本發(fā)明涉及一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，人造巖心制作的樣本多種多樣，以一維巖心模型為主，二維平板模型為輔，兼配大型三維物理模型的巖心模擬設(shè)備。其中，一維巖心模擬是流體線性流，二維平板模型模擬的是平面徑向流，大型三維物理模型很少用膠結(jié)巖心制造，一般都是采用石英砂填壓而成。這些巖心模型在常規(guī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用中被大量使用。

但是現(xiàn)階段不少油藏都已進(jìn)入到水驅(qū)生產(chǎn)開發(fā)后期，化學(xué)驅(qū)油劑對(duì)于改善水驅(qū)開發(fā)效果和提高原油采收率具有十分重要的作用。并且多數(shù)油田為了提高開發(fā)效率，為水平井的數(shù)量越來(lái)越多，油藏的驅(qū)替過(guò)程不在是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直井生產(chǎn)，而是水平井，直井混搭的模式。常規(guī)的一維、二維巖心并不能較好的模擬出該類滲流形式，三維大模型的滲流特征的描述不同于前兩者，但是存在2方面問題，1)在一定程度上依然不能模擬出水平井生產(chǎn)/注入的滲流特征；2)大模型制造困難。

為了具有針對(duì)性的研究化學(xué)驅(qū)提高采收率及其滲流特征描述，有必要研究一種貼近油藏滲流特征實(shí)際的巖心模型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型及其制備方法，該模型及其制造方法主要是為了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究水平井對(duì)化學(xué)驅(qū)滲流特征的影響，擴(kuò)大模型尺寸模擬三維滲流，貼近礦場(chǎng)實(shí)際。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型，包括鍥入式方形底板、環(huán)形側(cè)板、模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口、模擬水平井管柱的導(dǎo)流管，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管下端設(shè)有外螺紋，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口內(nèi)部具有內(nèi)螺紋，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管下端螺紋連接在模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口內(nèi)，所述鍥入式方形底板上設(shè)有圓形通孔，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口安裝在圓形通孔內(nèi)，所述環(huán)形側(cè)板為具有空腔的整體方框，所述鍥入式方形底板鍥入環(huán)形側(cè)板內(nèi)，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口、模擬水平井管柱的導(dǎo)流管均位于環(huán)形側(cè)板的空腔內(nèi)。

進(jìn)一步的是，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管包括豎直管、快速接頭、造斜彎管、水平射孔管，所述造斜彎管兩端分別通過(guò)快速接頭與豎直管、水平射孔管連接，所述豎直管下端與模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口螺紋連接。

進(jìn)一步的是，所述水平射孔管為過(guò)濾鋼絲餅網(wǎng)中空管。

進(jìn)一步的是，所述圓形通孔的個(gè)數(shù)為5個(gè)。

進(jìn)一步的是，所述環(huán)形側(cè)板的壁厚為4厘米。

一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型的制備方法，該方法包括以下步驟：

S10、根據(jù)需要滲透率/孔隙度選取對(duì)應(yīng)目數(shù)的石英砂顆粒、膠結(jié)劑粉末和粘土礦物；

S20、模具組裝，將鍥入式方形底板鍥入環(huán)形側(cè)板內(nèi)，放于壓機(jī)施工平面上，并清理環(huán)形側(cè)板空腔的內(nèi)壁面，在鍥入式方形底板上采用五點(diǎn)井網(wǎng)布局安裝模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口，其余位置采用圓形封堵模塊封堵，再在模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口上依次安裝豎直管、造斜彎管、水平射孔管；

S30、勻砂：將一定粒徑組成的石英砂、粘土礦物和聚酯樹脂粉末按比例混合，攪拌均勻，裝入步驟S20中安裝好的模具內(nèi)，用勻砂器變頻率多次解除石英砂混合物的橋塞使混合物相互間形成緊密的點(diǎn)接觸，再用刮平工具在模具內(nèi)沿水平方向來(lái)回移動(dòng)，直到砂子表面平整，最后用壓塊將砂壓住；

S40、壓實(shí):將填裝好的模具放置在預(yù)定的四柱液壓機(jī)上，在壓制壓力50～58MPa條件下預(yù)壓10分鐘后，中途用木錘敲擊模具兩側(cè)，再次持續(xù)壓制保證壓制壓力穩(wěn)定在50MPa左右，穩(wěn)壓15分鐘后卸壓；

S50、巖心成型：將帶有壓塊的巖心模具整體放入恒溫箱內(nèi)，在變溫、定時(shí)條件下烘烤，烘烤溫度及時(shí)間100℃、240分鐘→120℃、30分鐘→210℃、10分鐘；

S60、巖心脫模：將成型后的巖心模具置于四柱液壓機(jī)固定位置上，支架巖心四側(cè)環(huán)壁，采用壓塊推頂巖心正面，使巖心從模具中脫出，得到尺寸為178mm×178mm×300mm的水平井人造巖心(含有模具底板)，拆卸巖心底板；

S70、環(huán)氧樹脂鑄模：配比相應(yīng)的環(huán)氧樹脂、固化劑等澆鑄材料，然后將巖心放入適應(yīng)的澆鑄模具，含有連接口的作為上端，倒入澆鑄流體鑄模；

S80、澆鑄巖心脫模：待冷卻24小時(shí)候，拆卸澆鑄模具，巖心模型成型。

進(jìn)一步的是，所述步驟S20中水平射孔管的采用PET膜單層包裹，避免膠結(jié)粉末膠結(jié)堵塞流道。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明優(yōu)化了巖心模型類型，簡(jiǎn)化了大模型，促進(jìn)了徑向流在巖心中的滲流研究，擴(kuò)寬了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中模擬水平井管柱的導(dǎo)流管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)形側(cè)板和鍥入式方形底板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中所示：100-鍥入式方形底板，101-圓形通孔，200-環(huán)形側(cè)板，300-模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口，400-模擬水平井管柱的導(dǎo)流管，401-豎直管，402-快速接頭，403-造斜彎管,404-水平射孔管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

如圖1、2、3所示，本發(fā)明的一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型，包括鍥入式方形底板100、環(huán)形側(cè)板200、模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300、模擬水平井管柱的導(dǎo)流管400，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管400下端設(shè)有外螺紋，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300內(nèi)部具有內(nèi)螺紋，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管400下端螺紋連接在模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300內(nèi)，所述鍥入式方形底板100上設(shè)有圓形通孔101，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300安裝在圓形通孔101內(nèi)，所述環(huán)形側(cè)板200為具有空腔的整體方框，所述鍥入式方形底板100鍥入環(huán)形側(cè)板200內(nèi)，所述模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300、模擬水平井管柱的導(dǎo)流管400均位于環(huán)形側(cè)板200的空腔內(nèi)。

上述裝置中鍥入式方形底板100的厚度為5厘米，178×300毫米的底板面積內(nèi)采用五點(diǎn)井網(wǎng)布局掏空?qǐng)A形孔，形成五個(gè)圓形通孔101，用于安裝模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300。所述環(huán)形側(cè)板200為具有空腔的整體方框，內(nèi)部掏空尺寸為高×寬×長(zhǎng)為(50+178毫米)×178毫米×300毫米，這樣的腔體具有整體性，并且該環(huán)形側(cè)板200的壁厚為4厘米，因4里面的壁厚承壓能力較強(qiáng)，不受壓力影響出現(xiàn)板塊與板塊之間的裂縫形變問題。模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300具有圓形外邊，圓形外邊與圓形通孔101無(wú)縫契合，模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300內(nèi)部再攻絲內(nèi)螺紋連接模擬平井管柱的導(dǎo)流管400分為三段，模擬直井段的豎直段、具有一定傾角的造斜段水平井管柱的導(dǎo)流管400。

上述裝置中的模擬水、模擬水平段射孔的水平散流段，因此，所述模擬水平井管柱的導(dǎo)流管400包括豎直管401、快速接頭402、造斜彎管403、水平射孔管404，所述造斜彎管403兩端分別通過(guò)快速接頭402與豎直管401、水平射孔管404連接，所述豎直管401下端與模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300螺紋連接，其中豎直管401為空心連接管，造斜彎管403由空心螺紋連接管彎曲不同角度構(gòu)成，水平射孔管404為過(guò)濾鋼絲餅網(wǎng)由電鉆鉆1毫米的中空管柱。

一種水平井化學(xué)驅(qū)用物理模擬人造巖心模型的制備方法，該方法包括以下步驟：

S10、根據(jù)需要滲透率/孔隙度選取對(duì)應(yīng)目數(shù)的石英砂顆粒、膠結(jié)劑粉末和粘土礦物；

S20、模具組裝，將鍥入式方形底板100鍥入環(huán)形側(cè)板200內(nèi)，放于壓機(jī)施工平面上，并清理環(huán)形側(cè)板200空腔的內(nèi)壁面，在鍥入式方形底板100上采用五點(diǎn)井網(wǎng)布局安裝模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300，其余位置采用圓形封堵模塊封堵，再在模擬井口的螺紋轉(zhuǎn)接口300上依次安裝豎直管401、造斜彎管403、水平射孔管404水平射孔管404采用PET膜單層包裹，避免膠結(jié)粉末膠結(jié)堵塞流道；

S30、勻砂：將一定粒徑組成的石英砂、粘土礦物和聚酯樹脂粉末按比例混合，攪拌均勻，裝入步驟S20中安裝好的模具內(nèi)，用勻砂器變頻率多次解除石英砂混合物的橋塞使混合物相互間形成緊密的點(diǎn)接觸，再用刮平工具在模具內(nèi)沿水平方向來(lái)回移動(dòng)，直到砂子表面平整，最后用壓塊將砂壓??；

S40、壓實(shí):將填裝好的模具放置在預(yù)定的四柱液壓機(jī)上，在壓制壓力50～58MPa條件下預(yù)壓10分鐘后，中途用木錘敲擊模具兩側(cè)，再次持續(xù)壓制保證壓制壓力穩(wěn)定在50MPa左右，穩(wěn)壓15分鐘后卸壓；

S50、巖心成型：將帶有壓塊的巖心模具整體放入恒溫箱內(nèi)，在變溫、定時(shí)條件下烘烤，烘烤溫度及時(shí)間100℃、240分鐘→120℃、30分鐘→210℃、10分鐘，在整個(gè)烘烤過(guò)程中包裹住水平射孔管404的PET膜融化；

S60、巖心脫模：將成型后的巖心模具置于四柱液壓機(jī)固定位置上，支架巖心四側(cè)環(huán)壁，采用壓塊推頂巖心正面，使巖心從模具中脫出，得到尺寸為178mm×178mm×300mm的水平井人造巖心(含有模具底板)，拆卸巖心底板；

S70、環(huán)氧樹脂鑄模：配比相應(yīng)的環(huán)氧樹脂、固化劑等澆鑄材料，然后將巖心放入適應(yīng)的澆鑄模具，含有連接口的作為上端，倒入澆鑄流體鑄模；

S80、澆鑄巖心脫模：待冷卻24小時(shí)候，拆卸澆鑄模具，巖心模型成型。

完成上述步驟后得到尺寸為178mm×178mm×300mm的水平井人造巖心模型，這樣優(yōu)化了巖心模型類型，簡(jiǎn)化了大模型，促進(jìn)了徑向流在巖心中的滲流研究，擴(kuò)寬了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域。