一種可變參數(shù)的裂縫模型材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可變參數(shù)的裂縫模型材料及其制備方法，屬于油氣勘探和開發(fā)的地球物理研究技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]裂縫型油氣藏是目前世界上最重要的油氣儲(chǔ)層之一。無論在碳酸鹽巖、致密砂巖、泥巖、或是火成巖以及古潛山變質(zhì)巖中均存在具有工業(yè)開產(chǎn)價(jià)值的裂縫型油氣藏。在我國大慶、勝利、長慶、四川等各個(gè)主要油氣田中均發(fā)現(xiàn)裂縫型油氣藏，已成為我國油氣增加儲(chǔ)量、提高產(chǎn)量的重要隱蔽型儲(chǔ)層類別之一。
[0003]裂縫型油氣藏大多數(shù)是由后期的地質(zhì)發(fā)生改造引起的，如構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用引起的構(gòu)造裂縫儲(chǔ)層等，具有定向排列的裂縫發(fā)育不同的特點(diǎn)。裂縫型油氣儲(chǔ)層中裂縫參數(shù)(裂縫密度、排列方向，裂隙傾角)的變化在地震波傳播的特性上會(huì)引起速度各向異性等特點(diǎn)，從而有利于地震勘探方法識(shí)別。開發(fā)地震勘探開展致密儲(chǔ)層裂縫發(fā)育特征與發(fā)育規(guī)律的研究，對(duì)指導(dǎo)這類油氣田的勘探和開發(fā)具有十分重要的意義。
[0004]受諸多地質(zhì)因素的影響，裂縫型油氣儲(chǔ)層中裂縫類型和參數(shù)具有多樣性，在規(guī)模大小方面具有多尺度性，在空間分布上具有非規(guī)則性。依靠傳統(tǒng)的地面地質(zhì)資料和鉆井、測(cè)井資料進(jìn)行裂縫系統(tǒng)空間分布的劃分及預(yù)測(cè)變得十分困難。這使得裂縫型油氣儲(chǔ)層的地球物理描述或預(yù)測(cè)變得十分必要。
[0005]認(rèn)識(shí)裂縫介質(zhì)的巖石物理特性，研究裂縫帶的地震波響應(yīng)特征，開展儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)方法研究，進(jìn)而準(zhǔn)確有效地定量預(yù)測(cè)儲(chǔ)層裂縫系統(tǒng)參數(shù)(裂縫密度、裂縫走向、裂縫面傾角、裂縫帶規(guī)模尺度、分布特征、滲透性等等)對(duì)油氣資源的勘探和開采意義重大。
[0006]目前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用物理模擬技術(shù)研究裂縫參數(shù)對(duì)地震波的影響是一種有效的方法，為此需要有模擬裂隙參數(shù)的模型材料制作裂隙模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可變參數(shù)的裂縫模型材料及其制備方法，可以根據(jù)需要得到不同裂縫密度、不同裂縫方位、不同裂縫面傾角、不同裂縫延伸長度和裂縫帶寬度的裂縫模型材料，為不同裂縫參數(shù)的裂縫帶地震響應(yīng)特征巖石物理研究提供基礎(chǔ)，亦可應(yīng)用于裂縫地震物理模型制作中。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種可變參數(shù)的裂縫模型材料，該可變參數(shù)的裂縫模型材料包括:相互間隔分布的混合基質(zhì)材料層和滲透型紙片，混合基質(zhì)材料層的層數(shù)比滲透型紙片的層數(shù)多一層，其中，所述混合基質(zhì)材料層是由混合基質(zhì)材料組成的，所述混合基質(zhì)材料包括:環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂固化劑、硅橡膠和硅橡膠固化-催化混合物；
[0009]以混合基質(zhì)材料中含有的環(huán)氧樹脂的總質(zhì)量為10wt%計(jì)，硅橡膠的含量為I wt % -40wt %、環(huán)氧樹脂固化劑的含量為13wt % -40wt % ;采用的娃橡膠固化-催化混合物包括硅橡膠固化劑和硅橡膠催化劑，以混合基質(zhì)材料中含有的硅橡膠的總質(zhì)量為100wt%計(jì)，硅橡膠固化-催化混合物中的硅橡膠固化劑的含量為4wt%-6wt%，硅橡膠固化-催化混合物中的娃橡膠催化劑的含量為Iwt %-1.5wt%。
[0010]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，要求保證滲透型紙片被混合基質(zhì)材料浸透。
[0011]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，將環(huán)氧樹脂、硅橡膠攪拌混合均勻后，加入環(huán)氧樹脂固化劑和硅橡膠固化-催化混合物攪拌混合均勻后，放入真空攪拌器中邊攪拌邊抽掉空氣，得到混合基質(zhì)材料。
[0012]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，每厘米厚度的該可變參數(shù)的裂縫模型材料中，包括有30層-100層的所述滲透型紙片。
[0013]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，采用的滲透型紙片由木質(zhì)纖維構(gòu)成，滲透性強(qiáng)，對(duì)滲透型紙片沒有特殊要求，優(yōu)選地，采用的滲透型紙片的厚度為0.05mm-0.12mm0
[0014]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，采用的環(huán)氧樹脂包括型號(hào)為618-2的環(huán)氧樹脂。該型號(hào)為618-2的環(huán)氧樹脂由上海樹脂廠有限公司生產(chǎn)。
[0015]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，采用的環(huán)氧樹脂固化劑包括型號(hào)為593的環(huán)氧樹脂固化劑。該型號(hào)為593的環(huán)氧樹脂固化劑由上海樹脂廠有限公司生產(chǎn)。
[0016]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，采用的硅橡膠包括型號(hào)為107的室溫硫化甲基硅橡膠。該型號(hào)為107的室溫硫化甲基硅橡膠由上海樹脂廠有限公司生產(chǎn)。
[0017]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，采用的硅橡膠固化劑包括正硅酸乙酯，采用的硅橡膠催化劑包括二月桂酸二丁基錫。該正硅酸乙酯由上海樹脂廠有限公司生產(chǎn)，該二月桂酸二丁基錫由上海樹脂廠有限公司生產(chǎn)。
[0018]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，固化過程均在常溫下進(jìn)行，固化時(shí)間為1_2天。
[0019]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，該可變參數(shù)的裂縫模型材料中的混合基質(zhì)材料的縱波速度為2634m/s-1993m/s，橫波速度為1205m/s_866m/s。
[0020]本發(fā)明提供的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，優(yōu)選地，同一重量比的混合基質(zhì)材料，該可變參數(shù)的裂縫模型材料的垂直裂縫面的縱波速度隨裂縫密度增大而減小。
[0021]本發(fā)明還提供了上述可變參數(shù)的裂縫模型材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0022]將所述混合基質(zhì)材料逐層鋪放入模具中，形成混合基質(zhì)材料層，每一層混合基質(zhì)材料層上均勻鋪放所述滲透型紙片，直至達(dá)到所需厚度；
[0023]固化，脫模后得到坯體，所述坯體經(jīng)過切割、打磨處理后得到所述可變參數(shù)的裂縫模型材料。
[0024]本發(fā)明提供的上述可變參數(shù)的裂縫模型材料的制備方法具體包括以下步驟:
[°°25] 模具準(zhǔn)備:制作適當(dāng)大小50 X 50mm-400 X 300mm的方形模具盒，將其清理干凈，盒內(nèi)壁涂上脫模劑；
[0026]將混合基質(zhì)材料的各組分充分?jǐn)嚢杌旌?，放到抽真空機(jī)器中邊機(jī)器攪拌邊抽掉空氣，得到混合基質(zhì)材料；
[0027]將lg-50g的混合基質(zhì)材料逐層鋪放入模具中，每一層混合基質(zhì)材料上均勻鋪放滲透型紙片，保證混合基質(zhì)材料層數(shù)比滲透型紙片的層數(shù)多一層，并用直尺把紙片反復(fù)刮平整，直至達(dá)到所需厚度；
[0028]固化1-2天，脫模得到坯體，坯體經(jīng)過切割、打磨處理后成型后得到所述可變參數(shù)的裂縫模型材料。
[0029]在本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料中，為得到不同的裂縫密度、基質(zhì)速度，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行控制。比如:
[0030]通過控制一定高度范圍內(nèi)兩層滲透型紙片夾層中混合基質(zhì)材料層的厚度，可以制作出具有不同裂縫密度的裂縫模型材料;相同高度內(nèi)，夾層中混合基質(zhì)材料層的厚度變大，則滲透型紙片數(shù)量變少，用單位長度內(nèi)的紙張數(shù)表示裂縫密度，裂縫密度相應(yīng)減小。以環(huán)硅比1:15wt%為例，混合基質(zhì)材料的密度為1.1478/0113，選擇501]11]1\501]11]1的模具，若每層放入
0.925g-0.284g混合基質(zhì)材料，對(duì)應(yīng)的放入30層-100層滲透型紙片，模型可達(dá)到1mm高度，此時(shí)理論上裂縫密度為3張/mm-10張/mm。
[0031]通過控制環(huán)氧樹脂和硅橡膠的配比，可以制作出不同基質(zhì)縱橫波速度的裂縫模型材料，從而控制裂縫模型材料的整體速度，包括垂直裂縫面的速度和沿著裂縫面的縱橫波速度，得到不同的各向異性值；以環(huán)氧樹脂10wt %、娃橡膠15wt %-30wt %為例，混合基質(zhì)材料縱波速度范圍為2348m/s-2125m/s，裂縫密度9.5張/mm時(shí)，裂縫模型材料沿著縫面走向的縱波速度范圍分別是2399m/s-2234m/s，垂直裂縫面的縱波速度范圍分別是2262m/s-2012m/s，裂縫模型材料縱波各向異性為8.2 % -12.2 %。
[0032]通過改變切割尺度和方向可以制作出具有不同形態(tài)、尺度、裂縫方位、以及裂縫面傾角的裂縫模型材料。
[0033]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料及其制備方法與現(xiàn)有的相比，具有以下有益效果:
[0034]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料具有較好的弱各向異性特征，速度和振幅的方位變化特征等能夠等效于天然裂縫帶的這些特征；
[0035]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料能夠模擬不同裂縫延伸長度、裂縫帶寬度、裂縫密度、裂縫面傾角、裂縫方位等裂縫參數(shù)的裂縫帶；
[0036]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料的裂縫帶延伸長度范圍5_-60_，裂縫帶寬度范圍1_-60_，可應(yīng)用于裂縫地震物理模型制作中，研究反射波地震響應(yīng)特征；
[0037]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料的制備方法具有很好地操作性和重復(fù)性，利用該制備方法可以得到與天然裂縫地震響應(yīng)特征、分布規(guī)律等方面更接近的人工可變參數(shù)的裂縫模型材料，并且可以制備出不同裂縫密度、裂縫帶尺度、裂縫面傾角、裂縫方位的可變參數(shù)的裂縫模型材料；
[0038]本發(fā)明的可變參數(shù)的裂縫模型材料的制備方法制得的可變參數(shù)的裂縫模型材料穩(wěn)定牢固，可以用于不同裂縫參數(shù)的裂縫帶地震響應(yīng)特征巖石物理研究，亦可應(yīng)用于裂縫地震物理模型制作中，進(jìn)行地震物理模擬分析，裂縫預(yù)測(cè)方法的優(yōu)化，更好地為裂縫儲(chǔ)層性質(zhì)和裂縫油氣藏識(shí)別提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0039]圖1為實(shí)施例1的可變參數(shù)的裂縫模型材料的制作方法流程圖。
[0040]圖2為實(shí)施例1的可變參數(shù)的裂縫模型材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖3a為實(shí)施例1的不同裂縫延伸長度的可變參數(shù)的裂縫模型材料模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0042]圖3b為實(shí)施例1的不同裂縫帶寬度的可變參數(shù)的