砂岩全岩人造岩心的研制

砂岩全岩人造岩心的研制

图1的扫描电镜和图2的铸造颗粒分析结果表明，显微镜下观察到的矿物类型与表1中的计算结果基本一致。图3的具体尺寸和扫描电子显微镜下的观察是明显的。3.2制作压力和时间对岩心渗透率的影响制作外观完好、具有一定承压强度、满足使用要求的人造岩心,胶结剂用量是关键因素,同时胶结剂用量也是孔隙度和渗透率的重要影响因素。为此对其用量进行筛选,在压力为12MPa、时间为5min条件下,制作的人造岩心的胶结剂用量与气测渗透率、裸压承压强度之间的关系曲线见图4、图5。从图4、图5可看出,随着胶结剂用量的增加,人造岩心的气测渗透率却随之降低,而且降低幅度极其明显,而裸压承压强度却随之增加,且增加幅度较大。制作人造岩心时,当矿物含量和粒度都已确定、胶结剂用量满足使用要求时,制作压力和时间是决定渗透率的关键因素,在制作时间为5min条件下,制作压力与气测渗透率、裸压承压强度之间的关系曲线见图6、图7;在制作压力为12MPa条件下,制作时间与气测渗透率、裸压承压强度之间曲线见图8、图9。从图6、图7可看出,随着制作压力的升高,气测渗透率却随之降低,而且降低幅度极其明显,而裸压承压强度却随之增加,且增加幅度也较大;从图8、图9可看出,随着制作时间的增加,气测渗透率却随之降低,但降低幅度很小,而裸压承压强度却随之增加,但增加幅度也不大。综合图4～图9可得出如下结论,胶结剂用量、制作压力是决定气测渗透率和裸压承压强度的主要因素,制作时间是次要因素。3.3岩心配方优化制作符合储层岩性、孔渗特性、外观完好、具有一定承压强度、满足实验要求的人造岩心,制作工艺固然重要,如何才能保证加进去的黏土矿物不被胶结物胶死,又能提高黏土矿物的反应释放速度,又符合天然岩心胶结、压实的成岩原理,确定了两种制作工艺,分别为分散胶结和复膜胶结制作工艺;为更好模拟储层状况,对于分散胶结岩心又分成两种,分别为分散胶结原矿物制作方法和分散胶结预处理矿物制作方法。运用两种工艺、三种方法均能制作出渗透率接近、外观完好的人造岩心,见图10;基本参数的对比,见表4。从图10和表4的对比实验结果可看出,气测渗透率接近的人造岩心,而气测孔隙度、裸压承压强度、出屑率却不相同,经过复膜胶结制作的人造岩心和分散胶结预处理矿物制作的人造岩心,气测孔隙度均比分散胶结原矿物制作的岩心高,裸压承压强度、出屑率均比分散胶结原矿物制作的岩心低;与天然岩心相比,分散胶结原矿物制作岩心的气测孔隙度、裸压承压强度、出屑率更接近天然岩心。通过对两种工艺、三种方法进行筛选,最终确定人造岩心的制作工艺为分散胶结制作工艺,制作方法为分散胶结原矿物的制作方法。4储层及地层岩心研究(1)研究出一种新的环保型硅酸盐类复合胶结剂。(2)找出影响人造岩心渗透率和裸压承压强度的主、次要因素。(3)确定了人造岩心的制作工艺,形成了人造岩心的制作方法。(4)研制出外观完好、与天然岩心的主要物性参数、裸压承压强度和出屑率相吻合的人造岩心,可代替天然岩心进行采油工程措施的部分室内模拟实验。大庆油田属非均质多油层砂岩油田。随着油田开发的不断深入,每年新钻井及措施井数也不断增多。对于任何一个区块,由于区块地质条件各异,从钻井到采取措施只要有流体进入,均需进行入井流体与储层的配伍性试验。但天然岩心资源不足、国内外环氧树脂胶结石英砂的人造岩心又无法替代天然岩心进行采油工程措施室内实验,致使许多技术与储层配伍性有关实验无法进行,导致措施的针对性和有效性无法保证。为此研制具有储层特性的砂岩人造岩心对于砂岩油田的可持续发展具有长远的历史意义。该项技术填补了国内砂岩全岩人造岩心的空白,既解决了无天然岩心就无法进行室内实验的问题,又解决了因天然岩心非均质性导致实验数据无重复性和可比性的难题,为油田措施改造的成功提供了技术支撑。1岩心特性分析研制具有储层特性的砂岩人造岩心:1)工艺上必须保证加进去的黏土矿物不被胶结物胶死;2)加热温度不使黏土晶格发生变化,析出层间结构水,失去原有黏土的性质;3)人造岩心岩性、物性、孔隙、渗透、敏感特性与天然岩心相似;4)人造岩心几何形状、均质程度、重复性、稳定性、强度等均能达到使用要求,满足实验需要。2胶结剂的筛选无论是沉积形成的天然岩心还是制作的人造岩心,胶结剂都是必不可少的。制作人造岩心时选择胶结剂极其重要,胶结剂类型对岩心性能影响至关重要,直接决定了岩样是否具有储层敏感性,岩样能否具有一定承压强度,满足实验要求。通过对树脂、磷酸盐和硅酸盐三类胶结剂进行环保、配比、固化实验等,称取一定量的主剂置于烧杯中,加入一定量的固化剂、交联剂等添加剂,搅拌均匀后,在不同的温度下进行加热,观察其强度,直至达到所需强度为止;胶结剂固化后,分别加入一定比例的12:1土酸液和水溶液,然后分别放置在恒温水浴中,观察不同温度下胶结剂的强度,从中筛选胶结剂,见表1。通过对三类胶结剂进行环保、配制、固化及静态浸泡实验,最终研究出一种新的环保型硅酸盐类复合胶结剂,具有无毒无味、固化后有连通孔隙、强度高、蒸馏水在(40-90)℃变温条件下浸泡80h后强度不变、12:1土酸在(40-90)℃变温条件下浸泡80h后强度变化不大等特点。3人造岩心制作的非均质性大庆油田是非均质多油层砂岩油田,天然岩心是经过上亿年的沉积、胶结、压实、成岩、演化等复杂作用下形成的,是非均质的稀缺资源。首先基于天然岩心成因的复杂性,在制作人造岩心时无法模拟其复杂成因而达到与天然岩心接近的非均质性;另外,基于人造岩心的制作目的,是想制作均质的、可代替天然岩心进行采油工程部分措施实验的人造岩心;所以在研究人造岩心制作方法时,主要考虑到主要岩性参数、主要物性参数、主要孔隙参数与天然岩心接近,无法代替天然岩心不均匀性。为此需对天然岩心进行相关参数分析作为人造岩心制作的依据。3.1土矿物分析以杏树岗油田杏2-1-检29井为例,取天