淺議特殊巖心樣品制備技術(shù)

李海江

（黑龍江省大慶市大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院巖心資料室，黑龍江 大慶 163712）

1 特殊巖心樣品制備的目的意義

特殊巖心制備包括，疏松砂巖，含泥質(zhì)砂巖，碎屑巖、膠結(jié)疏松的砂礫巖以及不成型的松散油砂。目前，制備此類巖心樣品的技術(shù)手段還不成熟，或者說比較滯后。

2 特殊巖心的特點及分類

2.1 高含泥巖心

它包括；（1）粉砂質(zhì)泥巖。（2）砂泥互層，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為有較明顯的含粘土夾層。（3）非均質(zhì)巖性，結(jié)構(gòu)為交錯的粘土條帶或含有泥質(zhì)結(jié)核。以上三種巖性的巖心均不易用常規(guī)的方法加工，常規(guī)的加工手段是以水作為空心鉆頭的冷卻液，當(dāng)水在巖心樣品與鉆頭空隙之間進行循環(huán)冷卻鉆頭和攜帶巖屑排出鉆頭內(nèi)部的同時也直接地侵入巖心內(nèi)部，巖心內(nèi)部的粘土部分見水后立即發(fā)生膨脹巖心被破壞，無法保證巖樣的加工精度。

2.2 疏松砂巖及砂礫巖

這類巖心指巖體內(nèi)部砂粒之間膠結(jié)極為疏松,加工時承受不住夾具及鉆頭鉆入時的壓力,在未鉆完巖樣之前巖心已發(fā)生破損。

2.3 不規(guī)則小巖塊

指巖石樣品不規(guī)則而又＜∮25×25mm或∮20×20mm的規(guī)格，且無法加工成滲透率樣品的巖屑。

3 特殊巖心加工方法及處理技術(shù)

3.1 風(fēng)冷法制取巖樣

從膠結(jié)情況上看，泥質(zhì)巖的機械性能較好，有一定的抗壓強度，在巖心夾具固定時掌握好力度不易破碎，成形較好，對這類巖心用風(fēng)冷干鉆法效果更好，在足夠的風(fēng)速流量下，鉆進速度可達(dá)0.004m/s，鉆切誤差均達(dá)到要求。

3.1.1 巖心柱的鉆取

將鉆床的進水管改裝接入高壓氣泵排氣管，讓氣泵中的氣流通過進水管到達(dá)空心鉆頭，利用高速的空氣氣流對鉆頭實行冷卻，同時帶走巖心柱和鉆頭之間的巖屑，使鉆頭可順利的鉆入巖心中。

3.1.2 滲透率樣品的切割

滲透率樣品為∮25×25mm，要求端面邊緣無明顯破損。泥質(zhì)巖雖然有一定的機械強度，但用常規(guī)直推式切樣方法易使巖心柱邊緣發(fā)生嚴(yán)重破損，保證泥質(zhì)巖巖樣無邊緣破損且在誤差范圍內(nèi)。

3.2 冷凍法制取巖樣

用液氮冷凍制取疏松巖心樣品是目前的主要手段。

3.2.1 鉆取巖心柱

先將疏松的砂巖或砂礫巖整體放入封密的液氮儲罐中浸泡10分鐘左右，以達(dá)到一定的機械強度，對于∮<110mrn的巖心其浸泡時間可適當(dāng)縮短，再將冷凍好的巖心放入鉆床下鉆取小樣，鉆取中仍須通入液氮，其目的，一是冷卻加工中鉆頭產(chǎn)生的熱量；二是帶走鉆削中產(chǎn)生的巖屑以保證鉆取的順利進行。

但是，對于疏松的油砂巖液氮浸泡后，可用水直接鉆取巖樣。其原因，油砂巖中的油受冷后產(chǎn)生凝固，在砂粒間起到膠結(jié)作用，同時油對水有排斥作用。因此，水不易侵入巖心內(nèi)部松解己凍實的巖樣。

3.2.2 滲透率柱的切割

在液氮下鉆好的巖心柱體必須及時的放到切割機上進行切割，以免巖心柱子放久后解凍松散。因切割速度較快，在10～15s即可完成，因此切割時無需再加液氮冷卻刀片。

3.3 不規(guī)則小巖塊樣品的制備

巖石滲透率測定前都要把巖石鉆切成∮25×25mm或∮20×20mm的圓柱，如巖石樣品不規(guī)則而又小于上述規(guī)格，一般就無法加工，必須采用一種不滲透膠將巖心密封在∮25×25mm的模具內(nèi)，才能測出其滲透率值。

（1）門捷列夫膠的配比

（2）膠的配制過程

先將松香與石蠟放在陶瓷鍋內(nèi)加熱融化成液體，然后放入三氧化二鐵，煮沸到無氣泡時停止加熱，待膠液降至60℃時，即可用來封固樣品。

（3）小巖塊加工步驟

將除油后的巖塊加工成一定規(guī)格的圓柱，在105℃下烘干4h，待冷卻后將其放入模具筒中間，用手壓緊樣品，用玻璃棒沾少量膠涂在樣品外徑邊緣與模具筒底部的相交處，封嚴(yán)但不能使膠流入樣品的端面。當(dāng)膠凝固時，再用膠將樣品與外殼環(huán)形中間添滿，使樣品高度與膠在一個平面上，待冷卻后即可測其滲透率值。

3.4 松散巖心嵌樣技術(shù)

對松散不成形的巖心將無法加工，必須采用嵌樣方法制備樣品。

首先把松散的巖心放到已有的模具之中，模擬地層的溫度、壓力對松散巖心進行加溫、加壓制成一定的形狀，然后進行冷凍、包封再測其孔、滲值。

4 冷凍巖樣包封技術(shù)

4.1 包封材料選擇

4.1.1 內(nèi)襯：它是包封巖心柱外側(cè)的關(guān)鍵，要求有抗有機溶劑腐蝕、易纏裹、質(zhì)的柔軟、結(jié)構(gòu)致密、嚴(yán)禁有滲透性，采用聚四氟乙稀膠帶可滿足以上要求。

4.1.2 外套：它裝于內(nèi)襯的外層，起到包裹內(nèi)襯和巖心柱外側(cè)的作用。外套材料有多種，如環(huán)氧樹脂、石臘澆注、鉛、鋁薄皮套經(jīng)機械設(shè)備壓制封包成形，目前多采用聚乙烯熱縮管。聚乙烯熱縮管在常壓受熱后，有著良好的收縮性能，操作簡單，且耐壓能滿足測試要求。

4.1.3 滲透網(wǎng)：它起到封固巖心柱端面作用，對滲透網(wǎng)選擇較重要，要求滲透網(wǎng)在巖心柱解凍后，砂粒即不脫落且有良好的通氣效果，通過測試表明，采用120目不銹鋼滲透網(wǎng)較好。

4.1.4 壓圈：為鋁材壓制而成，它用于壓固滲透網(wǎng)。

4.2 巖樣包封工藝

鉆切好的冷凍巖心柱先用內(nèi)襯纏裹嚴(yán)密，端面放上滲透網(wǎng)，放上壓圈，套上熱縮管在酒精燈上烤至完全收縮緊固為止。以上每一步驟必須嚴(yán)格操作，否則將影響測試結(jié)果，包封結(jié)構(gòu)。

5 冷凍法制樣對巖心滲透率的影響

5.1 包封對巖心滲透率的影響

在研究巖樣包封前后變化中，選取某井9塊不同滲透率的巖樣做對比實驗。從整個趨勢上看平均偏差高出原值3.8%左右。由此可見，疏松冷凍巖樣的包封是準(zhǔn)確測量滲透率的關(guān)鍵。

5.2 冷凍對巖心滲透率的影晌

巖心是一多孔隙體，在新井巖心孔隙中或多或少的含有結(jié)晶水和束縛水，對于疏松砂巖其含量有時會更多。常規(guī)鉆取巖樣時，其孔隙內(nèi)水不會發(fā)生膨脹，但在液氮冷凍狀態(tài)下巖心孔隙內(nèi)的水冷凍后必將發(fā)生體積膨脹，這種膨脹力對巖心的結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生一定的影響，但這種破壞力有多大，目前還無法找出與水飽和度之間的線性關(guān)系，對于高滲透率非膠結(jié)巖心的孔隙結(jié)構(gòu)，粘土類型與數(shù)量，膠結(jié)程度在冷卻后對滲透率也會有影響，因此，這種影響是一種綜合因素。

通過實驗，對于滲透率較低的巖樣冷凍前后的滲透值變化并不明顯，以某井巖心為例，先用常規(guī)方法加工樣品測滲透率值，再將樣品放入液氮中浸泡10分鐘后測滲透率值，從取得的結(jié)果可以看出。冷凍對低滲透率的巖心影響較小。

特殊巖心樣品制備方法研究是一項長期艱苦的工作，是保證油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。完善巖心加工技術(shù)，提高巖心加工品位，使巖心制備更科學(xué)，更完備將是百年油田勘探開發(fā)的需要。

[1]孫國忠,劉繼昌.疏松含油砂巖薄片的制備[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，1993.

[2]顧介夫.巖心傾角卡尺及其使用方法[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，1980.

[3]陳家興.氚示蹤在巖心水飽和度計算中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā)，1988.