基于熱壓的含干酪根頁巖物理模型制作方法及頁巖模型的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于熱壓的含干酪根頁巖物理模型的制作方法以及該制作方法制作得到的頁巖物理模型，屬于油氣勘探和開發的地球物理研究技術領域。
【背景技術】
[0002]頁巖(shale)是一種由粒徑小于0.004mm的細粒碎肩、黏土礦物、有機質等組成的具有紋層與頁理構造的沉積巖。頁巖是地殼中最豐富的沉積巖石之一，在自然界中分布廣泛，沉積巖中大約有75%以上為頁巖。在產油盆地中，有機頁巖是主要的烴源巖;常見的頁巖類型有黑色頁巖、碳質頁巖、油頁巖、硅質頁巖、鐵質頁巖、鈣質頁巖、砂質頁巖等。幾乎所有的類型的頁巖都可以作為儲層。在壓實過程中，頁巖的液體驅逐作用在油氣運移中具有重要的作用；在油藏工程中，頁巖可以作為流體壁皇;在地震數據中，頁巖可以表現為地震反射體和導致地震波衰減。因此，針對頁巖的研究對油氣勘探和油藏管理都有很重要的意義。
[0003]理論研究嚴重滯后于勘探生產實踐以及一系列基礎方面研究問題構成了制約中國頁巖氣開發的瓶頸，尤其是在我國頁巖氣勘探快速起步的今天，頁巖基礎巖石物理研究工作的系統展開對頁巖氣工業的發展具有極其重要的意義。然而，在實驗室測試過程中會發現天然頁巖樣品較難獲取。露頭樣品大多風化嚴重，加工較為困難;巖心樣品數量少，獲取難度更大;部分天然樣品非均質性較強，測試數據難以用于理論研究;影響天然樣品性質的因素較多，難以進行針對性的研究。由于實驗中制樣的困難，國內對作為通常油氣儲集層蓋層的泥、頁巖地震速度和各向異性的巖石物理數據研究仍不充足。物理模型試驗是聯系地質、地球物理和油藏工程等不同學科共同研究裂縫油氣藏的紐帶和橋梁。而其中最重要的一項工作就是制作出一套與天然頁巖各方面屬性都比較相近的物理模型。國內外對人工頁巖的研究非常少，雖然后來出現采用常溫條件下壓結(冷壓法)的工藝，將以高嶺土作為粘土組分的混合物料壓實成塊，與天然頁巖實際的成巖環境和成巖機理有著較大的出入，其中一個很大的問題冷壓法不可能考慮到干酪根在成巖過程中所溫度的變化。而考慮到干酪根對頁巖的巖性及物性都具有顯著的影響及對油氣的生成也有最直接關聯和至關重要的作用，忽視這一問題必將導致物理模型存在天然的缺陷，從而影響后續的分析及應用。
[0004]因此，制作出成巖條件、微觀結構、礦物成分、各向異性，孔隙度以及彈性參數等與實際巖石接近的頁巖物理模型，仍是本領域亟待解決的問題之一。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種基于熱壓的含干酪根頁巖物理模型的制作方法以及該制作方法制作得到的頁巖物理模型。本發明提供的制作方法能夠制作得到與天然頁巖各方面都類似的人工頁巖物理模型。
[0006]為達到上述目的，本發明首先提供了一種基于熱壓的含干酪根頁巖物理模型的制作方法，其包括以下步驟:
[0007]將硅微粉、方解石、伊利石及干酪根(包括I型干酪根、11型干酪根、III型干酪根等，可以由本領域技術人員根據需要進行選擇)進行球磨混合，得到混合粉體；
[0008]在所述混合粉體中加入粘結劑，混合均勻后，得到混合物料；
[0009]將所述混合物料逐層鋪放入熱壓模具中，并在每鋪放一層混合物料后進行預壓實處理(采用小壓力)，得到裝有混合物料的模具；
[0010]對所述裝有混合物料的模具進行常溫最終預壓實處理后，再進行加熱加壓并保溫保壓處理，得到含干酪根的頁巖物理模型。
[0011]在上述的制作方法中，優選地，以所述混合粉體的總重量為基準，所述硅微粉的含量為20 %?60%，所述方解石的含量為I %?25%，所述伊利石的含量為15%?50 %，所述干酪根的含量為2%?15%。
[0012]在上述的制作方法中，優選地，所述硅微粉的細度為3000?4000目，所述方解石的細度為3000?4000目，所述伊利石的細度為3000?4000目。由于干酪根屬于不定形狀態，加熱可能會發生熔解并重新定型，因此，對其細度不進行限定。
[0013]根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述的制作方法還包括以下步驟:在所述硅微粉、方解石、伊利石及干酪根等原材料進行球磨混合前，先將它們經過脫水處理。該脫水處理可以是將這些原材料在40?60 0C恒溫箱中放置48h以上。
[OOM]在上述的制作方法中，優選地，所述球磨采用大、中、小三個尺寸的球磨珠的組合。其中，大球磨珠的直徑范圍可以為15?20mm，中球磨珠的直徑范圍可以為10?15mm，小球磨珠的直徑可以為5?I Omm。并且，大、中、小三個尺寸的球磨珠的個數比例可以為(1?20):(20?25):(80?100)，優選為14: 23:84。此外，所述球磨采用的球磨機的轉速可以為350?450R/min，球磨時間可以為36?48h。
[0015]在上述的制作方法中，優選地，所述混合粉體與所述粘結劑的重量比為10:1?10:
2。更優選地，所述混合粉體與所述粘結劑的重量比為10:1。
[0016]在上述的制作方法中，優選地，所述粘結劑包括YY4250A/B系列環氧粘結劑(鹽城壹加壹電子材料有限公司)，該粘結劑能夠起到塑造坯體的作用。更優選地，所述YY4250A/B系列環氧粘結劑的固化溫度為130 0C /2h?150 0C/2h。尤為優選地，所述YY4250A/B系列環氧粘結劑中A膠比重為1.15g/cc，B膠比重為1.lOg/cc。
[0017]在上述的制作方法中，優選地，所述混合粉體和所述粘結劑的混合是采用手工碾磨過篩的方式，并且使99% (重量百分比)以上的混合物料能夠通過300目的篩子。
[0018]在上述的制作方法中，優選地，所述模具為清洗和/或擦拭干凈并涂抹薄層凡士林和/或硅油的模具。
[0019]在上述的制作方法中，優選地，將所述混合物料逐層鋪放入熱壓模具中的鋪放次數為4-6次。
[0020]在上述的制作方法中，優選地，在每鋪放一層混合物料后進行的預壓實處理可以采用以下步驟進行:將混合物料平整地鋪放入模具中后，放入壓頭，敲擊壓頭頂面200?300下(可以使用橡膠錘猛力敲擊)。
[0021]在上述的制作方法中，優選地，對所述裝有混合物料的模具進行常溫最終預壓實處理是使所述混合物料承受5MPa?20MPa的壓力，并保壓0.4?lh。
[0022]在上述的制作方法中，優選地，所述加熱加壓并保溫保壓處理過程中，所述混合物料承受的壓力為10MPa?517.5MPa，根據要求可以靈活選取壓力值只要在上述范圍內即可，加熱的溫度為100°C?250°C，根據要求可以靈活選取溫度值只要在上述范圍內即可，保溫保壓的時間為3600?5760min。
[0023]根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述的制作方法還包括以下步驟:將所述裝有混合物料的模具進行加熱加壓并保溫保壓處理后，卸去壓力并停止保溫，然后將熱壓模具的溫度調至37°C左右(例如34°C?40°C)并保溫18-36h后，再對得到的頁巖物理模型進行脫模，之后還可以進行邊緣打磨光滑，并且可以通過切割鉆柱等方式將其加工成所需要的形狀和大小。
[0024]此外，本發明還提供了一種含干酪根的頁巖物理模型，其是通過上述基于熱壓的含干酪根頁巖物理模型的制作方法而制作得到的。
[0025]根據本發明的【具體實施方式】，優選地，上述含干酪根的頁巖物理模型的密度大于
2.0g/cc，孔隙度小于5%，滲透率小于0.1mD，縱波速度為2500m/s?4500m/s(平行于層理方向的以及垂直于層理方向的縱波速度均在該范圍內)，快慢橫波速度均為1500m/s?3000m/s (平行于層理方向