專利名稱：低滲、超低滲三維填砂模型制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術領域，特別涉及ー種油田開發(fā)室內實驗研究中用于低滲、超低滲三維填砂模型的制作方法。
背景技術：
人造三維物理模型是進行油田開發(fā)室內試驗的重要手段之一，要求模型能真實反映油層的骨架結構，這樣才能更好地了解流體在油層中的運動過程和變化規(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)盡量做到與實際油層相似，才能在室內有效模擬油藏的實際情況。筆者用制作的三維模型研究了平面上、縱向上的非均質性對注水開發(fā)后剰余油分布特性的影響，同時探索了剰余油不同的開采方式，并用數(shù)值模擬方法研究了油藏在考慮重力、毛管力、非均質性影響下剩余油的分 布情況。國內外關于油田開發(fā)實驗的物理模型，大致可分為三種，即靜態(tài)模型、ニ維線性模型和三維動態(tài)物理實驗模型。靜態(tài)模型相當于對油藏在特定時間和條件下靜態(tài)飽和度及孔隙結構特征的模擬，如鑄體薄片分析、殘余油及結垢形態(tài)分析等。ニ維線性模型相當于一般的短巖心、長巖心實驗，是對油藏儲層油、氣、水線性滲流特征的模擬研究。三維油藏物理實驗模型是ー種更完善的幾何模型，可用于模擬油藏實際生產過程中徑向流的滲流特征，可進行注采參數(shù)優(yōu)化、布井方式、飽和度場、流量場及壓カ場分布研究。中國石油大學(北京)李中鋒等人利用試驗模型采用不同目數(shù)的剛玉砂按一定比例配制，經高壓27MPa壓制、高溫燒結而成，整個模型用環(huán)氧樹脂澆鑄密封，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，大慶石油學院張玉亮等人用在實驗中利用的物理模型是由石英砂經環(huán)氧樹脂膠結而成。石英砂經硅油處理，具有弱親油性質。模型為30cmX30cmX4. 5cm,沿縱向從上到下分為低、中、高3個滲透性層段，按非均質、正韻律、滲透率變異系數(shù)，平均滲透率1.50um2。大慶油田有限責任公司張東等人申請ー種人造巖心的制作方法專利(公開號CN101798921A)，其制作巖心中加入膠結劑環(huán)氧樹脂，完成后進行燒結和固化。中國專利公開號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，在制作模型過程中，普遍存在平均滲透率高，使用的膠結物為樹月旨，制作過程要對模型進行燒結或者膠結處理，模型制作エ藝復雜，而且一旦固結即為一次性產品，不能真實反應油藏特性。長慶油田目前80%的原油產量為低滲透油藏，長慶低滲透儲層巖石致密、孔隙小、粘土含量高，油水在其中的流動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，致使模型與真實儲層表面性質差別很大，不能用于對低滲儲層進行模擬。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，根據長慶油田典型巖心的礦物質組成和典型巖心的常規(guī)物性參數(shù)(孔隙度、滲透率、潤濕性、甚至壓汞曲線)，研究方向以此思路為主線展開。另，地下巖石是在地質歷史演化中經歷各種成巖作用因素的影響、作用下形成的，因此在制作過程中不能忽視相關成巖作用因素。

發(fā)明內容
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、孔吼結構、巖石膠結物方面特征的模型，井能減少制作エ藝流程，盡可能使模型還原實際巖心。本發(fā)明采用的技術方案是低滲、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、膠結物所述的膠結物為石墨粉、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備三維填砂模具和壓カ試驗機。三維填砂模具內腔為正方體形，三維填砂模具內腔正方體形空間的邊長為50cm, (50cmX50cmX50cm)。壓カ試驗機最大壓カ12. 5X106N。制作方法(I)原料預處理將所述各組分分別進行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取各組分；(3)拌砂將稱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；(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機上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓カ機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厚進行一次加壓過程，直至三維填砂模具全部填滿壓實；完成三維填砂模模型制作。簡述低滲、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，能進行模擬油藏條件下的不同滲流實驗，用于模擬油藏實際生產過程中徑向流的滲流特征，可進行注采參數(shù)優(yōu)化、布井方式、飽和度場、流量場及壓カ場分布研究。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驗室無法制作三維填砂模型的問題，三維填砂模型用于低滲透油藏的室內實驗研究，指導現(xiàn)場生產。
具體實施例方式實施例I :以一次三維填砂模型制備過程為例，對本發(fā)明作進ー步詳細說明。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%使用的設備三維填砂模具內腔為正方體形，三維填砂模具內腔正方體形空間的邊長為50cm ;壓力試驗機最大壓カ12. 5X 106N。制作過程(1)原料預處理將所述各組分分別進行4h烘干備用，烘干溫度為600C ；(2)配料按照模型總體積計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取各組分；(3)拌砂將稱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；(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機上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓カ機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厚進行一次加壓過程，直至三維填砂模具全部填滿壓實；(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。實施例I的使用效果通過對模型在孔隙度和滲透率以及孔吼結構上的結果進行分析實驗，結果表明該模型平面上水平氣測滲透率為48Χ10_3μπι2，垂直氣測滲透率為35 X 10_3 μ m2，達到低滲透油藏的要求。實施例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%實施例2的制作過程和使用的設備與實施例I相同。
實施例2的使用效果通過對模型在孔隙度和滲透率以及孔吼結構上的結果進行分析實驗，結果表明該模型平面上水平氣測滲透率為20 X 10_3 μ m2，垂直氣測滲透率為12 X 10_3 μ m2，達到低滲透油藏的要求。
權利要求
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.根據權利要求I所述的低滲、超低滲三維填砂模型的制備方法，其特征是 使用的設備三維填砂模具內腔為正方體形，三維填砂模具內腔正方體形空間的邊長為50cm ;壓力試驗機最大壓力為12. 5 X IO6N ； 制作方法步驟I、原料預處理將所述各組分分別進行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取各組分；步驟3、拌砂將稱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；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機上，在各組分混合物的表面放置橡膠布，將壓力機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厚進行一次加壓過程，直至三維填砂模具全部填滿壓實；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，應用于油田開發(fā)室內實驗研究中。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％。經過配料、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驗室無法制作三維填砂模型的問題，三維填砂模型用于低滲透油藏的室內實驗研究，指導現(xiàn)場生產。
文檔編號E21B49/00GK102704926SQ20121019404
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優(yōu)先權日2012年6月13日
發(fā)明者付金華, 姚涇利, 龐歲社, 張康, 張永強, 李文宏, 杜朝鋒, 楊華, 段文標, 熊維亮, 邵東亮, 高春寧 申請人:中國石油天然氣股份有限公司