一種人造微觀仿真物理模型及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于微觀驅(qū)油的高度清晰成像的三維人造仿真巖心模型及制造方法，巖心使用真實石英砂膠結(jié)，可以高度模擬地層孔隙度，并且?guī)r心在顯微鏡下高度清晰成像。制作方法是：①預(yù)先準(zhǔn)備好石英砂和透明有機玻璃板，其中一塊有機玻璃板對角鉆孔；②在有機玻璃上均勻涂上紫外光固化膠，并撒上石英砂；③將有機玻璃置于凝膠硬化燈中進行紫外光固化膠的固化；④固化完畢，將有機玻璃用密封劑黏合，確保密封；⑤在有機玻璃的鉆孔位置鑲好閥門，確保密封。該巖心和實驗方法可以高度模擬地層中的真實巖石膠結(jié)方式，紫外光的高透光性保證了成像的高清晰度，為更好地研究微觀驅(qū)油機理供了有效技術(shù)手段。
【專利說明】一種人造微觀仿真物理模型及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在微觀驅(qū)油過程中使用的高度清晰成像的人造微觀仿真物理模型及制作方法，適用于各種微觀驅(qū)油機理的探究。
【背景技術(shù)】
[0002]微觀模型可見技術(shù)是80年代發(fā)展起來的一種先進的實驗技術(shù)，它不僅能模擬真實地層的孔隙結(jié)構(gòu)特征，而且能使研究者直觀觀察固體和液體在多孔介質(zhì)內(nèi)的運動狀況，因此微觀模型可見技術(shù)廣泛用于混相驅(qū)、聚合物驅(qū)、活性劑驅(qū)等驅(qū)油機理和驅(qū)替效率的研究，以及地層損害的機理研究。目前，微觀模型的種類研發(fā)很多，但石英砂膠結(jié)后能夠高度清晰成像的微觀模型文獻報道很少?，F(xiàn)有的玻璃刻蝕模型，不能模擬地層的真實空隙結(jié)構(gòu)；有的微觀模型是用全直徑巖心磨成很薄的薄片，用兩塊玻璃夾住，并用橡膠把模型薄片周圍粘結(jié)起來，這種模型切割難度很大，其次承壓能力很小，流體容易沿玻璃片串流；有的微觀模型是用環(huán)氧樹脂膠結(jié)制作，這種模型制作復(fù)雜，而且體積較大，基質(zhì)不透光，顯微鏡成像清晰度不高。這些微觀模型在實驗過程中都存在不能很好地顯示流體在多孔介質(zhì)的真實運移情況的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了在顯微鏡下清晰成像，更準(zhǔn)確的模擬地層的孔隙結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供了一種在微觀驅(qū)油過程中使用的高度清晰成像的人造微觀仿真物理模型及制作方法。
[0004]該微觀仿真物理模型的具體制作方法本如下:
O預(yù)先準(zhǔn)備好兩種不同粒徑的石英砂各一份；
2)截取兩塊相同大小的透明有機玻璃，其中一塊對角鉆孔；
3)在兩塊有機玻璃中心都均勻涂上紫外光固化膠，鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的大粒徑石英砂，作為基質(zhì)巖心，防止巖心中流體沿有機玻璃板串流；未鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的小粒徑的石英砂，模擬地層孔隙度，保證顯微鏡下一定孔吼的巖石孔隙能夠清晰可見。
[0005]4)將兩塊有機玻璃分別置于凝膠硬化燈中，進行紫外光固化膠固化至石英砂膠結(jié)完好;
5)將兩塊有機玻璃從凝膠硬化燈中取出，四角相對，用密封劑黏合在一起，確保密封完
好;
6)在有機玻璃上鉆孔的位置鑲好閥門，確保密封完好。
[0006]所述步驟2)中所用有機玻璃的大小為8cmX8cmX0.8cm。
[0007]上述步驟3)中所述的大粒徑石英砂為80目；小粒徑石英砂為100目。
[0008]所述步驟3)中所涂紫外光固化膠面積為4cmX 4cm。
[0009]所述步驟4)中紫外光固化膠的固化時間為10-20分鐘。
[0010]利用上述方法制作的人造微觀仿真物理模型，包括兩塊透明有機玻璃板，上述的兩塊透明有機玻璃板相對內(nèi)側(cè)中間區(qū)域涂有紫外光固化膠，兩紫外光固化膠層間夾粘石英砂層，所述的石英砂層四周邊置有密封劑并與兩塊透明有機玻璃板間密封。
[0011]上述的石英砂層由大粒徑石英砂層與小粒徑石英砂層組成，且對應(yīng)大粒徑石英砂側(cè)的透明有機玻璃板上斜對角鉆孔。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有方法比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:(1)石英砂的膠結(jié)可以準(zhǔn)確模擬地層孔隙度；(2)頂部和底部透光性好，顯微成像清晰度高；(3)巖心重復(fù)性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述的人造微觀仿真物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的A-A剖視圖；
圖3為對微觀仿真物理模型進行試驗的設(shè)備；
圖4為水驅(qū)開始的動態(tài)圖像；
圖5為水驅(qū)結(jié)束的動態(tài)圖像；
圖6為開始注微球的動態(tài)圖像；
圖7為微球封堵大孔道的動態(tài)圖像；
圖8為大孔道封堵后液流開始轉(zhuǎn)向的動態(tài)圖像；
圖9為大孔道封堵后液流轉(zhuǎn)向完畢的動態(tài)圖像。
[0014]圖中1-透明有機玻璃板,2-石英砂層,3-紫外光固化膠,4-密封擠,5-孔,6-體視顯微鏡，7-微觀仿真物理模型，8-中間容器，9-精密平流泵，10-圖像采集與處理系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明:
圖1所示為人造微觀仿真物理模型，包括兩塊透明有機玻璃板1，上述的兩塊透明有機玻璃板I相對內(nèi)側(cè)中間區(qū)域涂有紫外光固化膠3，兩紫外光固化膠層間夾粘石英砂層2，所述的石英砂層2四周邊置有密封劑4，并與兩塊透明有機玻璃板間密封。上述的石英砂層2由大粒徑石英砂層與小粒徑石英砂層組成，且對應(yīng)小粒徑石英砂側(cè)的透明有機玻璃板上斜對角鉆孔5,具體結(jié)構(gòu)如圖1及圖2所示。
[0016]上述人造微觀仿真物理模型的具體制作方法如下:
O預(yù)先準(zhǔn)備好兩種不同粒徑的石英砂各一份；
2)截取兩塊相同大小的透明有機玻璃，其中一塊對角鉆孔；
3)在兩塊有機玻璃中心都均勻涂上紫外光固化膠，鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的大粒徑石英砂，作為基質(zhì)巖心，防止巖心中流體沿有機玻璃板串流；未鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的小粒徑的石英砂，模擬地層孔隙度，保證顯微鏡下一定孔吼的巖石孔隙能夠清晰可見。
[0017]4)將兩塊有機玻璃板分別置于凝膠硬化燈中，進行紫外光固化膠固化至石英砂膠結(jié)完好；
5)將兩塊有機玻璃板從凝膠硬化燈中取出，四角相對，用密封劑黏合在一起，確保密封完好;6)在有機玻璃板上鉆孔的位置鑲好閥門，確保閥門與有機玻璃板密封，一端閥門作為注入端，與驅(qū)替裝置連接，一端閥門作為采出端，接收采出液，即可進行微觀驅(qū)替實驗。
[0018]所述步驟2)中所用有機玻璃的大小為8cmX8cmX0.8cm。
[0019]上述步驟3)中所述的大粒徑石英砂為80目；小粒徑石英砂為100目。
[0020]所述步驟3)中所涂紫外光固化膠面積為4cmX 4cm。
[0021]所述步驟4)中紫外光固化膠的固化時間為10-20分鐘。
[0022]利用上述人造微觀仿真模型進行微觀驅(qū)油實驗是在如圖3所示的設(shè)備上進行，該三維高清可視化微觀模型實驗設(shè)備由體視顯微鏡6與圖像采集與處理系統(tǒng)10電路連接，將上述人造微觀仿真模型7放置于顯微鏡下，人造微觀仿真模型7上的兩個閥門一端作為注入端，依次通過中間容器8及精密平流泵9與驅(qū)替裝置連接，一端閥門作為采出端，接收采出液，即可進行微觀驅(qū)替實驗。利用該設(shè)備研究真實巖石微觀驅(qū)替機理，在體視顯微鏡下可觀察到微觀孔隙情況，并對整個驅(qū)替過程進行實時錄像觀測。 [0023]實驗原理:利 用上述人造微觀仿真模型進行驅(qū)油實驗，通過圖象采集與處理系統(tǒng)
10將驅(qū)油過程的圖象轉(zhuǎn)化為計算機的數(shù)值信號，采用圖象分析研究可動微凝膠SMG (微球)溶液對微觀驅(qū)油效果的影響。
[0024]具體實驗步驟:首先將人造微觀仿真模型抽空，然后飽和水，并計算孔隙體積；再將人造微觀仿真模型飽和油，計算含油飽和度，水驅(qū)油至模型不出油為止，如圖4所示，錄取驅(qū)替過程的動態(tài)圖象；再以0.lmL/min的速度注入可動微凝膠SMG溶液直至模型不出油為止，并錄取驅(qū)替過程的動態(tài)圖象，如圖5至圖9所示。
[0025]上述的可動微凝膠SMG (微球)由中國石油勘探開發(fā)研究院采油所提供，固含量按100%計算；實驗用油為大慶油田脫氣脫水原油與煤油按一定比例配制的模擬油，25°C下黏度為20 mPa.s ;實驗用水為蒸餾水。
【權(quán)利要求】
1.一種人造微觀仿真物理模型的制作方法，具體步驟如下: 1)預(yù)先準(zhǔn)備好兩種不同粒徑的石英砂各一份； 2)截取兩塊相同大小的透明有機玻璃，其中一塊對角鉆孔； 3)在兩塊有機玻璃中心都均勻涂上紫外光固化膠，鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的大粒徑石英砂，作為基質(zhì)巖心，防止巖心中流體沿有機玻璃板串流；未鉆孔的有機玻璃撒上一薄層預(yù)先準(zhǔn)備好的小粒徑的石英砂，模擬地層孔隙度，保證顯微鏡下一定孔吼的巖石孔隙能夠清晰可見； 4)將兩塊有機玻璃分別置于凝膠硬化燈中，進行紫外光固化膠固化至石英砂膠結(jié)完好； 5)將兩塊有機玻璃從凝膠硬化燈中取出，四角相對，用密封劑黏合在一起，確保密封完好; 6)在有機玻璃上鉆孔的位置鑲好閥門，確保密封完好。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述人造微觀仿真物理模型的制作方法，其特征在于:所述步驟2)中所用有機玻璃的大 小為8cmX8cmX0.8cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述人造微觀仿真物理模型的制作方法，其特征在于:上述步驟I)或3)中所述的大粒徑石英砂為80目；小粒徑石英砂為100目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述人造微觀仿真物理模型的制作方法，其特征在于:所述步驟3)中所涂紫外光固化膠面積為4cmX 4cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述人造微觀仿真物理模型的制作方法，其特征在于:所述步驟4)中紫外光固化膠的固化時間為10-20分鐘。
6.利用上述方法制作的人造微觀仿真物理模型，包括兩塊透明有機玻璃板(1)，其特征在于:上述的兩塊透明有機玻璃板(I)相對內(nèi)側(cè)中間區(qū)域涂有紫外光固化膠(3)，兩紫外光固化膠層間夾粘石英砂層(2)，所述的石英砂層(2)四周邊置有密封劑(4)，并與兩塊透明有機玻璃板間密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的人造微觀仿真物理模型，其特征在于:上述的石英砂層(2)由大粒徑石英砂層與小粒徑石英砂層組成，且對應(yīng)大粒徑石英砂側(cè)的透明有機玻璃板上斜對角鉆孔(5)。
【文檔編號】G01N21/84GK103954622SQ201410153168
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】周彥霞, 盧祥國, 謝坤, 曹豹, 牛麗偉, 劉保君, 劉承婷, 王繼剛, 單五一 申請人:東北石油大學(xué)