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随着油气田天然岩心数量逐渐减少,对比和重复实验可用岩心逐渐难以寻找,利用人造岩心代替天然岩心用于室内模拟实验便成为一种解决该问题的有效途径。人造岩心可用于室内驱替、室内渗流、超声波、堵漏和围压升降等实验的研究。它对储层伤害、酸化、压裂、钻井液的评价有巨大的促进作用。人造岩心的研制经历了仅模拟渗透率、兼顾润湿性、添加粘土矿物、孔径结构仿真模拟等四个阶段。
本文的人造岩心和天然岩心样品由大庆油田提供。其中,人造岩心样品是由七种单矿物样品混合,并由油田研制的一种新型环保硅酸盐类复合胶结剂胶结而成。本文的研究内容包括岩心样品的薄片显微镜观察,岩石减薄片ESEM结合EDX观察,XRD测试,压汞实验和油水相渗实验。对比人造岩心和天然岩心的物相和物性特征,可以发现:
1)二者基本矿物种类及某些矿物的赋存状态相同;但矿物含量上有一定差别,如碳酸盐及粘土矿物在人造岩心中的含量远少与天然岩心。
2)二者在颗粒支撑类型和胶结类型,分选磨圆特征,颗粒分布规律,粘土矿物、碳酸盐矿物等的赋存形式,矿物间交代、穿插关系等方面差别较大。
3)在矿物表面微观形貌上,二者都赋存有叶片状的绿泥石、球状蒙脱石和片状水云母;但人造岩心中长石基本无蚀变现象,观察不到长石向其他矿物如高岭石、伊利石的转化。
4)孔隙类型上,二者都属于毛细管孔隙。相对而言,人造岩心孔隙较天然岩心发育较好、连通性较好,孔径较大;其细孔细喉所占比例较少,且细孔细喉与中孔中喉之间渐变过渡,分界不明显,微孔微喉所占比例最少,约为1%。
5)人造岩样总孔隙度变化范围为26.1%~30.4%,渗透率变化范围为(80.2-102.1)×10-3μm2,属于高孔中渗或高孔低渗;天然岩心总孔隙度为26.5%,渗透率为81.9×10-3μm2,属于高孔低渗。人造岩心除退汞效率偏高和饱和度中值压力偏低之外,其他物性参数与天然岩心相近。
由以上的分析可知,人造岩心在矿物相种类和形貌、孔隙特征、物性参数上均与天然岩心相近,但在粘土矿物和碳酸盐矿物含量、结构构造上与天然岩心差别较大,且孔隙特性略优于天然岩心。结合人造岩心与天然岩心在水敏性、调剖剂封堵、酸溶性、酸化液、完井液伤害、压裂液伤害的对比,可以判定其可以代替天然岩心样品进行相关的室内模拟实验。