本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置與方法。
背景技術(shù)：
：人造巖心是石油工程領(lǐng)域室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)研究必不可缺少的實(shí)驗(yàn)材料。隨著油氣田的開發(fā)和新發(fā)現(xiàn)的油田越來越復(fù)雜，現(xiàn)場取心的難度加大、費(fèi)用增加，同時(shí)隨著油田開發(fā)和研究的不斷深入，所需要開展的巖心實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也越來越多，一般油田探井的真實(shí)巖心已經(jīng)不能滿足實(shí)驗(yàn)需要。同時(shí)，開發(fā)過程中新鉆井中很少有取心任務(wù)，導(dǎo)致探井巖心的物性與目前油藏巖石物性之間存在較大的差異。為了滿足研究的需要，人造巖心越來越多受到重視，需要大量制作符合現(xiàn)階段油藏地質(zhì)特征的人造巖心。對于巖心的制作，很多人都開展了相關(guān)研究，其中2005年盧祥國等人(石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)巖心及其制備方法，申請?zhí)朇N200510063666)；2010年皮彥夫在科學(xué)與工程雜志中發(fā)表論文“石英砂環(huán)氧樹脂膠結(jié)人造巖心的技術(shù)與應(yīng)用”提出各種類型的人造巖心；2010年張東等人(一種巖心制作方法，申請?zhí)朇N201010110846)；2011年秦積舜等人(人造巖心、人造巖心的制作方法和儀器，申請?zhí)朇N201110223910.2)。目前制作人造巖心方法和技術(shù)手段都相對成熟，主要是在環(huán)氧樹脂、磷酸鋁、硅酸鹽等膠結(jié)劑中添加粘土礦物和石英砂進(jìn)行膠結(jié)制作人造巖心。不同膠結(jié)制作巖心的條件也不同，但制作人造巖心的膠結(jié)劑是必不可少的，膠結(jié)劑類型對巖心性能影響至關(guān)重要，直接決定了巖樣是否具有儲(chǔ)層敏感性，巖心能否具有一定強(qiáng)度滿足實(shí)驗(yàn)要求。在油田水驅(qū)開發(fā)中后期，儲(chǔ)層巖石中膠結(jié)物發(fā)生物理化學(xué)變化，其水驅(qū)波及范圍內(nèi)的巖石顆粒的接觸關(guān)系多為點(diǎn)接觸或接觸膠結(jié)，但仍具有一定的礦物敏感性。為此，在工藝上必須保證加進(jìn)去的粘土礦物不被膠結(jié)物膠死；加熱溫度不使粘土晶格發(fā)生變化、析出層間結(jié)構(gòu)水、散失原有粘土的性質(zhì)；與天然巖心相比巖性相同、物性參數(shù)接近，能滿足實(shí)驗(yàn)研究的需要。但目前所用的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑主要是液體狀，在與粘土礦物、石英砂膠結(jié)過程中容易對礦膠結(jié)死；磷酸鋁膠結(jié)時(shí)對巖心成型溫度要求高；而硅酸鹽膠結(jié)時(shí)需要在巖心加入水后才能成型，將導(dǎo)致部分礦物發(fā)生分散等作用，影響了巖心的穩(wěn)定性和均質(zhì)性。為了滿足油田開發(fā)中后期油藏巖石特征的要求、保障人造巖心具有較好的均質(zhì)性以及滿足人造巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果可對比性的要求，迫切需要能夠制作出滿足上述要求的人造巖心制備裝置及方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種能有效解決巖心的膠結(jié)和巖心顆粒間的接觸關(guān)系的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置及其方法。一種點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，包括：液壓系統(tǒng)，振動(dòng)器、勻砂操作平臺，支撐彈簧、支撐平臺、巖心模具、壓桿；所述支撐彈簧固定在支撐平臺與勻砂操作平臺之間，振動(dòng)器對稱設(shè)置在勻砂操作平臺的兩側(cè)；壓桿套入在巖心模具內(nèi)，巖心模具固定在勻砂操作平臺上，液壓系統(tǒng)的液壓面垂直對著所述壓桿的頂端。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，在勻砂操作平臺設(shè)置有通孔，所述支撐彈簧的一端固定在該通孔內(nèi)；進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述支撐彈簧內(nèi)設(shè)置有扶正器，該扶正器為桿狀結(jié)構(gòu)，該扶正器的一端垂直固定在支撐平臺上，另一端隨支撐彈簧套入在所述通孔內(nèi)。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿在其中上部固定有平衡板，所述平衡板與壓桿的桿身為一體結(jié)構(gòu)，所述平衡板上設(shè)置有與巖心模具固定在一起的通孔。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述巖心模具為經(jīng)過鍛打的不銹鋼掏空而形成的巖心模具，該模具的內(nèi)徑為25.4mm或38.1mm。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿的中間設(shè)置有通氣孔，該通氣孔與巖心模具內(nèi)石英砂接觸的底部孔采用多層不銹鋼篩網(wǎng)餅進(jìn)行封堵。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿外徑小于巖心模具內(nèi)徑0.1mm。進(jìn)一步地，如上所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述振動(dòng)器為調(diào)頻振動(dòng)器。一種制備點(diǎn)接觸脫模人造巖心的方法，采用如上任一所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置制備巖心，制備方法包括以下步驟：(1)按照液壓機(jī)操作規(guī)范進(jìn)行使用，在電控液壓表處調(diào)節(jié)所需的壓制壓力10MPa，預(yù)熱液壓機(jī)等待使用；(2)組裝人造巖心模具，先放入人造巖心模具底板，再放入巖心模具，用螺紋固定模具底板和巖心模具；在勻砂操作平臺上利用扶正器固定巖心模具待用；(3)稱量100-140目石英和膠結(jié)劑進(jìn)行均勻混合后，倒入巖心模具內(nèi)，放入壓桿壓緊石英砂和膠結(jié)劑混合物；(4)調(diào)節(jié)振動(dòng)器，高頻150HZ條件下振動(dòng)20s，石英砂經(jīng)過振動(dòng)后，壓桿會(huì)隨著架橋作用消除隨之下降；再在低頻60HZ條件下振動(dòng)10s；(5)壓制巖心，啟動(dòng)液壓機(jī)壓制程序，待壓制壓力達(dá)到設(shè)置壓力后，恒定設(shè)置壓力保持一定時(shí)間后，用螺絲固定巖心模型與壓桿的平衡板，放入高溫加熱箱，烘烤成型；(6)冷卻后取出模具，利用液壓機(jī)壓制壓桿脫模取出人造巖心，從而獲得脫模巖心。有益效果：本申請通過脫模人造巖心制備裝置制作的巖心，能夠獲得比較均勻的人造巖心，且避免了巖心中受固體顆粒之間的架橋作用導(dǎo)致的不均質(zhì)性，通過壓力和膠結(jié)比例，可以批量制作滿足實(shí)驗(yàn)要求的人造巖心；可以直接脫模成直接使用的巖心，避免了常規(guī)巖心鉆取和切割過程外來流體對巖心的傷害。附圖說明圖1為本申請點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A向剖視圖；圖3為巖心模具與壓桿組合后的結(jié)構(gòu)圖；圖4為實(shí)施例巖心的滲透率和空隙度的曲線圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。請參閱圖1-圖3，本申請?zhí)峁┑狞c(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，包括：液壓系統(tǒng)1，振動(dòng)器2、勻砂操作平臺3，支撐彈簧4、支撐平臺5、巖心模具6、壓桿7；所述支撐彈簧4固定在支撐平臺5與勻砂操作平臺3之間，振動(dòng)器2對稱設(shè)置在勻砂操作平臺3的兩側(cè)；壓桿7套入在巖心模具6內(nèi)，巖心模具6固定在勻砂操作平臺3上，液壓系統(tǒng)1的液壓面垂直對著所述壓桿7的頂端。如圖2所示，在勻砂操作平臺3設(shè)置有通孔31，所述支撐彈簧4的一端固定在該通孔內(nèi)；所述液壓系統(tǒng)安裝有限壓保護(hù)，采用電信號控制壓力和壓制運(yùn)動(dòng)速度，液壓機(jī)壓塊不斷下移過程中，運(yùn)動(dòng)速度逐漸下降，與巖心接觸后緩慢壓制巖心，達(dá)到設(shè)置壓力后進(jìn)行保壓壓制，直到壓力保持穩(wěn)定。所述支撐彈簧4實(shí)現(xiàn)上下和左右震動(dòng)，所述勻砂操作平臺30mm厚，在平臺的兩側(cè)安置調(diào)頻振動(dòng)器，帶動(dòng)勻砂操作平臺和巖心模具，在一定振幅強(qiáng)度下實(shí)現(xiàn)上下和垂直震動(dòng)。本實(shí)施例提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，通過脫模人造巖心制備裝置制作的巖心，能夠獲得比較均勻的人造巖心，且避免了巖心中受固體顆粒之間的架橋作用導(dǎo)致的不均質(zhì)性，通過壓力和膠結(jié)比例，可以批量制作滿足實(shí)驗(yàn)要求的人造巖心；可以直接脫模成直接使用的巖心，避免了常規(guī)巖心鉆取和切割過程外來流體對巖心的傷害。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述支撐彈簧4內(nèi)設(shè)置有扶正器，該扶正器為桿狀結(jié)構(gòu)，該扶正器的一端垂直固定在支撐平臺5上，另一端隨支撐彈簧4套入在所述通孔31內(nèi)。所述扶正器用于使勻砂操作平臺在振動(dòng)勻砂過程中保持平衡。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，為了保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)為了保證壓制方便，所述液壓系統(tǒng)1的四個(gè)角落處分別設(shè)置有根支撐柱11，所述支撐柱11的底部固定在支撐平臺5上。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿7在其中上部固定有平衡板71，所述平衡板71與壓桿7的桿身為一體結(jié)構(gòu)，如此，就可以保證壓桿7垂直套入在巖心模具6內(nèi)，而不易產(chǎn)生偏移，進(jìn)而保證了壓制巖心的均質(zhì)性。所述平衡板還有一個(gè)作用就是說上面有通孔，與配套模具一致，可以將其壓桿和模具通過大螺紋柱固定起來，在巖心填壓完畢后，固定。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述巖心模具6為經(jīng)過鍛打的不銹鋼掏空而形成的巖心模具，該模具的內(nèi)徑為25.4mm或38.1mm。所述巖心模具整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)；一次可直接制作8組巖心，通過壓桿壓實(shí)巖心，也可以直接是膠結(jié)好的巖心進(jìn)行脫模，制作免切割和鉆取的人造巖心。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿7的中間設(shè)置有通氣孔，該通氣孔與巖心模具6內(nèi)石英砂接觸的底部孔采用多層不銹鋼篩網(wǎng)進(jìn)行封堵。從而保證加壓過程中模具內(nèi)氣體能夠快速從壓桿中溢出，避免巖心表面不均勻。進(jìn)一步的，本實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置，所述壓桿7外徑小于巖心模具6內(nèi)徑0.1mm。本申請?zhí)峁┑脑O(shè)備和工藝可以批量制作同規(guī)格的人造巖心，巖心中顆粒之間接觸緊密，屬于點(diǎn)接觸的人造巖心。本申請還提供一種制備點(diǎn)接觸脫模人造巖心的方法，具體為采用如上任一所述的點(diǎn)接觸脫模人造巖心制備裝置進(jìn)行制備，在制備的過程中，在巖心模具6內(nèi)倒入石英砂與顆粒或粉末狀的膠結(jié)劑的混合物進(jìn)行制備。具體的制作方法步驟見以下實(shí)施例：實(shí)施例：巖心制作：(1)按照圖1設(shè)計(jì)出液壓裝置，按照液壓機(jī)操作規(guī)范進(jìn)行使用，在電控液壓表處調(diào)節(jié)所需的壓制壓力10MPa，預(yù)熱機(jī)器等待使用。(2)組裝人造巖心模具，先放入人造巖心模具底板61，再放入巖心模具6，用螺紋模具底板61和巖心模具6；在勻砂操作平臺上利用扶正器固定巖心模具待用。(3)稱量8份100-140目石英砂80g和粉末狀環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑5g，分別均勻混合后，倒入巖心模具內(nèi)，能夠制作8組人造巖心，放入壓桿(自身重5kg)壓緊石英砂和膠結(jié)劑混合物。(4)調(diào)節(jié)振動(dòng)器，高頻150HZ條件下振動(dòng)20s，石英砂經(jīng)過振動(dòng)后，壓桿會(huì)隨著架橋作用消除隨之下降；再在低頻60HZ條件下振動(dòng)10s。(5)壓制巖心，啟動(dòng)液壓機(jī)壓制程序，待壓制壓力達(dá)到設(shè)置壓力后，恒定設(shè)置壓力保持5min中后，用螺絲固定巖心模型與壓桿的平衡板，放入高溫加熱箱，烘烤成型。(6)冷卻后取出模具，利用液壓機(jī)壓制壓桿脫模取出人造巖心，獲得8塊脫模巖心，分別標(biāo)號1-8號，進(jìn)行巖心孔隙度，滲透率等物理參數(shù)實(shí)驗(yàn)測定。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：(A)孔隙度的測定采用質(zhì)量法——干重M1，抽真空飽和水后的濕重M2，孔隙體積V＝(M2-M1)/ρ，ρ是1mg/mL；(B)水測滲透率，連接相關(guān)流程，采用流速1mL/min進(jìn)行水測巖心滲透率；巖心干濕重?cái)?shù)據(jù)如表1所示，空隙度、滲透率的測定結(jié)果見圖4表1巖心的相關(guān)參數(shù)巖心編號12345678干重，g84.684.784.584.384.584.684.784.5濕重，g99.298.999.1999999.299.198.9由此可見同一批次出來的巖心，巖心尺寸，孔隙度，滲透率等參數(shù)基本上是相一致的；如果要模擬真實(shí)巖心，按照真實(shí)巖心的礦物成分分析，加入粘土礦物成分即可得到全組分模擬的人造巖心。(C)針對巖心自身因壓制過程可能造成的兩端存在不均勻性，將編號1人造巖心分別切成等長的2支巖心分別命名為1-1、1-2，同時(shí)將市面購置編號A的巖心切成兩2支巖心分別命名為A1，A2，進(jìn)行水測滲透率實(shí)驗(yàn)，見表2。表2巖心兩端的滲透率比較利用石英砂表面吸附粉狀膠結(jié)劑，經(jīng)過均勻震動(dòng)的石英砂制作的巖心滲透率一致性較高，具有較好的均勻性。最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3