人造平板岩心裂缝制作方法与流程

技术领域：

本发明涉及的是人造岩心制备工艺领域，具体涉及的是人造平板岩心裂缝制作方法。

背景技术：
：

石油科研领域中人造岩心制作非常广泛，但相关裂缝等制作技术还有待近一步的改进。在石油开发研究的实验中，裂缝的精准设计可以保证模拟的准确性。目前岩心造缝方法主要有劈缝法、压缝法和切割法。劈缝法不能用于大裂缝的模拟，填充后易形成较大的边界开度；压缝法的成功率较低，且裂缝相互贯穿，极不规则，重复性较差，若岩心强度不够易被压碎；切割法主要采用壁纸刀和尺子切割出裂缝，所造裂缝的壁面粗糙且弯曲延展。

技术实现要素：
：

本发明的一个目的是提供人造平板岩心裂缝制作方法，这种人造平板岩心裂缝制作方法在平板岩心的对应预设位置准确形成裂缝，且裂缝的尺寸大小可以精准设置，极大的简化了裂缝形成方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种人造平板岩心裂缝制作方法包括如下步骤：

（1）设计制作压板，压板的尺寸根据准备制作的平板岩心而定，根据实验需要的裂缝的数量、尺寸和位置，在压板上设置裂缝凹槽；

（2）制作刀具，刀具的尺寸与裂缝凹槽尺寸相适配，刀具上端带有圆柱体接头；

（3）制作平板岩心，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按照一定比例进行混合，搓至均匀，得到石英砂混合物，放到模具中；第二步，盖上压板，将压板下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；第三步，将刀具插入压板上的裂缝凹槽，便于形成裂缝；第四步，继续下压1cm，至岩心高度，在岩心中形成裂缝；第五步，取出刀具，起出压板；

（4）烘干岩心后，根据实验需要的裂缝尺寸，计算所需大粒径石英砂的体积，应用大粒径石英砂填充压制出的裂缝，剩余部分裂缝用与岩心相同的石英砂混合物填充，并进行压实，保证均质性。

上述方案步骤（1）中压板设计厚度为30mm，根据需要设置电极监测点和压力监测点，压板材质采用铝合金板，其尺寸比平板裂缝岩心大，平板裂缝岩心距离压板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，便于测定渗透率和精确岩心尺寸。

上述方案步骤（3）中放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按比例混合，得到三种混合物，分层放到模具中；盖上压板压至较岩心高度多1cm，为压制裂缝做准备，将刀具沿裂缝凹槽插入岩心中后，在压板上设置辅助板使压制过程中始终保持水平状态，保证上端处于同一水平面，继续压至预置岩心高度，取出刀具，起出压板。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用了新工艺，采用带有裂缝的压板和刀具相结合的方式，可以准确无误的确定裂缝的尺寸大小和裂缝的空间位置，在压制岩心结束后形成对应裂缝。

2、极大简化了裂缝的制备方法，所用模具制作简单，可以长时间使用且不容易变形，材料简单、来源广，制作工艺简单，可重复使用。

附图说明：

图1为本发明中压板结构示意图。

图2为本发明中刀具结构示意图。

图3为本发明的装配示意图。

图中：1压板、2裂缝凹槽、3刀具、4平板岩心、5采出井、6注入井、7、圆柱体接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图3所示，这种人造平板岩心裂缝制作方法：

（1）使用solidworks软件设计压板，压板1设计厚度为30mm，长宽尺寸根据实验需要的平板岩心4而定。根据实验需要的裂缝的数量、尺寸和位置，在压板1上设置裂缝凹槽2，裂缝凹槽2的尺寸与实验需要的裂缝的尺寸一一对应。裂缝凹槽2的数量、尺寸和位置根据实验需要进行精准设计，保证模拟的准确性。选取硬度合适的铝合金板，按照设计，使用数控机床进行铣孔加工；还可以根据需要设置电极监测点和压力监测点等，如图1。压板1尺寸比平板岩心4大，能够保证岩心距铝合金板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，便于测定渗透率和精确岩心尺寸。

（2）制作刀具配件，根据实验需要设计与裂缝尺寸相对应的刀具3，刀具3的尺寸正好可以插入压板1上的裂缝凹槽2中，保证了形成裂缝尺寸的精准性，刀具3上端带有一定高度的圆柱体，便于压制完成后从压板1上拿出，如图2。

（3）制作平板岩心，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按照一定比例进行混合，搓至均匀，得到三种石英砂混合物，分层放到模具中。第二步，盖上压板压至较岩心高度多1cm，为压制裂缝做准备第三步，将刀具3放入压板1上的裂缝凹槽2，便于在岩心中形成裂缝，如图3。第四步，根据需要可以在压板1上端设置辅助板使压制过程中始终保持水平状态，压至岩心高度，在岩心中形成裂缝。第五步，取出刀具3，起出压板1。

（4）烘干岩心后，岩心具有较高的强度，根据实验需要的裂缝尺寸，计算所需大粒径石英砂的体积，填充压制出的裂缝，剩余部分裂缝用与岩心相同的石英砂混合物填充，并进行压实，保证均质性且不会被压碎。

实施例1：

本实施例制备的是长*宽*高为300mm*300mm*45mm的平板岩心，带有两条长*宽为30mm*2mm的裂缝，横向上位于注入井6、采出井5对角线上，分别距离注入井、采出井30mm，纵向上从岩心深度10mm处向下，裂缝深度9mm。其制备工艺过程主要包括以下步骤：

（1）使用solidworks软件设计压板，根据实验需要，在上述与裂缝位置一致处，设计与裂缝相对应的裂缝凹槽，贯穿压板，为使刀具方便插入压板，尺寸设置为31mm*3mm。选取一块合适的铝合金板，加工成308mm*338mm*30mm的铝合金平板，使岩心距铝合金板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，对井位和裂缝凹槽进行铣孔。

（2）制作长*宽为30mm*2mm的刀具，深度为49mm，可以插入到裂缝凹槽，在刀具一端加工一个高度为30mm、直径为34mm的圆柱体接头7，方便压制岩心后取出刀具，如图2。

（3）制作平板岩心，放好模具，把不同目数的石英砂和胶按比例混合，得到三种混合物，分层加入模具中，盖上压板压至5.5cm。

（4）把刀具放到裂缝凹槽中，如图3，岩心从5.5cm压至4.5cm。最后取出刀具，起出压板。

（5）烘干岩心后，填充物选择120目的石英砂，根据岩心裂缝长*宽*高为30mm*2mm*9mm，计算所需石英砂体积，填充裂缝，剩余深度采用与岩心相同的混合物填充，并压实。

本发明制作人造平板岩心裂缝，应用压板1与刀具3相结合的方式，准确在压制岩心上形成裂缝。相对劈缝法，本发明可以根据实验需要可以准确形成各种大小的裂缝，且可以确保岩心中裂缝的尺寸和空间位置的准确性；相对压缝法，本发明不在压制岩心的同时填充大粒径石英砂，裂缝之间不会相互贯穿，不会发生破裂的情况；相对切割法，本发明的裂缝大小规则，填充物的体积准确，可以相对真实的模拟。因此，人造平板岩心裂缝制作方法对于石油人造岩心驱替实验及完善人造岩心制备工艺具有重要的意义。

技术特征：

1.一种人造平板岩心裂缝制作方法，其特征在于：

（1）设计制作压板，压板（1）的尺寸根据准备制作的平板岩心（4）而定，根据实验需要的裂缝的数量、尺寸和位置，在压板（1）上设置裂缝凹槽（2）；

（2）制作刀具，刀具（3）的尺寸与裂缝凹槽（2）尺寸相适配，刀具（3）上端带有圆柱体接头；

（3）制作平板岩心，第一步，放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按照一定比例进行混合，搓至均匀，得到石英砂混合物，放到模具中；第二步，盖上压板（1），将压板（1）下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；第三步，将刀具（3）插入压板（1）上的裂缝凹槽（2），便于形成裂缝；第四步，继续下压1cm，至岩心高度，在岩心中形成裂缝；第五步，取出刀具（3），起出压板（1）；

（4）烘干岩心后，根据实验需要的裂缝尺寸，计算所需大粒径石英砂的体积，应用大粒径石英砂填充压制出的裂缝，剩余部分裂缝用与岩心相同的石英砂混合物填充，并进行压实，保证均质性。

2.根据权利要求1所述的人造平板岩心裂缝制作方法，其特征在于：所述的步骤（1）中压板设计厚度为30mm，根据需要设置电极监测点和压力监测点，压板（1）材质采用铝合金板，其尺寸比平板裂缝岩心大，平板裂缝岩心距离压板长边和短边的边缘分别为4mm，4mm，4mm，34mm，便于测定渗透率和精确岩心尺寸。

3.根据权利要求2所述的人造平板岩心裂缝制作方法，其特征在于：所述的步骤（3）中放好模具，将不同目数的石英砂和环氧树脂胶按比例混合，得到三种混合物，分层放到模具中；盖上压板（1）压至较岩心高度多1cm，为压制裂缝做准备，将刀具（3）沿裂缝凹槽（2）插入岩心中后，在压板（1）上设置辅助板使压制过程中始终保持水平状态，保证上端处于同一水平面，继续压至预置岩心高度，取出刀具（3），起出压板（1）。

技术总结
本发明涉及的是人造平板岩心裂缝制作方法，其包括：设计制作压板，在压板上设置裂缝凹槽；制作刀具，刀具的尺寸与裂缝凹槽尺寸相适配，刀具上端带有圆柱体接头；制作平板岩心，将压板下压，使石英砂混合物高度至较岩心高度多1cm；将刀具插入压板上的裂缝凹槽，便于形成裂缝；继续下压1cm至岩心高度，在岩心中形成裂缝；取出刀具，起出压板；烘干岩心后，应用大粒径石英砂填充压制出的裂缝，剩余部分裂缝用与岩心相同的石英砂混合物填充，并进行压实。本发明采用带有裂缝的压板和刀具相结合的方式，可以准确无误的确定裂缝的尺寸大小和裂缝的空间位置，在压制岩心结束后形成对应裂缝，解决了制备裂缝费时费力的问题。

技术研发人员：王春生;冯翠菊;孙海洋;赵跃军;范广娟;张伟帅
受保护的技术使用者：东北石油大学
技术研发日：2020.03.01
技术公布日：2020.05.19