基于光固化增材制造技术的人造岩心制备及驱替规律研究

发布时间：2021-01-08 05:10

　　石油作为一种非可再生能源,其储量逐年减少,采收率逐年降低,导致开采难度和开采成本逐年增高。提高石油采收率同时降低开采成本是采油领域亟待解决的关键问题之一。为了探究油藏剩余油形成机理,预测剩余油在油藏中的分布位置,明确各类采油方式的驱油机理,为油藏挖潜方向提供指导,使用岩心进行室内驱替实验是一种行之有效的方法。但是,原位天然岩心取心困难成本较高,同时传统人造岩心存在不可复制、不可视化、场地特异、实验参数模糊的缺点,在研究驱替及剩余油形成机理的研究方面存在很大局限性,同时目前驱替微模型只能在二维层面上对地层进行简单模拟,其忽略了孔隙空间的连通性和弯曲度等三维多孔连接特征。因此对于三维岩心的参数化、制造、复制和应用等方面的研究可以为研究油藏剩余油形成机理和提高采收率提供有效保障,具有重要意义。本文基于面投影光固化增材制造技术,研制了精度及成型尺寸满足人造岩心需求的上成型光固化增材制造装置,并进行了竖直方向和水平方向成型精度试验研究,优化了成型工艺参数,实现了复杂形状和微细尺度下多孔介质的制造。同时本文基于储层砂岩岩心的结构参数,将砂岩中的砂粒抽象成微球,砂岩抽象为由微球相互堆叠形成的多孔介质... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

天然岩心和人造岩心电镜扫描对比图[4]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-图1-1天然岩心和人造岩心电镜扫描对比图[4]传统人造岩心主要有石英砂填砂管岩心、石英砂环氧树脂胶结岩心以及石英砂磷酸铝胶结岩心三类[6]。基于相似原理，人造岩心在模拟天然岩心的物理性质和渗流特性具有巨大优势，比如非均质性、骨架性质、孔隙度、渗透率、润湿性和力学性质[7]。非均质性表征了地层岩石内某点的岩石性质的各向异性程度，因此对于各向异性较弱的岩心可以将其认为是均质岩心，而各向异性较强的岩心可以认为是非均质岩心。砂粒的大小和排列方法以及胶结材料及方法会对岩心的骨架性质产生影响；岩心中典型微观结构为孔喉结构，即多孔介质主要由孔道和喉道组成；此外，岩心的渗透性则表示了岩石在一定压差下流体通过的性质；润湿性是控制油藏中流体分布和流动的主要因素。由于人造岩心和天然岩心相比，孔隙均匀性较差，对驱替试验测试结果的准确性和对实际开采的指导性具有很大影响，因此郑明明[8]等对人造水合物岩心进行了制备技术研究以及驱替实验研究，得到了在粒径级配、密度、渗透率、孔隙度和力学强度等与美国阿拉斯加斜坡十分相近的人造水合物岩心。为了模拟不均匀的复杂地层，研究岩心物性参数影响及各因素间的交互影响，郑明明[9]等人制作了图1-2所示的多级物性参数组合的岩心，进而实现对岩心实验参数的控制。图1-2多级物性参数组合岩心[9]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-4-徐宏光[10]等研究了一种在粒度组成、矿物成分、孔隙度、渗透率、胶结方式、胶结指数、压缩系数以及力学特征方面与储层岩心相似的人造岩心。周春玲[11]研究了石英砂与环氧树脂压制胶结的岩心制备技术，其在渗透率和孔隙度模拟度较高，具有良好的重复试验性，并发现石英砂粒度、压制压力、胶结物的比例含量是影响渗透率的主要因素。传统人造岩心制备技术已经十分成熟，其已经广泛应用于各类采油方式驱油机理研究中。针对聚合物驱后地层非均质性加剧导致二次聚合物驱容易窜流的问题，雷锡岳[12]等人基于填砂管岩心技术，开展了室内双管非均质岩心驱替实验和三管非均质岩心驱油性能评价实验，对聚合物驱后复合相态调驱体系提高采收率效果进行了研究。四川大学姜祖明[13]通过单管和双管砂芯流动实验研究了部分交联聚丙烯酰胺在多孔介质中的迁移行为。图1-3为并联双管实验装置示意图。MmadiSalimMohamed[14],[15]通过控制玻璃管直径和砂粒的尺寸制造填砂管岩心，研究了驱替液粘度对驱油效率的影响。YingxueHu[16]对填砂管砂岩岩心进行改进，用润湿性改性后的玻璃球代替砂粒获得所需润湿性的岩心来模拟真是岩心，揭示了不同驱替模式下流体注入多孔介质孔隙和喉道的机理。图1-4为所用的玻璃珠填充填砂管岩心示意图。图1-3并联双管砂芯实验装置示意图[13]图1-4玻璃球填充填砂管岩心示意图[16]


本文编号：2963976