CN104198238A - 裂缝性储层模型的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂缝性储层模型的制备方法，包括：S1：选取岩心样品；S2：将选取的岩心样品切成第一岩样和第二岩样；S3：将第一岩样剖面垂直向上，在其剖面上放置至少一个的用于模拟裂缝的支撑件，通过控制所述支撑件的厚度，以获取具有不同裂缝开度的岩心；S4：将第二岩样置于所述第一岩样上，并剖面相对地对接；S5：将所述第一岩样和所述第二岩样捆扎固定，以获得裂缝性储层模型。本发明所述的裂缝性储层模型的制备方法，通过控制裂缝的开度，从而为裂缝性储层实验提供具有不同数量等级裂缝开度的裂缝性储层模型。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气田开发岩心实验技术，特别涉及一种裂缝性储层模型的制备方法。
背景技术
在油气田勘探开发过程中，通常需要按地层层位和深度，开展钻进，向井内下入取心工具，以钻取出岩心样品。所述钻取出的岩心样品是了解地下地层和含矿特征最直观、最重要的实物地质资料。
当取得岩心样品后根据需要进行相应地制作，从而为例如裂缝性油气藏油水、气水相渗实验、裂缝-孔隙型气藏供气机理实验、裂缝性底水气藏水侵的物理模拟实验等裂缝性储层实验提供所需的裂缝性储层模型。
目前实验室制备裂缝性储层模型通常采用天然岩心造缝方法。所述天然岩心造缝方法主要是对岩心侧面施加外力，使之沿纵向裂开，形成贯穿缝，然后根据需要在形成的贯穿缝中填充一定量的支撑剂。所述支撑剂通常为胶结的石英砂。所述支撑剂的多少决定了所述岩心裂缝开度的大小。然而填充具体多少所述支撑剂的量，目前通常是凭借经验的，很难精确掌握。因而实验中所述岩心的裂缝开度大小也很难精确掌握，通常情况下，所述岩心的裂缝开度都很大，很难满足裂缝性储层实验中对岩心裂缝不同数量等级的裂缝开度要求。
因此目前需要一种能够控制岩心裂缝开度，从而为裂缝性储层实验提供具有不同数量等级的裂缝性储层模型。
发明内容
本发明的目的是提供一种裂缝性储层模型的制备方法，通过控制裂缝的开度，从而为裂缝性储层实验提供具有不同数量等级裂缝开度的裂缝性储层模型。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
一种裂缝性储层模型的制备方法，包括：
S1：选取岩心样品；
S2：将选取的岩心样品切成第一岩样和第二岩样；
S3：将第一岩样剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一个的用于模拟裂缝的支撑件，通过控制所述支撑件的厚度，以获取具有不同裂缝开度的岩心；
S4：将第二岩样置于所述第一岩样上，并使得所述第一岩样的剖面与所述第二岩样的剖面相对接；
S5：将所述第一岩样和所述第二岩样捆扎固定，以获得裂缝性储层模型。
在优选的实施方式中，所述的裂缝性储层模型的制备方法，还包括：
S6：将获得的裂缝性储层模型进行抽真空；
S7：将经过抽真空的裂缝性储层模型进行饱和水处理和驱替实验以获取裂缝性储层模型的裂缝孔隙度、渗透率。
在优选的实施方式中，所述支撑件由金属制成。
在优选的实施方式中，所述支撑件的厚度小于1毫米，且其压缩系数小于岩心样品的压缩系数。
在优选的实施方式中，所述金属的材质包括不锈钢。
在优选的实施方式中，所述支撑件在两个切开的岩心样品之间形成裂缝，通过不同支撑件的组合和排布方式，获得不同形态的裂缝。
在优选的实施方式中，所述支撑件呈长条状，且沿着岩心样品的长轴方向布置，其长度与岩心样品的长轴的长度相等。
在优选的实施方式中，所述第一岩样和第二岩样的侧壁上通过设置生料带捆扎的方式密封固定。
在优选的实施方式中，所述岩心样品为均质的孔隙型岩心。
在优选的实施方式中，所述岩心样品切开后，切割造成的体积损失不超过原体积的5％。
本发明的特点和优点是：本发明提供了一种裂缝性储层模型的制备方法，与现有的添加胶结的石英砂的制备方法相比，能够通过控制支撑件的厚度，有效控制裂缝的开度，从而为裂缝性储层实验提供具有不同数量等级裂缝开度的裂缝性储层模型。另外由于本发明所述的裂缝性储层模型的制备方法获得的裂缝性储层模型能够重复使用，因此相对于现有的添加胶结的石英砂的制备方法中得到的模型无法调整裂缝形态进行重复实验而言，不仅大大节省了天然岩心的使用量，且能够不用重复切割剖面，大大节省了实验工作量。
附图说明
图1是本发明一种裂缝性储层模型的制备的步骤流程图1；
图2是本发明一种裂缝性储层模型的制备的步骤流程图2；
图3是本发明一种裂缝性储层模型使用的岩心样品剖切示意图；
图4是本发明一种裂缝性储层模型中支撑件布置图1；
图5是本发明一种裂缝性储层模型中支撑件布置图2；
图6是本发明一种裂缝性储层模型结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。
本发明提供了一种裂缝性储层模型的制备方法，通过控制裂缝的开度，从而为裂缝性储层实验提供具有不同数量等级裂缝开度的裂缝性储层模型。
如图1所示，本发明一种裂缝性储层模型的制备的步骤流程图1，包括：
S1：选取岩心样品；
S2：将选取的岩心样品切成第一岩样和第二岩样；
S3：将第一岩样剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一个的用于模拟裂缝的支撑件，通过控制所述支撑件的厚度，以获取具有不同裂缝开度的岩心；
S4：将第二岩样置于所述第一岩样上，并使得所述第一岩样的剖面与所述第二岩样的剖面相对接；
S5：将所述第一岩样和所述第二岩样捆扎固定，以获得裂缝性储层模型。
其中，S1中选取的岩心样品可以为天然岩心，也可以为人造岩心。所述岩心样品可为相对均质的渗透率较小的孔隙型岩心。所述选取的岩心样品为圆柱型，可以是直径为2.5厘米、长度为3.8厘米的小岩样或者可以是直径为10厘米的全直径岩样。所述全直径岩样可以根据需要截取适当的长度。S1中选取的岩心样品均为设置有两端面和侧壁的圆柱型。
当S1中选取的岩心样品为圆柱型时，将S1中选取的岩心样品沿着轴向切成第一岩样和第二岩样。例如可以沿着所述岩心样品的轴线切成均匀的两块，在所述岩心样品切开的剖面上，需保证光滑平整。所述岩心样品切开后，切割造成的体积损失应不超过原体积的5％。
在上述切开的任一一块岩心样品的剖面上布置支撑件，以使得所述支撑件与支撑件之间、所述支撑件与岩心样品的剖面之间的存在间隙后，在两个岩心样品的剖面之间形成开启的裂缝。所述支撑件可为硬度高、形变小的金属片。所述金属片的材质可以为不锈钢。所述金属片的厚度小于1毫米，其压缩系数小于岩心样品的压缩系数，例如在100兆帕的压力下，其压缩系数小于10-4，从而保证在裂缝性储层实验过程中裂缝开度可控。所述岩心样品的渗透率与所述裂缝开度的立方成正比，因此所述岩心样品的裂缝开度决定着其渗透率大小。所述金属片的形状、数目、放置位置可以根据需要自由组合。所述支撑件在两个切开的岩心样品之间形成裂缝，通过不同支撑件的组合和排布方式，获得不同形态的裂缝。
将布置好支撑件的一块岩心与切下的另一块岩心剖面相对地重新拼接并固定，获得裂缝性储层模型。S5中的两块岩心可通过捆扎的方式将其固定，例如可以使用生料带包裹的方式，在所述岩心样品的侧壁上，通过使用生料带，螺旋式地层层包裹固定，使其在实验中形状不变，且在侧壁上形成密封层。
本发明所述的一种裂缝性储层模型的制备方法，主要通过对支撑件的厚度进行精确控制，从而模拟具有不同裂缝开度的裂缝性储层模型。其中所述支撑件的厚度与所述裂缝开度相对应，支撑件的厚度越厚，形成的裂缝开度越大。另外本发明所述的一种裂缝性储层模型的制备方法还可以对支撑件的数目、放置位置进行精确控制，从而模拟具有不同裂缝宽度以及不同组合的裂缝。所述支撑件之间的间距与所述裂缝宽度相对应，所述支撑件的间距越大，形成的裂缝的宽度越宽；所述支撑件放置的不同位置可以形成不同组合、不同形态的裂缝。
在S5中，当所述裂缝性储层模型制备好后，如图2所示，还包括如下步骤：
S6：将获得的裂缝性储层模型进行抽真空；
S7：将经过抽真空的裂缝性储层模型进行饱和水处理和驱替实验以获取裂缝性储层模型的裂缝孔隙度、渗透率。
使用本发明一种裂缝性储层模型的制备方法的实验过程如下：
如图3所示，本发明一种裂缝性储层模型使用的岩心样品剖切示意图，所述岩心样品1可以使用岩心切割机沿轴向切开，分为第一岩样11和第二岩样12。
如图4至5所示，根据实验需要在第一岩样11或第二岩样12的切开剖面10上放置一个或多个金属片，所述金属片与岩心样品1之间形成的间隙可以模拟不同形态的裂缝。如图4所示，所述金属片21为多个小矩形块间隔布置。其中金属片21矩形的一边线与剖面10的边线接近或重合。
如图5所示，所述金属片22呈长条状，所述金属片22沿着岩心样品1的轴线方向布置，所述金属片22的个数为两个，在所述金属片22与岩心样品1之间形成有轴向延伸的直缝。所述金属片22的长度与岩心样品1的轴向长度接近或相等。当所述金属片22与所述岩心样品1的轴向长度相等时，所述金属片22的两端与所述岩心样品1的两端对齐，对整个岩心样品1起到支撑作用，有利于后续驱替试验中，流体从所述岩心样品1的两端面流入和流出。
当在第一岩样11或第二岩样12的剖面10上布置好金属片后，将所述第一岩样11和第二岩样12重新拼接起来，并在岩心样品1的侧壁上适当包裹生料带，以使其在实验中形状不变，从而形成裂缝性储层模型。由于在驱替实验中，流体从两个端面流入流出，包裹后流体无法通过，因此在所述岩心样品1的两端面不得有生料带包裹。
接下来按常规岩心处理方法对完成的裂缝性储层模型进行抽真空，饱和水处理，并进行驱替实验，从而获得裂缝性储层模型的孔隙度，渗透率。最后将裂缝性储层模型放入岩心夹持器，加围压进行相应裂缝性储层的实验。
所述模型放入岩心夹持器后由于围压作用，第一岩样11和第二岩样12被外力挤压成一个整体，中间由于放置金属片形成裂缝。如图6所示，为本发明一种裂缝性储层模型结构示意图，其中在裂缝性储层模型3的端面上，未包裹生料带的位置，显示有裂缝31。
本发明所述的一种裂缝性储层模型的制备方法获得的模型在实验结束后，可以拆下包裹的生料带，将第一岩样11和第二岩样12分离，并在所述第一岩样11或第二岩样12上重新放置不同的支撑用的金属片，进行重复试验，以模拟不同形状的裂缝。
而采用现有的添加胶结的石英砂的制备方法时，由于所述岩心样品的裂缝中添加胶结的石英砂的支撑剂，添加所述支撑剂之后，所述岩心样品胶结为一体，岩心裂缝形态即固定，无法将所述岩心样品重新分离、调整裂缝形态进行重复实验，因此对天然岩心造成较大浪费且增加实验工作量。
对比现有的制备方法而言，由于本发明所述的裂缝性储层模型的制备方法获得的裂缝性储层模型能够重复使用，因此相对于现有的添加胶结的石英砂的制备方法中得到的模型无法进行重复实验而言，不仅大大节省了天然岩心的使用量，且能够不用重复切割剖面，大大节省了实验工作量。
在油气藏开发的裂缝性储层物理模拟实验中，通常需要采用渗透率相近砂岩，通过人工造缝方法，模拟形成不同级别，不同渗透率范围的裂缝。
以下提供了本发明一种裂缝性储层模型的制备方法与现有的添加胶结的石英砂的制备方法的对比试验。
实验一：采用本发明一种裂缝性储层模型的制备方法，其具体操作如下：
首先选取直径为3.8厘米的天然岩心样品，进行四次试验，四次实验的分别编号为2-1、2-2、2-3、2-4；首先进行常规孔隙度、渗透率测量后将岩心样品烘干。接着将岩心样品沿轴向对称切开，在切开剖面上按图5中所示的裂缝形态排布方式对称放置两块金属片。所述金属片长度与需要造缝的岩心样品长度一致，宽度均为1厘米，四次试验中岩心样品的厚度相应地分别为0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米。将放置好金属片的两块岩心样品重新拼接起来，并在岩心样品侧壁外包裹生料带，形成裂缝性储层模型。
通过上述方法形成的裂缝性储层模型的裂缝开度分别为：0.1毫米、0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米不等的裂缝，
通过饱和水称重法计算造缝后岩心样品的总孔隙度，进而计算形成的裂缝孔隙度；然后进行正常的抽真空，饱和水处理，并可以通过实验获得裂缝性储层模型的孔隙度；最后将裂缝性储层模型放入岩心夹持器，加围压进行实验，以获得裂缝性储层模型的渗透率。上述编号为2-1、2-2、2-3、2-4的四次试验均采用3兆帕的围压进行实验，以测量裂缝性储层模型的渗透率，测量获得的数据如表1所示。
试验二：采用现有的添加胶结的石英砂的制备方法，其具体操作如下：
首先同样选取4个直径为3.8厘米的天然岩心样品，进行四次试验，实验编号分别编号1-1、1-2、1-3、1-4。
以实验1-1为例，首先进行常规孔隙度、渗透率测量后将岩心样品烘干。接着对岩心样品侧面施加外力，使之沿纵向裂开，形成贯穿缝。然后根据在形成的贯穿缝中填充一定量的胶结的石英砂支撑剂，所述填充石英支撑剂质量分别为0.5g，1.0g，2.0g和4.0g。同时采用现有的添加石英砂作为支撑剂的制作方法制造裂缝岩心，并获得相应的参数。再通过饱和水称重法计算造缝后岩心样品的总孔隙度，进而计算形成的裂缝孔隙度；然后进行正常的抽真空，饱和水处理，并可以通过实验获得裂缝孔隙度，渗透率。
现有的方法与本发明所述的裂缝性储层模型的制备方法所制备的裂缝参数对比如表1所示。
对比可知，现有的添加石英作为支撑剂的方法形成的裂缝往往开度较大，裂缝体积也较集中在0.93毫升至1.38毫升，渗透率也都集中在上千毫达西，难以形成不同级别裂缝；而采用本发明所述裂缝性储层模型的制备方法制造的裂缝，可以根据金属片的厚度有效调整裂缝开度，裂缝体积0.09毫升至0.95毫升不等，形成具有各种数量级的渗透率的裂缝性储层模型，其渗透率分布在8.7毫达西至1235毫达西之间。因此，采用本发明所述的裂缝性储层模型的制备方法更能适应不同的裂缝性储层实验需求。
以上所述仅为本发明的几个实施例，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于，包括：
S1：选取岩心样品；
S2：将选取的岩心样品切成第一岩样和第二岩样；
S3：将第一岩样剖面垂直向上，在其剖面上布置至少一个的用于模拟裂缝的支撑件，通过控制所述支撑件的厚度，以获取具有不同裂缝开度的岩心；
S4：将第二岩样置于所述第一岩样上，并使得所述第一岩样的剖面与所述第二岩样的剖面相对接；
S5：将所述第一岩样和所述第二岩样捆扎固定，以获得裂缝性储层模型。
2.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于，还包括：
S6：将获得的裂缝性储层模型进行抽真空；
S7：将经过抽真空的裂缝性储层模型进行饱和水处理和驱替实验以获取裂缝性储层模型的裂缝孔隙度、渗透率。
3.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述支撑件由金属制成。
4.如权利要求3中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述支撑件的厚度小于1毫米，且其压缩系数小于岩心样品的压缩系数。
5.如权利要求4中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述金属的材质包括不锈钢。
6.如权利要求4中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述支撑件在两个切开的岩心样品之间形成裂缝，通过不同支撑件的组合和排布方式，获得不同形态的裂缝。
7.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述支撑件呈长条状，且沿着岩心样品的长轴方向布置，其长度与岩心样品的长轴的长度相等。
8.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述第一岩样和第二岩样的侧壁上通过设置生料带捆扎的方式密封固定。
9.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述岩心样品为均质的孔隙型岩心。
10.如权利要求1中所述的裂缝性储层模型的制备方法，其特征在于：所述岩心样品切开后，切割造成的体积损失不超过原体积的5％。
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