大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法

1.大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，依次包括以下步骤：
(1)确定所要制作的裂缝岩心体积V、孔隙度Φ、渗透率K，含油饱和度So、含水饱和度Sw，确定岩心含油体积Vo＝V×Φ×So，岩心含水体积Vw＝V×Φ×Sw；
(2)根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油，油密度为ρo，水密度为ρw，从而确定制作岩心所用油质量mo＝Vo×ρo；
(3)在不考虑含油饱和度的情况下，根据孔隙度Φ和渗透率K得到水灰比m、灰砂比n，从而得到在不考虑含油饱和度，即含水饱和度为100％的情况下，所用水、水泥、石英砂质量分别为a、b、c；
(4)当建立含油饱和度时，Vw仍被水填充，Vo内的流体由水换成了油，水的体积减少Vo，制作岩心用水量减少Vo×ρw，从而得到制作岩心所用水质量mw＝a-Vo×ρw；
(5)将油、水和乳化剂均匀混合，配制成水包油乳状液，乳化剂用量为油水质量和的
0.16％～0.21％；
(6)向步骤(5)所述乳状液中加入水泥和石英砂，搅拌均匀，得到水泥浆；
(7)在岩心模具内表面涂模拟油，使模具内表面有一层薄油膜，将水泥浆浇注在岩心模具内，得到水泥试样，使水泥试样处于封闭状态下，待水泥试样处于半凝固态，取下岩心模具，用钢丝按实验要求的裂缝方向切割水泥试样，钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；
(8)保持水泥试样与外界封闭，等水泥试样固结完成即得到保持原始油水饱和度的大模型裂缝岩心。
2.如权利要求1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，其特征在于，步骤(3)中所述水灰比为水和水泥的质量比，范围为0.3～0.5，所述灰砂比为水泥和石英砂的质量比，范围为1:1～1:3。
3.如权利要求1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，其特征在于，步骤(5)中所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯按质量比1：10配制的混合物。
4.如权利要求1所述的大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，其特征在于，步骤(6)中所述水泥为硅酸盐水泥，所述石英砂粒度为80～120目。

大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及石油勘探开发室内模拟实验中大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法。\n背景技术\n[0002] 物理模拟是模拟油气藏开发的一种重要手段。实践表明，模型几何尺寸越大，实验结果越接近矿场实际。实验岩心分为天然和人造两种。天然岩心获取较为困难，成本也比较高。所以普遍使用人造岩心进行大模型的物理模拟。填砂模型工作压力低，无法模拟裂缝孔隙型储层。现有胶结模型胶结剂普遍选择环氧树脂和磷酸铝，大多需要高温烧结。为了更好模拟储层开发过程，人造岩心要保持储层原始油水饱和度。对裂缝岩心，普遍采用先造缝再建立饱和度的步骤，由于饱和流体时流体按裂缝窜流，造成原始含水饱和度无法建立。关于人造大岩心制作裂缝，主要有两类方法，一是在岩心成形前插入金属片，再拔出以形成裂隙，但是拔出时机很难掌握。二是使用特定材料事先置于模型中，通过物理手段使其融化、溶解、挥发等，但会有残留物存在并且工艺较为繁琐。\n[0003] 为了更好地模拟储层开发过程，需要物理模型与实际储层相似，即要保持储层原始油水饱和度。建立饱和度的方法有烘干法、离心法和驱替法。烘干法和离心法都存在岩心中水分布不均匀的问题。驱替法主要是对岩心抽空先饱和水后再用储层流体驱水建立油水饱和度。由于裂缝岩心中裂缝的存在，常导致水的饱和度高于要求值，无法建立要求的油水饱和度。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，该方法使用材料简单、成本低廉、操作简便，利用该方法可以控制岩心中裂缝分布，实现模型与饱和度同时建立，制作出的岩心能满足高温高压实验，可更好地模拟储层开发过程。\n[0005] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。\n[0006] 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，依次包括以下步骤：\n[0007] (1)确定所要制作的裂缝岩心体积V、孔隙度Φ、渗透率K，含油饱和度So、含水饱和度Sw，确定岩心含油体积Vo＝V×Φ×So，岩心含水体积Vw＝V×Φ×Sw，二者之和为岩心孔隙体积；\n[0008] (2)根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油，油密度为ρo，水密度为ρw，从而确定制作岩心所用油质量mo＝Vo×ρo；\n[0009] (3)在不考虑含油饱和度的情况下，通过实验，根据孔隙度Φ和渗透率K得到水灰比m、灰砂比n，所述水灰比为水和水泥的质量比，范围为0.3～0.5，所述灰砂比为水泥和石英砂的质量比，范围为1:1～1:3，从而得到在不考虑含油饱和度，即含水饱和度为100％的情况下，所用水、水泥、石英砂质量分别为a、b、c；\n[0010] (4)在上述不考虑含油饱和度的情况下，水充满岩心孔隙，Vo和Vw都被水填充，此时的用水量为a，当建立含油饱和度时，Vw仍被水填充，Vo内的流体由水换成了油，与建立含油饱和度前相比，水的体积减少Vo，制作岩心用水量应减少Vo×ρw，从而得到制作岩心所用水质量mw＝a-Vo×ρw；\n[0011] (5)将油、水和乳化剂均匀混合，配制成水包油乳状液，乳化剂用量为油水质量和的0.16％～0.21％，所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯(Span-80)与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(Tween-80)按质量比1：10配制的混合物；\n[0012] (6)向步骤(5)所述乳状液中加入水泥和石英砂，搅拌均匀，得到水泥浆，所述水泥为硅酸盐水泥，所述石英砂粒度为80～120目；\n[0013] (7)在岩心模具内表面涂模拟油，使模具内表面有一层薄油膜，将水泥浆浇注在岩心模具内，得到水泥试样，使水泥试样处于封闭状态下，等待固化。待水泥试样处于半凝固态，具有塑性时，取下岩心模具，用钢丝按实验要求的裂缝方向切割水泥试样，钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；\n[0014] (8)保持水泥试样与外界封闭，等水泥试样固结完成即得到保持原始油水饱和度的大模型裂缝岩心。\n[0015] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：\n[0016] (1)本发明提供了在水泥岩心中建立原始饱和度的方法；\n[0017] (2)本发明提供了饱和度与模型一次建立的方法；\n[0018] (3)本发明通过调整水泥、石英砂、水、油的比例，可以控制岩心的孔渗参数和岩心的油水饱和度，在制作岩心的同时可以控制裂缝的分布，能较好地模拟裂缝型碳酸盐岩或砂岩。\n具体实施方式\n[0019] 下面根据实施例，进一步说明本发明。\n[0020] 实施例1\n[0021] 大模型裂缝岩心保持原始油水饱和度的直接制作方法，包括以下步骤：\n[0022] (1)需要制作的岩心尺寸为30cm×30cm×30cm，体积V为27000cm3，孔隙度Φ为\n15％，渗透率K为0.18mD，含油饱和度SO为12.7％，含水饱和度Sw为87.3％，从而得到岩心含油体积Vo为514.35cm3，岩心含水体积Vw为3535.65cm3；\n[0023] (2)地层油水粘度比为10，根据地层油水粘度比配制实验条件下的模拟油，油密度ρo为0.863g/cm3，水密度ρw为1g/cm3，从而确定制作岩心用油质量mo＝Vo×ρo,为443.88g；\n[0024] (3)在不考虑含油饱和度的情况下，通过实验，根据孔隙度Φ和渗透率K得到水灰比m、灰砂比n，水灰比为0.4，灰砂比为1:3，从而得到在不考虑含油饱和度，即含水饱和度为\n100％的情况下，用水、水泥、石英砂质量，用a、b、c表示，分别为6615g、16537.5g、49612.5g；\n[0025] (4)在上述不考虑含油饱和度的情况下，水充满岩心孔隙，Vo和Vw都被水填充，此时的用水量为a。当建立含油饱和度时，Vw仍被水填充，Vo内的流体由水换成了油，与建立含油饱和度前相比，水的体积减少Vo，制作岩心用水量应减少Vo×ρw，为514.35g。制作岩心所用水的质量mw＝a-Vo×ρw，为6100.65g；\n[0026] (5)将油、水和乳化剂均匀混合，配制成水包油乳状液。所述乳化剂为失水山梨醇单油酸酯(Span-80)与聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(Tween-80)按质量比1：10配制的混合物，乳化剂用量为油水质量和的0.2％，为13.09g；\n[0027] (6)向步骤(5)所述乳状液中加入水泥和石英砂，搅拌均匀，得到水泥浆，所述水泥为硅酸盐水泥，所述石英砂粒度为80目；\n[0028] (7)在岩心模具内表面涂模拟油，使模具内表面有一层薄油膜，将水泥浆浇注在岩心模具内，待水泥试样处于半凝固态，取下岩心模具，用钢丝在水泥试样中部沿水平方向切割水泥试样，钢丝切割过的地方形成所需要的裂缝；\n[0029] (8)保持水泥试样与外界封闭，等待水泥试样固结完成。\n[0030] 利用本发明制作出来的大模型裂缝岩心具有一定的孔隙度和渗透率，并能保持原始油水饱和度，能较好模拟实际裂缝型碳酸盐岩储层。