淺議特殊巖心樣品制備技術

李海江

（黑龍江省大慶市大慶油田有限責任公司勘探開發研究院巖心資料室，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，含泥質砂巖，碎屑巖、膠結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）粉砂質泥巖。（2）砂泥互層，結構表現為有較明顯的含粘土夾層。（3）非均質巖性，結構為交錯的粘土條帶或含有泥質結核。以上三種巖性的巖心均不易用常規的方法加工，常規的加工手段是以水作為空心鉆頭的冷卻液，當水在巖心樣品與鉆頭空隙之間進行循環冷卻鉆頭和攜帶巖屑排出鉆頭內部的同時也直接地侵入巖心內部，巖心內部的粘土部分見水后立即發生膨脹巖心被破壞，無法保證巖樣的加工精度。

2.2 疏松砂巖及砂礫巖

這類巖心指巖體內部砂粒之間膠結極為疏松,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生破損。

2.3 不規則小巖塊

指巖石樣品不規則而又＜∮25×25mm或∮20×20mm的規格，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

3.1 風冷法制取巖樣

從膠結情況上看，泥質巖的機械性能較好，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，對這類巖心用風冷干鉆法效果更好，在足夠的風速流量下，鉆進速度可達0.004m/s，鉆切誤差均達到要求。

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。泥質巖雖然有一定的機械強度，但用常規直推式切樣方法易使巖心柱邊緣發生嚴重破損，保證泥質巖巖樣無邊緣破損且在誤差范圍內。

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，以達到一定的機械強度，對于∮<110mrn的巖心其浸泡時間可適當縮短，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生的熱量；二是帶走鉆削中產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生凝固，在砂粒間起到膠結作用，同時油對水有排斥作用。因此，水不易侵入巖心內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，如巖石樣品不規則而又小于上述規格，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，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，封嚴但不能使膠流入樣品的端面。當膠凝固時，再用膠將樣品與外殼環形中間添滿，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

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

4.1 包封材料選擇

4.1.1 內襯：它是包封巖心柱外側的關鍵，要求有抗有機溶劑腐蝕、易纏裹、質的柔軟、結構致密、嚴禁有滲透性，采用聚四氟乙稀膠帶可滿足以上要求。

4.1.2 外套：它裝于內襯的外層，起到包裹內襯和巖心柱外側的作用。外套材料有多種，如環氧樹脂、石臘澆注、鉛、鋁薄皮套經機械設備壓制封包成形，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：它起到封固巖心柱端面作用，對滲透網選擇較重要，要求滲透網在巖心柱解凍后，砂粒即不脫落且有良好的通氣效果，通過測試表明，采用120目不銹鋼滲透網較好。

4.1.4 壓圈：為鋁材壓制而成，它用于壓固滲透網。

4.2 巖樣包封工藝

鉆切好的冷凍巖心柱先用內襯纏裹嚴密，端面放上滲透網，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格操作，否則將影響測試結果，包封結構。

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確測量滲透率的關鍵。

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晶水和束縛水，對于疏松砂巖其含量有時會更多。常規鉆取巖樣時，其孔隙內水不會發生膨脹，但在液氮冷凍狀態下巖心孔隙內的水冷凍后必將發生體積膨脹，這種膨脹力對巖心的結構將產生一定的影響，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系，對于高滲透率非膠結巖心的孔隙結構，粘土類型與數量，膠結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、穩產的關鍵環節。完善巖心加工技術，提高巖心加工品位，使巖心制備更科學，更完備將是百年油田勘探開發的需要。

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[2]顧介夫.巖心傾角卡尺及其使用方法[J].化工礦產地質，1980.

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