專利名稱：碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田開發(fā)領(lǐng)域所用物理模型及物理模擬實驗，具體是制作碳酸鹽巖 縫洞型油藏物理模型的材料和制作方法。
背景技術(shù)：
碳酸鹽巖縫洞型油氣藏是我國重要的資源接替陣地和戰(zhàn)略方向。但由于其構(gòu)造、 儲層、油水關(guān)系等極為復(fù)雜，在開發(fā)過程中遇到了許多難題。主要表現(xiàn)為儲層和流體分布 規(guī)律的精細描述難度大；縫洞系統(tǒng)產(chǎn)能、產(chǎn)水、能量變化特征復(fù)雜；人工補充能量的方法和 技術(shù)措施難以確定；油水井增產(chǎn)措施和提高采收率技術(shù)難度大等等。油藏物理模擬是建立在相似理論基礎(chǔ)上，人為地創(chuàng)造一個環(huán)境，通過嚴格的程序 對油藏開發(fā)過程實現(xiàn)模擬的試驗技術(shù)，是進行油藏工程和開發(fā)技術(shù)研究的重要技術(shù)手段。 構(gòu)建物理模型則是進行油藏物理模擬實驗的核心。物理模型是油藏物理模擬實驗的基礎(chǔ)。 合適的實驗物理模型是進行準(zhǔn)確儲層表征、油藏工程和開發(fā)試驗研究的前提和基礎(chǔ)，也是 保證這些研究結(jié)果準(zhǔn)確性的主要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)。由于碳酸鹽巖縫洞型油藏的復(fù)雜性，有裂縫型、溶洞型、孔隙型、裂縫-溶洞型、裂 縫-孔隙型、孔隙-溶洞型、裂縫-孔隙-溶洞型等多種類型儲集體，非均質(zhì)性非常強。通 過鉆井取心收獲率低，巖心出筒成型率低，在試驗室模型加工成功率低，所以能夠從井下獲 得的巖心模型往往代表性很差，不能反映油藏內(nèi)部的真實情況。目前用于開展縫洞型碳酸鹽巖油藏物理模擬的模型多為光刻玻璃模型和平板物 理模擬，與真實油藏巖石的相似性差，且不能滿足碳酸鹽巖縫洞型油藏條件物理模擬的需要?，F(xiàn)有技術(shù)公開了專利文獻2篇，第一篇《熔煉法制備硼酸鹽玻璃基孔洞儲層物理 模型》，申請?zhí)朇N20071005^73. 7，主要提供了熔煉法制備硼酸鹽玻璃基孔洞儲層物理模 型。該制備方法以高波速的硼酸鹽玻璃為基體、低波速的天然方鉛礦為孔洞模擬夾雜物，將 方鉛礦加工成微米級的顆粒，先在高溫馬弗爐中熔煉硼酸鹽玻璃，再將微米級方鉛礦顆粒 于玻璃成型時混合于硼酸鹽玻璃基體內(nèi)制得。本發(fā)明制備的硼酸鹽玻璃基孔洞儲層物理模 型，基體超聲波速高，孔洞模擬夾雜物波速低，基體與孔洞波速匹配較好，模型尺寸較小，符 合實際地質(zhì)情況，有利于提高儲層、油氣藏等勘探成功率。該專利主要用于物探過程的研第二篇《用于驅(qū)油的可視化物理模擬驅(qū)替平面模型》，專利號，01261327. 4，該專 利為平面可視化物理模型，主要用玻璃刻畫或刻蝕而成，為低壓模型，不用于高溫高壓下物 理模擬實驗。通過對比得出現(xiàn)有人造縫洞型物理模型多數(shù)應(yīng)用于提高儲層、油氣藏的勘探成 功率或進行低壓條件下的模擬實驗，縫洞的表面性質(zhì)與真實油藏巖石有較大差別，其它應(yīng) 用于碳酸鹽巖縫洞型油藏開發(fā)和提高采收率評價的模型一般只能進行低壓下定性實驗研 究，不能進行油藏溫度壓力條件下物理模擬實驗。

發(fā)明內(nèi)容
為了構(gòu)建與真實縫洞型油藏物理模型相似的人造物理模型，對所用材料進行選 擇，確定用于制作物理模型的材料組成。本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，根據(jù)碳酸鹽巖縫洞型油藏巖石組成和儲集空間結(jié) 構(gòu)特點，提供一種用于制作縫洞型碳酸鹽巖油藏物理模型的材料組成。為實現(xiàn)上述目的，在相似理論研究的基礎(chǔ)上，通過對裂縫、溶洞和基質(zhì)孔隙空間分 布規(guī)律和幾何形態(tài)研究，對構(gòu)建物理模型的材料進行篩選，選擇出符合縫洞型碳酸鹽巖油 藏特征的物理模型材料。本發(fā)明之一的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料是這樣實現(xiàn)的，所述的材料包括物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料和物理模型骨架材料；所述的物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料選自伍德合金和/或石蠟。在具體實施中(1)所述的伍德合金主要用于制作較大溶洞和裂縫，其用量按照下式進行計算Ma =ν · ΦνΚ ·8·34，式中Ma-伍德合金用量，g;V-所加工模型的總體積，cm3 ；ΦνΚ-所加工模型中需要用伍德合金充填的裂縫和洞的孔隙度，8. 34-伍德合金的平均密度，g/cm3 ；(2)所述的石蠟主要用于制作較小的溶洞和裂縫，其用量按照下式進行計算MW = V· Φψ·0. 90，式中Mw-伍德合金用量，g;V-所加工模型的總體積，cm3 ；Φψ-所加工模型中需要用石蠟充填的裂縫和洞的孔隙度，0. 90-常溫下石蠟的平均密度，g/cm3。所述的物理模型骨架材料由不同粒徑的方解石、白云巖和玄武巖巖石纖維構(gòu)成；所述的方解石、白云巖的粒度大于60目，顆粒粒徑分布符合正態(tài)分布特征，其在 模型中骨架材料的重量比為25% 85%之間；所述的玄武巖纖維的粗細約為6 12 μ m，長度約為1 5mm，其在模型中骨架材 料中的重量比不大于；所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還可以包括物理模型膠結(jié) 劑；所述的膠結(jié)劑可以包括熟石灰和625號水泥，其中熟石灰占模型總質(zhì)量的比例不 超過15%，水泥所占比例5% 15%;所述的膠結(jié)劑還可以包括比例為 5%輔助膠結(jié) 劑水玻璃。所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還可以包括其它輔助材料， 所述的其它輔助材料為實現(xiàn)模型強度的水泥增強劑，其占模型總質(zhì)量的比例不超過水泥用 量的0. 5%。本發(fā)明之二的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作方法是這樣實現(xiàn)的，
所述的方法包括如下步驟1)先用伍德合金和/或石蠟制成不同尺寸和形態(tài)的溶洞、裂縫的模型；2)待模型成型后，在高于85°C的溫度下，將伍德合金和/或石蠟驅(qū)替出來，形成具 有空間結(jié)構(gòu)的裂縫溶洞。所述的步驟1)中，根據(jù)裂縫溶洞的空間幾何形狀和模型尺寸，利用伍德合金和/ 或石蠟加工裂縫和溶洞的模型，將加工好的模型放入模具中，澆注混合好的骨架材料，震蕩 使之充填均勻后，上緊模具并在(X)2氛圍中脫水老化10天；所述的步驟2、中，將成型的物理模型在高于85°C的溫度下，先用高壓氣體進行驅(qū) 替，收集驅(qū)出的伍德合金和石蠟，并用溶劑清洗模型。發(fā)明的效果利用本材料組成可以構(gòu)建不同規(guī)格型號的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型，使其滲 流特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征和孔滲特征與真實油藏巖心相似，滿足碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模 擬的需要。


圖1是模型中不同尺寸和分布的溶洞。圖2利用本材料制作的人造物理模型中CT掃描的縫洞空間分布圖片
具體實施例方式本發(fā)明主要包括骨架材料的選擇，主要利用方解石和白云巖及少量玄武巖纖維作 為構(gòu)建物理模型的骨架材料。利用熟石灰和水泥及水玻璃作為膠結(jié)劑。利用伍德合金和石 蠟及重質(zhì)浙青質(zhì)作為制作裂縫溶洞的材料。不同的配比可以制作不同規(guī)格的縫洞形態(tài)及強 度的物理模型。由于伍德合金和石蠟具有在高溫下能夠變成液體的特點，因此本發(fā)明選用伍德合 金材料和石蠟作為溶洞裂縫制作的主體材料。先用伍德合金和石蠟制成不同尺寸和形態(tài)的 溶洞、裂縫，等整個模型成型后，在高溫下將伍德合金及石蠟驅(qū)替出來，形成具有空間結(jié)構(gòu) 的裂縫溶洞。物理模型骨架材料的選擇采用不同粒徑的方解石、白云巖和玄武巖巖石纖維作 為骨架材料。其中，方解石和白云巖作為物理模型的主要支撐材料，玄武巖纖維起到增加模 型強度的作用。其中方解石、白云巖的粒度大于60目，顆粒粒徑分布符合正態(tài)分布特征。在模型 中的質(zhì)量比處于25% 85%之間，其中玄武巖纖維的粗細約為6 12 μ m，長度約為1 5mm，用量不大于總質(zhì)量的1%。物理模型膠結(jié)劑的選擇采用熟石灰、625號水泥作為主要膠結(jié)劑，其中熟石灰占 模型總質(zhì)量的比例不超過15%，水泥所占比例5% 15%。利用水玻璃作為輔助膠結(jié)劑，比 例為1% 5%。其它輔助材料為了保證物理模型與真實巖心的相似性，其它輔助材料還包括重 質(zhì)浙青質(zhì)、增強增強劑。重質(zhì)浙青質(zhì)和石蠟一起用于裂縫表面，實現(xiàn)其強親油表面性質(zhì)和浙 青質(zhì)充填裂縫的模擬。
權(quán)利要求
1.一種碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的材料包括物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料和物理模型骨架材料； 所述的物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料選自伍德合金和/或石蠟。
2.如權(quán)利要求1的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于(1)所述的伍德合金的用量按照下式進行計算MA= V · ΦΛ · 8. 34，式中 Ma-伍德合金用量，g;V-所加工模型的總體積，cm3;ΦνΚ-所加工模型中需要用伍德合金充填的裂縫和洞的孔隙度，％ ； 8. 34-伍德合金的平均密度，g/cm3 ；(2)所述的石蠟的用量按照下式進行計算MW= V · Φψ · 0. 90，式中 Mw-伍德合金用量，g;V-所加工模型的總體積，cm3;-所加工模型中需要用石蠟充填的裂縫和洞的孔隙度，％ ； 0. 90-常溫下石蠟的平均密度，g/cm3。
3.如權(quán)利要求2的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的物理模型骨架材料由不同粒徑的方解石、白云巖和玄武巖巖石纖維構(gòu)成。成。
4.如權(quán)利要求3的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的方解石、白云巖的粒度大于60目，顆粒粒徑分布符合正態(tài)分布特征，其在模型 中骨架材料的重量比為25% 85%之間；所述的玄武巖纖維的粗細約為6 12 μ m，長度約為1 5mm，其在模型中骨架材料中 的重量比不大于1%。
5.如權(quán)利要求3的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于 所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還包括物理模型膠結(jié)劑； 所述的膠結(jié)劑包括熟石灰和625號水泥，其中熟石灰占模型總質(zhì)量的比例不超過15%，水泥所占比例5% 15%;所述的膠結(jié)劑還包括比例為 5%輔助膠結(jié)劑水玻璃。
6.如權(quán)利要求3的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還有其它輔助材料，所述的其它 輔助材料為重質(zhì)浙青質(zhì)，重質(zhì)浙青質(zhì)和石蠟一起用于裂縫表面，實現(xiàn)其強親油表面性質(zhì)；重 質(zhì)浙青質(zhì)用量不超過石蠟用量的5%。
7.如權(quán)利要求4的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料，其特征在于 所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還包括物理模型膠結(jié)劑； 所述的膠結(jié)劑包括熟石灰和625號水泥，其中熟石灰占模型總質(zhì)量的比例不超過15%，水泥所占比例5% 15%;所述的膠結(jié)劑還包括比例為 5%輔助膠結(jié)劑水玻璃； 所述的用于制作碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的材料還包括其它輔助材料，所述的 其它輔助材料為實現(xiàn)模型強度的水泥增強劑，其占模型總質(zhì)量的比例不超過水泥用量的 0. 5%。
8.如權(quán)利要求1 7之一的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作方法，其特征在于所 述的方法包括如下步驟1)先用伍德合金和/或石蠟制成不同尺寸和形態(tài)的溶洞、裂縫的模型；2)待模型成型后，在高于85°C的溫度下，將伍德合金和/或石蠟驅(qū)替出來，形成具有空 間結(jié)構(gòu)的裂縫溶洞。
9.如權(quán)利要求8的碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作方法，其特征在于 所述的步驟1)中，根據(jù)裂縫溶洞的空間幾何形狀和模型尺寸，利用伍德合金和/或石 蠟加工裂縫和溶洞的模型，將加工好的模型放入模具中，澆注混合好的骨架材料，震蕩使之 充填均勻后，上緊模具并在(X)2氛圍中脫水老化10天；所述的步驟幻中，將成型的物理模型在高于85°c的溫度下，先用高壓氣體進行驅(qū)替， 收集驅(qū)出的伍德合金和石蠟，并用溶劑清洗模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳酸鹽巖縫洞型油藏物理模型的制作材料和方法，其特征在于所述的材料包括物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料和物理模型骨架材料；所述的物理模型中裂縫溶洞的制作主體材料選自伍德合金和/或石蠟。所述的方法包括如下步驟1)先用伍德合金和/或石蠟制成不同尺寸和形態(tài)的溶洞、裂縫的模型；2)待模型成型后，在高于85℃的溫度下，將伍德合金和/或石蠟驅(qū)替出來，形成具有空間結(jié)構(gòu)的裂縫溶洞。本發(fā)明制作出的物理模型符合碳酸鹽巖縫洞型油藏特點，從而為開展各種物理模擬實驗提供可靠保證。
文檔編號G01N1/28GK102053026SQ20091023677
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者倫增珉, 呂成遠, 潘偉義, 趙志峰 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院