一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，將待分析測試的巖石樣品，烘干，球磨機(jī)磨成粉末，再用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)篩選；將內(nèi)套固定在底座之上，再與外殼組裝在一起，將準(zhǔn)備好的巖石粉末裝入內(nèi)套之中，再將芯棒插入內(nèi)套；人造巖心成形之后，取出芯棒，再將頂塊放在裝置頂端，通過輕輕擊打，分離壓制設(shè)備的外殼和內(nèi)套，取出人造巖心，完成巖樣制備過程。本發(fā)明無任何添加礦物或流體，能最大限度保留地層巖石本身的理化特性；壓制巖心的巖心筒采用全不銹鋼的外殼和內(nèi)套設(shè)計(jì)，制樣完成后方便拆卸，人造巖心不易損壞，壓制成功率高；制備得到的人造巖心形貌完整，具有一定的強(qiáng)度，可以在有效應(yīng)力條件下開展相關(guān)的巖石理化性能測試分析。
【專利說明】
一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于油氣開采過程中的地層巖石實(shí)驗(yàn)評價技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]人造巖心被廣泛用于油氣開采過程中地層巖石的室內(nèi)分析評價，在巖石理化性能的分析測試中也得到了重要應(yīng)用。相比于天然巖心，人造巖心的均質(zhì)性更好，與測試流體具有更充分的接觸面積，有利于反應(yīng)和重點(diǎn)分析巖石或巖石與流體作用所具有的某些突出特性。同時，相比于顆粒或粉狀的巖石樣品，人造巖心可保持天然巖心的某些結(jié)構(gòu)特征，同時可在一定的應(yīng)力條件下進(jìn)行測試。但人造巖心由于膠結(jié)程度弱，在壓制完成后的取樣過程常由于制樣裝置設(shè)計(jì)的局限性導(dǎo)致樣品被破壞。因此，增強(qiáng)膠結(jié)程度的一些輔助材料(環(huán)氧樹脂、水泥、石膏粉等)常被添加到樣品中。
[0003]但在巖樣的理化性能測試中，即使是極少量的添加礦物或流體也可能會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此這類人造巖心必須采用天然巖石粉末制備，巖樣壓制完成后，取樣過程巖心易損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，旨在解決人造巖心制備添加輔助材料改變巖樣礦物組份，制取方法復(fù)雜、可重復(fù)性差，人造巖心理化性能測試結(jié)果可靠性不高的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，所述用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法包括:
[0006]將待分析測試的巖石樣品，80°C條件下充分烘干，球磨機(jī)磨成粉末，再用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)篩選過200目的巖石粉末50克待用。本發(fā)明所采用的人造巖心制備裝置主要包括芯棒、夕卜殼、內(nèi)套、底座和頂塊五大部分。壓制巖心前，首先將內(nèi)套固定在底座之上，再與外殼組裝在一起，同時在二者的接觸柱面上均勻涂抹潤滑油。然后，將準(zhǔn)備好的巖石粉末裝入內(nèi)套之中，再將芯棒插入內(nèi)套。通過液壓機(jī)給芯棒施加80MPa的軸向壓力(也可根據(jù)地層條件下的巖石上覆壓力調(diào)整)，并維持壓力60分鐘。在軸向芯棒和徑向內(nèi)套的擠壓之下，巖石顆粒將逐漸被壓實(shí)，從而固結(jié)成形。當(dāng)人造巖心成形之后，取出芯棒，再將頂塊放在裝置頂端，通過輕輕擊打，分離壓制設(shè)備的外殼和內(nèi)套。由于裝置的內(nèi)套是由兩個完全對稱的半圓柱面組合而成，在取出內(nèi)套之后，可以在不損傷人造巖心的前提下方便地將內(nèi)套掰開，取出端面平整的人造巖心，完成巖樣制備過程。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法的裝置，所述裝置包括:包括芯棒、外殼、內(nèi)套、底座和頂塊；
[0008]內(nèi)套固定于底座之上，再在內(nèi)套的外壁和外殼的內(nèi)壁上均勻涂抹潤滑油，將外殼與內(nèi)套和底座組裝在一起。
[0009]進(jìn)一步，所述內(nèi)套是由兩個完全對稱的半圓柱面組合而成。
[0010]本發(fā)明提供的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢:
[0011](1)人造巖心的制備過程采用常溫純物理壓制，無需添加任何礦物和流體，保證巖樣組份與天然巖心相一致，可以用于特定流體作用下的巖石理化特性測試，能夠滿足巖石理化性能評價實(shí)驗(yàn)及結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0012](2)制備得到的人造巖心形貌完整，通過三軸巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)測試，樣品極限強(qiáng)度可達(dá)10.3MPa，可以被應(yīng)用于有效應(yīng)力條件下的巖石理化性能測試。
[0013]⑶壓制巖心的巖心筒采用全不銹鋼的外殼和內(nèi)套設(shè)計(jì)，制樣完成后方便拆卸，人造巖心成型且不易損壞，滿足室內(nèi)評價實(shí)驗(yàn)要求，壓制成功率能夠達(dá)到98%以上。
[0014](4)本發(fā)明具有巖心制備方法簡單、不添加任何輔助材料和高成功率獲得完整成型樣品的優(yōu)點(diǎn)。所制備的巖心即保證了巖石組份的真實(shí)性又具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，能夠更好地滿足巖石理化特性的測試?！靖綀D說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法流程圖。
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇17]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的外殼的剖面圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)套的剖面圖。[〇〇19]圖中:1、芯棒;2、頂塊;3、外殼;4、內(nèi)套;5、人造巖心;6、底座。
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的巖石力學(xué)強(qiáng)度結(jié)果示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。[〇〇23]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法包括以下步驟:
[0024]S101:將待分析測試的巖石樣品，80°C條件下充分烘干，球磨機(jī)磨成粉末，再用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)篩選過200目的巖石粉末50克待用；
[0025]S102:將內(nèi)套固定在底座之上，再與外殼組裝在一起，同時在二者的接觸柱面上均勻涂抹潤滑油;將準(zhǔn)備好的巖石粉末裝入內(nèi)套之中，再將芯棒插入內(nèi)套。而后根據(jù)地層條件下的巖石上覆壓力，給芯棒施加80MPa的軸壓，并維持壓力60分鐘；
[0026]S103:在軸向芯棒和徑向內(nèi)套的擠壓之下，巖石顆粒將逐漸被壓實(shí)，從而固結(jié)成形；當(dāng)人造巖心成形之后，取出芯棒，再將頂塊放在裝置頂端，通過輕輕擊打，分離壓制設(shè)備的外殼和內(nèi)套，取出人造巖心，完成巖樣制備過程。
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。
[0028]首先，選取某泥頁巖地層巖樣，80°C條件下充分烘干后，球磨機(jī)磨成粉末，稱量過 200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)的粉末50克待用。如圖2所示，人造巖心制備裝置主要包括芯棒、外殼、內(nèi)套、 底座和頂塊五大部分。裝置進(jìn)行清洗并充分烘干后，將內(nèi)套4固定于底座6之上，再在內(nèi)套4 的外壁和外殼3的內(nèi)壁上均勻涂抹潤滑油，而后將外殼3與內(nèi)套4和底座6組裝在一起。組裝完成之后，將準(zhǔn)備好的巖樣粉末裝入內(nèi)套4之中，而后插入芯棒1，并在芯棒1的上端施加 80MPa的軸向壓力，維持壓力60分鐘。待人造巖心壓制成型后，首先取出芯棒1，再將頂塊2放到內(nèi)套4的頂端，通過輕輕擊打頂塊2，內(nèi)套4將和底座6將一起沿著內(nèi)套4和外殼3的接觸面逐漸滑出。如圖4所示，內(nèi)套4是由兩個完全對稱的半圓柱面組合而成，因此內(nèi)套4滑出之后， 可用手輕輕將兩個半圓柱面掰開，從而在不損傷人造巖心的前提下，方便地取出巖心。
[0029]根據(jù)上述步驟，制備得到的某泥頁巖地層的人造巖心，結(jié)果顯示人造巖心的完整性好，表面整體光滑，可用于應(yīng)力條件下的巖石理化性能測試。在此選擇巖石理化性能測試內(nèi)容之一的線性膨脹測試，對人造巖心用于巖石理化性能測試的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。將該人造巖心用于應(yīng)力條件下(3MPa圍壓)的巖石線性膨脹測試，測得該泥頁巖地層巖石在某鉆井液體系下的16小時線性膨脹率為8.06%，比同一地層巖石粉狀樣品測得的線性膨脹率低 3.48%。結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法制備的人造巖心可用于巖石理化性能測試，且人造巖心在測試中能施加有效應(yīng)力，可以更全面地反應(yīng)地層條件下巖石的理化性能。巖石力學(xué)強(qiáng)度結(jié)果如圖5所不。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，其特征在于，所述用于巖石理化 性能測試的人造巖心制備方法包括:將待分析測試的巖石樣品，烘干，球磨機(jī)磨成粉末，再 用標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)篩選;將內(nèi)套固定在底座之上，再與外殼組裝在一起，將準(zhǔn)備好的巖石粉末裝入 內(nèi)套之中，再將芯棒插入內(nèi)套;人造巖心成形之后，取出芯棒，再將頂塊放在裝置頂端，通過 擊打，分離壓制設(shè)備的外殼和內(nèi)套，取出人造巖心，完成巖樣制備過程。2.如權(quán)利要求1所述的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，其特征在于，所述 選取某泥頁巖地層巖樣，80°C條件下充分烘干后，球磨機(jī)磨成粉末，稱量過200目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng) 的粉末50克待用。3.如權(quán)利要求1所述的用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法，其特征在于，所述 再將芯棒插入內(nèi)套后給芯棒施加80MPa的軸壓，并維持壓力60分鐘。4.一種如權(quán)利要求1所述用于巖石理化性能測試的人造巖心制備方法的裝置，其特征 在于，所述裝置包括:包括芯棒、外殼、內(nèi)套、底座和頂塊；內(nèi)套固定于底座之上，再在內(nèi)套的外壁和外殼的內(nèi)壁上均勻涂抹潤滑油，將外殼與內(nèi) 套和底座組裝在一起。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)套是由兩個完全對稱的半圓柱面組合 而成。
【文檔編號】G01N1/28GK105954073SQ201610264222
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】李相臣, 楊珊, 張帆, 康毅力, 佘繼平, 楊斌, 陳益濱
【申請人】西南石油大學(xué)