一种仿地井筒及其制备方法.pdf

本发明公开了一种仿地井筒及其制备方法，首先将黄砂和标准砂筛选得所需仿地井筒用砂，按质量比为5∶2～8∶1取仿地井筒用砂和自制材料，并按水固质量比为0.06～0.15加入自来水，拌匀得混合体后待用。将模具组合和定位后向模具中倒入拌匀后的混合体，接着对混合体上表面缓慢加压，当达到一定压力后，保持恒压持续一段时间，然后卸压，将仿地井筒与模具一起取出。最后烘烤到自然干燥后加热，模具受热膨胀，自动剥离仿地井筒，遂取出仿地井筒，即得到完整的仿地井筒。本发明操作简单，制备的仿地井筒的组成丰度和孔渗特性与地层的大致相符，且制备过程模拟可大地成岩的压实过程，为地层胶结界面问题研究奠定了重要的实验基础。

1.  一种仿地井筒，其特征在于：包括仿地井筒用砂、自制材料和水，仿地井筒用砂与自制材料质量比为5∶2～8∶1，水与仿地井筒用砂和自制材料的质量和比为0.06～0.15∶1。

2.  根据权利要求1所述的仿地井筒，其特征在于：仿地井筒用砂为黄砂和标准砂筛选得到级配为6～10∶4～0、分选良好、磨圆程度为次棱角状～次圆状的仿地井筒用砂，所用自制材料为基于水泥的复合材料。

3.  一种权利要求1所述仿地井筒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将黄砂和标准砂筛选得到级配为6～10∶4～0、分选良好、磨圆程度为次棱角状～次圆状的仿地井筒用砂；
(2)按质量比为5∶2～8∶1取仿地井筒用砂和自制材料，然后按水固质量比为0.06～0.15加入自来水，拌匀待用，所用自制材料为基于水泥的复合材料；
(3)将模具组合和定位以保证制取的仿地井筒不变形；
(4)向模具中倒入拌匀后的仿地井筒用砂、自制材料和自来水混合体，接着对混合体上表面缓慢加压，当压力值达到1～50kN后，保持恒压3～5min；
(5)卸压，将仿地井筒与模具一起取出；
(6)烘烤到自然干燥，然后对仿地井筒与模具加热，模具受热膨胀，自动剥离仿地井筒，遂取出仿地井筒，即得到完整的仿地井筒。

4.  根据权利要求2所述仿地井筒的制备方法，其特征在于：模具为PVC管组合模具。

一种仿地井筒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种仿地井筒及其制备方法，属于石油工程领域，也属于煤层气工程领域。
背景技术
目前，公知公用的用于地层胶结界面问题研究的模拟岩心有两种，一种是钢套筒，其不足是无法模拟地层物性；另一种是胶质人造岩心，它虽然可在一定程度上模拟地层的孔隙度，但却无法模拟地层渗透率和地层压实规律，因此仿真程度仍然不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿真程度更高的仿地井筒及其制备方法，制备的仿地井筒的组成丰度和孔渗特性与地层的大致相符，且制备过程模拟可大地成岩的压实过程，为地层胶结界面问题研究奠定了重要的实验基础。
为实现本发明目的，本发明提供一种仿地井筒，包括仿地井筒用砂、自制材料和水，其中仿地井筒用砂与自制材料质量比为5∶2～8∶1，水与仿地井筒用砂与自制材料的质量和比为0.06～0.15∶1。
上述仿地井筒的制备方法包括以下步骤：
(1)将黄砂和标准砂筛选得到一定级配(6～10∶4～0)、分选良好、磨圆程度为次棱角状～次圆状的仿地井筒用砂；
(2)按质量比为5∶2～8∶1取仿地井筒用砂和自制材料，然后按水与仿地井筒用砂和自制材料质量和之比为0.06～0.15加入自来水，拌匀待用，所用自制材料为基于水泥的复合材料；
(3)进行模具的组合和定位以保证仿地井筒不变形；
(4)向模具中倒入拌匀后的仿地井筒用砂、自制材料和自来水混合体，接着对混合体上表面缓慢加压，当压力值达到1～50kN后，保持恒压3～5min；
(5)卸压，将仿地井筒与模具一起取出；
(6)烘烤到自然干燥，然后对仿地井筒与模具加热，模具受热膨胀，自动剥离仿地井筒，遂取出仿地井筒，即得到完整的仿地井筒。
所用模具为PVC管组合模具。
本发明根据地层形成的一般规律，以河道黄砂和标准砂作为碎屑颗粒，以自制材料作为胶结物，用压力试验机的缓慢加压来模拟地层压实过程。制备仿地井筒以自制材料作为胶结物，其自身低渗、性能稳定等特性与沉积胶结物有较好的相似性。根据不同的物性参数和压实规律，经大量的模拟实验，得到相应的物料配比和需加的恒压数值，即可制备不同物性(渗透率和孔隙度)和不同厚度的仿地井筒。制备的仿地井筒的组成丰度和孔渗特性与地层的大致相符，且制备过程模拟可大地成岩的压实过程，为地层胶结界面问题研究奠定了重要的实验基础。
本发明制备的仿地井筒，既可模拟地层的物性，也可模拟地层的压实，所以有利于获得更准确的实验数据，胶结地层界面胶结问题。而且本发明操作简单，所需原料来源广泛。
具体实施方式
本发明提供的仿地井筒包括仿地井筒用砂、自制材料和水，其中仿地井筒用砂与自制材料质量比为5∶2～8∶1，水与仿地井筒用砂与自制材料的质量和比为0.06～0.15∶1，仿地井筒的制备方法如下：
(1)将黄砂和标准砂筛选得到级配为6～10∶4～0、分选良好、磨圆程度为次棱角状～次圆状的仿地井筒用砂；
(2)按质量比为5∶2～8∶1取仿地井筒用砂和自制材料，然后按水固质量比为0.06～0.15加入自来水，拌匀待用，所用自制材料为基于水泥的复合材料；
(3)将模具组合和定位以保证制取的仿地井筒不变形；
(4)向模具中倒入拌匀后的仿地井筒用砂、自制材料和自来水混合体，接着对混合体表面缓慢加压，当压力值达到1～50kN后，保持恒压3～5min；
(5)卸压，将仿地井筒与模具一起取出；
(6)烘烤到自然干燥，然后对仿地井筒与模具加热，模具受热膨胀，自动剥离仿地井筒，遂取出仿地井筒，即得到完整的仿地井筒。
下面以制备渗透率为450×10^-3μm^-2、孔隙度为28％的仿地井筒为实例，对本发明所述方法作进一步的说明。
首先将黄砂和标准砂筛选得到一定级配(6～10∶4～0)、分选良好、磨圆程度为次棱角状～次圆状的仿地井筒用砂；然后通过以下步骤制备所需仿地井筒：
(1)称取仿地井筒用砂650g、自制材料130g、自来水65ml，拌匀待用；
(2)进行PVC管模具的组合和定位；
(3)向PVC管组合模具中倒入拌匀后的仿地井筒用砂、自制材料和自来水混合体，接着对混合体上表面缓慢加压，当压力值达到5kN后，保持恒压3min；在模具中即制得仿地井筒；
(4)卸压，将仿地井筒与模具一起取出；
(5)烘烤到自然干燥程度后，对仿地井筒与模具加热，PVC管受热膨胀，自动剥离仿地井筒，遂取出仿地井筒，即得到完整的仿地井筒。