浅议特殊岩心样品制备技术

摘 要：随着油田勘探开发的深入发展，特殊岩心分析越来越受到重视，特殊岩心样品的制备是其分析的基础及充要条件，正确地加工岩心样品，准确地分析测试岩心的物理、化学性质、结构特征，对油田的勘探开发起着至关重要的作用，是影响岩心分析的瓶颈问题。本文对特殊岩心样品的制备加工方法及处理技术进行了分析探讨。

关键词：岩心；样品；技术处理

中图分类号：TE32 文献标识码：A

1 特殊岩心样品制备的目的意义

特殊岩心制备包括，疏松砂岩，含泥质砂岩，碎屑岩、胶结疏松的砂砾岩以及不成型的松散油砂。目前，制备此类岩心样品的技术手段还不成熟，或者说比较滞后。

2 特殊岩心的特点及分类

2.1 高含泥岩心

它包括；（1）粉砂质泥岩。（2）砂泥互层，结构表现为有较明显的含粘土夹层。（3）非均质岩性，结构为交错的粘土条带或含有泥质结核。以上三种岩性的岩心均不易用常规的方法加工，常规的加工手段是以水作为空心钻头的冷却液，当水在岩心样品与钻头空隙之间进行循环冷却钻头和携带岩屑排出钻头内部的同时也直接地侵入岩心内部，岩心内部的粘土部分见水后立即发生膨胀岩心被破坏，无法保证岩样的加工精度。

2.2 疏松砂岩及砂砾岩

这类岩心指岩体内部砂粒之间胶结极为疏松， 加工时承受不住夹具及钻头钻入时的压力， 在未钻完岩样之前岩心已发生破损。

2.3 不规则小岩块

指岩石样品不规则而又<∮25×25mm或∮20×20mm的规格，且无法加工成渗透率样品的岩屑。

3 特殊岩心加工方法及处理技术

3.1 风冷法制取岩样

从胶结情况上看，泥质岩的机械性能较好，有一定的抗压强度，在岩心夹具固定时掌握好力度不易破碎，成形较好，对这类岩心用风冷干钻法效果更好，在足够的风速流量下，钻进速度可达0.004m/s，钻切误差均达到要求。

3.1.1 岩心柱的钻取

将钻床的进水管改装接入高压气泵排气管，让气泵中的气流通过进水管到达空心钻头，利用高速的空气气流对钻头实行冷却，同时带走岩心柱和钻头之间的岩屑，使钻头可顺利的钻入岩心中。

3.1.2 渗透率样品的切割

渗透率样品为∮25×25mm，要求端面边缘无明显破损。泥质岩虽然有一定的机械强度，但用常规直推式切样方法易使岩心柱边缘发生严重破损，保证泥质岩岩样无边缘破损且在误差范围内。

3.2 冷冻法制取岩样

用液氮冷冻制取疏松岩心样品是目前的主要手段。

3.2.1 钻取岩心柱

先将疏松的砂岩或砂砾岩整体放入封密的液氮储罐中浸泡10分钟左右，以达到一定的机械强度，对于∮<110mrn的岩心其浸泡时间可适当缩短，再将冷冻好的岩心放入钻床下钻取小样，钻取中仍须通入液氮，其目的，一是冷却加工中钻头产生的热量；二是带走钻削中产生的岩屑以保证钻取的顺利进行。

但是，对于疏松的油砂岩液氮浸泡后，可用水直接钻取岩样。其原因，油砂岩中的油受冷后产生凝固，在砂粒间起到胶结作用，同时油对水有排斥作用。因此，水不易侵入岩心内部松解己冻实的岩样。

3.2.2 渗透率柱的切割

在液氮下钻好的岩心柱体必须及时的放到切割机上进行切割，以免岩心柱子放久后解冻松散。因切割速度较快，在10～15s即可完成，因此切割时无需再加液氮冷却刀片。

3.3 不规则小岩块样品的制备

岩石渗透率测定前都要把岩石钻切成∮25×25mm或∮20×20mm的圆柱，如岩石样品不规则而又小于上述规格，一般就无法加工，必须采用一种不渗透胶将岩心密封在∮25×25mm的模具内，才能测出其渗透率值。

（1）门捷列夫胶的配比

松香 100g

石蜡 25 g

三氧化二铁 40 g

（2）胶的配制过程

先将松香与石蜡放在陶瓷锅内加热融化成液体，然后放入三氧化二铁，煮沸到无气泡时停止加热，待胶液降至60℃时，即可用来封固样品。

（3）小岩块加工步骤

将除油后的岩块加工成一定规格的圆柱，在105℃下烘干4h，待冷却后将其放入模具筒中间，用手压紧样品，用玻璃棒沾少量胶涂在样品外径边缘与模具筒底部的相交处，封严但不能使胶流入样品的端面。当胶凝固时，再用胶将样品与外壳环形中间添满，使样品高度与胶在一个平面上，待冷却后即可测其渗透率值。

3.4 松散岩心嵌样技术

对松散不成形的岩心将无法加工，必须采用嵌样方法制备样品。

首先把松散的岩心放到已有的模具之中，模拟地层的温度、压力对松散岩心进行加温、加压制成一定的形状，然后进行冷冻、包封再测其孔、渗值。

4 冷冻岩样包封技术

4.1 包封材料选择

4.1.1 内衬：它是包封岩心柱外侧的关键，要求有抗有机溶剂腐蚀、易缠裹、质的柔软、结构致密、严禁有渗透性，采用聚四氟乙稀胶带可满足以上要求。

4.1.2 外套：它装于内衬的外层，起到包裹内衬和岩心柱外侧的作用。外套材料有多种，如环氧树脂、石腊浇注、铅、铝薄皮套经机械设备压制封包成形，目前多采用聚乙烯热缩管。聚乙烯热缩管在常压受热后，有着良好的收缩性能，操作简单，且耐压能满足测试要求。

4.1.3 渗透网：它起到封固岩心柱端面作用，对渗透网选择较重要，要求渗透网在岩心柱解冻后，砂粒即不脱落且有良好的通气效果，通过测试表明，采用120目不锈钢渗透网较好。

4.1.4 压圈：为铝材压制而成，它用于压固渗透网。

4.2 岩样包封工艺

钻切好的冷冻岩心柱先用内衬缠裹严密，端面放上渗透网，放上压圈，套上热缩管在酒精灯上烤至完全收缩紧固为止。以上每一步骤必须严格操作，否则将影响测试结果，包封结构。

5 冷冻法制样对岩心渗透率的影响

5.1 包封对岩心渗透率的影响

在研究岩样包封前后变化中，选取某井9块不同渗透率的岩样做对比实验。从整个趋势上看平均偏差高出原值3.8%左右。由此可见，疏松冷冻岩样的包封是准确测量渗透率的关键。

5.2 冷冻对岩心渗透率的影晌

岩心是一多孔隙体，在新井岩心孔隙中或多或少的含有结晶水和束缚水，对于疏松砂岩其含量有时会更多。常规钻取岩样时，其孔隙内水不会发生膨胀，但在液氮冷冻状态下岩心孔隙内的水冷冻后必将发生体积膨胀，这种膨胀力对岩心的结构将产生一定的影响，但这种破坏力有多大，目前还无法找出与水饱和度之间的线性关系，对于高渗透率非胶结岩心的孔隙结构，粘土类型与数量，胶结程度在冷却后对渗透率也会有影响，因此，这种影响是一种综合因素。

通过实验，对于渗透率较低的岩样冷冻前后的渗透值变化并不明显，以某井岩心为例，先用常规方法加工样品测渗透率值，再将样品放入液氮中浸泡10分钟后测渗透率值，从取得的结果可以看出。冷冻对低渗透率的岩心影响较小。

特殊岩心样品制备方法研究是一项长期艰苦的工作，是保证油田高产、稳产的关键环节。完善岩心加工技术，提高岩心加工品位，使岩心制备更科学，更完备将是百年油田勘探开发的需要。

参考文献

[1]孙国忠，刘继昌.疏松含油砂岩薄片的制备[J].石油大学学报（自然科学版），1993.

[2]顾介夫.岩心倾角卡尺及其使用方法[J].化工矿产地质，1980.

[3]陈家兴.氚示踪在岩心水饱和度计算中的应用[J].石油勘探与开发，1988.

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