內(nèi)腔正方體形空間的邊長(zhǎng)為50cm, (50cmX50cmX50cm)。壓カ試驗(yàn)機(jī)最大壓カ12. 5X106N。制作方法(I)原料預(yù)處理將所述各組分分別進(jìn)行4h烘干備用，烘干溫度為50 70°C ；(2)配料按照模型總體積計(jì)算制備三維填砂模型所需用原料總重量，按照各組分重量百分比稱(chēng)取各組分；(3)拌砂將稱(chēng)取的各組分按比例混合，攪拌均勻。(4)裝模將混合后的各組分裝填到三維填砂模具內(nèi)腔；每裝入IOcm厚度，用刮砂板將砂面刮平，后用壓板將混合物壓實(shí)；(5)加壓將填裝有各組分混合物的三維填砂模具置于壓カ試驗(yàn)機(jī)上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓カ機(jī)壓カ輸出頭壓至橡膠布上，緩慢升壓到5. O X IO6N,保持壓カlOmin，然后卸壓，去掉橡膠布，繼續(xù)裝填有各組分的混合物，按照上述步驟，每裝IOcm厚進(jìn)行一次加壓過(guò)程，直至三維填砂模具全部填滿壓實(shí)；完成三維填砂模模型制作。簡(jiǎn)述低滲、超低滲三維填砂模型的使用方法低滲、超低滲三維填砂模型制作完成后，能進(jìn)行模擬油藏條件下的不同滲流實(shí)驗(yàn)，用于模擬油藏實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中徑向流的滲流特征，可進(jìn)行注采參數(shù)優(yōu)化、布井方式、飽和度場(chǎng)、流量場(chǎng)及壓カ場(chǎng)分布研究。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明低滲、超低滲三維填砂模型制作方法，解決了低滲透油藏實(shí)驗(yàn)室無(wú)法制作三維填砂模型的問(wèn)題，三維填砂模型用于低滲透油藏的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :以一次三維填砂模型制備過(guò)程為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。低滲、超低滲三維填砂模型制作方法，原料的重量百分比為石英砂，粒度為O. 5 Imm :20%石英砂，粒度為I 2mm : 15% 石英砂，粒度為2 4mm :12%石英砂，粒度為4 8mm :8%石英砂，粒度為8 16mm :2%石墨粉18%煤粉，粒度為20 50um 5%云母粉，粒度為500目8%云母粉，粒度為800目12%使用的設(shè)備三維填砂模具內(nèi)腔為正方體形，三維填砂模具內(nèi)腔正方體形空間的邊長(zhǎng)為50cm ;壓力試驗(yàn)機(jī)最大壓カ12. 5X 106N。制作過(guò)程(1)原料預(yù)處理將所述各組分分別進(jìn)行4h烘干備用，烘干溫度為600C ；(2)配料按照模型總體積計(jì)算制備三維填砂模型所需用原料總重量，按照各組分重量百分比稱(chēng)取各組分；(3)拌砂將稱(chēng)取的各組分按比例混合，攪拌均勻。(4)裝模將混合后的各組分裝填到三維填砂模具內(nèi)腔；每裝入IOcm厚度，用刮砂板將砂面刮平，后用壓板將混合物壓實(shí)；(5)加壓將填裝有各組分混合物的三維填砂模具置于壓カ試驗(yàn)機(jī)上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓カ機(jī)壓カ輸出頭壓至橡膠布上，緩慢升壓到
5.O X IO6N,保持壓カlOmin，然后卸壓，去掉橡膠布，繼續(xù)裝填有各組分的混合物，按照上述步驟，每裝IOcm厚進(jìn)行一次加壓過(guò)程，直至三維填砂模具全部填滿壓實(shí)；(6)封蓋將三維填砂模具的模型蓋扣在三維填砂模模型上，上緊三維填砂模具的螺栓，完成三維填砂模模型制作。實(shí)施例I的使用效果通過(guò)對(duì)模型在孔隙度和滲透率以及孔吼結(jié)構(gòu)上的結(jié)果進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該模型平面上水平氣測(cè)滲透率為48Χ10_3μπι2，垂直氣測(cè)滲透率為35 X 10_3 μ m2，達(dá)到低滲透油藏的要求。實(shí)施例2 :低滲、超低滲三維填砂模型制作方法的原料的重量百分比石英砂(粒度0·5 Imm) 15%石英砂(粒度1 2mm) 13%石英砂(粒度2 4mm) 10%石英砂(粒度4 8mm) 6%石英砂(粒度8 16mm) 1 %
石墨粉17%煤粉(粒度20 5Oum) 10%云母粉(粒度:500目)8%云母粉(粒度800目)20%實(shí)施例2的制作過(guò)程和使用的設(shè)備與實(shí)施例I相同。
實(shí)施例2的使用效果通過(guò)對(duì)模型在孔隙度和滲透率以及孔吼結(jié)構(gòu)上的結(jié)果進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該模型平面上水平氣測(cè)滲透率為20 X 10_3 μ m2，垂直氣測(cè)滲透率為12 X 10_3 μ m2，達(dá)到低滲透油藏的要求。
權(quán)利要求
1.一種低滲、超低滲三維填砂模型，其特征在于組分重量百分比 粒度為0. 5 1_的石英砂10 20% ； 粒度為I 2_的石英砂13 15% ； 粒度為2 4mm的石英砂5 12% ； 粒度為4 8_的石英砂6 8% ； 粒度為8 16_的石英砂1 2% ； 石墨粉15 18% ； 粒度為20 50um的煤粉3 10% ; 粒度為500目的云母粉5 12% ； 粒度為800目的云母粉10 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低滲、超低滲三維填砂模型的制備方法，其特征是 使用的設(shè)備三維填砂模具內(nèi)腔為正方體形，三維填砂模具內(nèi)腔正方體形空間的邊長(zhǎng)為50cm ;壓力試驗(yàn)機(jī)最大壓力為12. 5 X IO6N ； 制作方法步驟I、原料預(yù)處理將所述各組分分別進(jìn)行4h烘干備用，烘干溫度為50 700C ;步驟2、配料按照模型總體積計(jì)算制備三維填砂模型所需用原料總重量，按照各組分重量百分比稱(chēng)取各組分；步驟3、拌砂將稱(chēng)取的各組分按比例混合，攪拌均勻；步驟4、裝模將混合后的各組分裝填到三維填砂模具內(nèi)腔；每裝入IOcm厚度，用刮砂板將砂面刮平，然后用壓板將混合物壓實(shí)；步驟5、加壓將填裝有各組分混合物的三維填砂模具置于壓力試驗(yàn)機(jī)上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓力機(jī)壓力輸出頭壓至橡膠布上，緩慢升壓到5. OX IO6N,保持壓力lOmin，然后卸壓，去掉橡膠布，繼續(xù)裝填有各組分的混合物，按照上述步驟，每裝IOcm厚進(jìn)行一次加壓過(guò)程，直至三維填砂模具全部填滿壓實(shí)；完成三維填砂模模型制作。
全文摘要
低滲、超低滲三維填砂模型，應(yīng)用于油田開(kāi)發(fā)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究中。組分重量百分比粒度為0.5～1mm的石英砂10～20％；粒度為1～2mm的石英砂13～15％；粒度為2～4mm的石英砂5～12％；粒度為4～8mm的石英砂6～8％；粒度為8～16mm的石英砂1～2％；石墨粉15～18％；粒度為20～50um的煤粉3～10％；粒度為500目的云母粉5～12％；粒度為800目的云母粉10～20％。經(jīng)過(guò)配料、分層裝模、加壓，得到低滲、超低滲三維填砂模型。效果是解決了低滲透油藏實(shí)驗(yàn)室無(wú)法制作三維填砂模型的問(wèn)題，三維填砂模型用于低滲透油藏的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)E21B49/00GK102704926SQ20121019404
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者付金華, 姚涇利, 龐歲社, 張康, 張永強(qiáng), 李文宏, 杜朝鋒, 楊華, 段文標(biāo), 熊維亮, 邵東亮, 高春寧 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司