本發明涉及采礦技術領域，尤其涉及一種縫洞型碳酸鹽巖人工巖心及其3D打印方法。

背景技術：

縫洞型碳酸鹽巖油藏是一種以大型溶洞、溶洞通道和裂縫帶為儲集空間和流動空間的新類型碳酸鹽巖油藏。此類縫洞型油藏在全球具有廣泛的分布，其中發育的裂縫、溶蝕孔及洞穴是很好的油氣聚集區及油氣的流動通道，但由于縫洞系統發育的復雜性造成儲層非均質強，現有的實驗手段存在受試樣尺寸影響大、試樣代表性不佳等局限性，無法滿足實驗室對縫洞型碳酸鹽巖儲層物性特征與儲層改造的研究。由于人工取芯作業費用高，取芯量極其有限，而且縫洞型碳酸鹽巖非均質性強，對常規對巖心進行分析難以得到對儲層性質的綜合認識，對儲層流體流動、儲層力學性質、儲層改造的研究更為局限，不具有代表性。因此，實驗室研究縫洞型碳酸鹽巖需要制備出更符合儲層實際的人工巖心。

目前，縫洞型碳酸鹽巖人工巖心制作方法主要為在碳酸鹽巖或碳酸鈣粉末中加入人工刻畫或制備的溶洞、裂縫、孔隙，再加入一定的膠結物壓制而成，該類方法中的溶洞、裂縫、孔隙的大小與相互配置關系由人工決定，無法反映實際儲層中縫洞系統的隨機性、復雜性，所得到的人工巖心強度也難以滿足高壓實驗或酸化壓裂實驗。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的實施例提供滿足力學強度要求、符合真實縫洞系統特征的縫洞型碳酸鹽巖人工巖心及其3D打印方法。

本發明的實施例提供一種縫洞型碳酸鹽巖人工巖心，由以下原料制成：縫洞鑄體、碳酸鹽粉末和粘結劑；所述縫洞鑄體為實地選取的縫洞型碳酸鹽巖通過熔鑄在縫洞系統中注入環氧樹脂得到的模型。

進一步，所述碳酸鹽粉末碳酸鈣粉末和碳酸鎂粉末，所述碳酸鈣和碳酸鎂的質量比為5-6:1，所述碳酸鹽粉末的粒度為200～400目。

進一步，所述粘結劑為去離子水。

一種縫洞型碳酸鹽巖人工巖心的3D打印方法，包括以下步驟：

(1)選取縫洞鑄體，并將縫洞鑄體進行3D掃描，得到縫洞鑄體中縫洞系統的3D數據；

(2)設定人工巖心的形狀和尺寸得到一三維體，將步驟(1)得到的縫洞系統的3D數據導入三維體中，將三維體的3D數據去除縫洞系統的3D數據，即得到人工巖心骨架的3D數據；

(3)將步驟(2)得到的人工巖心骨架的3D數據進行3D打印，即得到縫洞型碳酸鹽巖人工巖心。

進一步，所述步驟(2)中，人工巖心的形狀為立方體或圓柱體，所述人工巖心為立方體時，人工巖心的尺寸為0.2m×0.2m×0.2m-1m×1m×1m；所述人工巖心為圓柱體時，人工巖心的直徑為0.02-1m，人工巖心的高為0.05-1m。

進一步，所述步驟(3)中，人工巖心骨架的3D數據采用選擇性激光燒結法進行3D打印。

進一步，所述3D打印的打印材料為碳酸鹽。

進一步，所述3D打印的粘結劑為去離子水。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明的縫洞型碳酸鹽巖人工巖心依托于真實的縫洞系統鑄體，具有符合儲層實際的孔隙、溶洞、裂縫發育特征及配置模式，有利于研究真實儲層的物性差異及流體流動規律；本發明得到的縫洞型碳酸鹽巖巖心具有一定的強度，可滿足后續測試要求；本發明的3D打印可實現相同縫洞系統碳酸鹽巖的無限復制，可用于酸化壓裂等儲層改造措施的試驗，實現改造效果的對比與定量評價。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合實施例對本發明實施方式作進一步地描述。

實施例1

本發明的實施例提供了一種縫洞型碳酸鹽巖人工巖心，由以下原料制成：縫洞鑄體、碳酸鹽粉末和粘結劑；所述縫洞鑄體為實地選取的縫洞型碳酸鹽巖通過熔鑄在縫洞系統中注入環氧樹脂得到的模型，因此縫洞鑄體具有至少兩種材料，3D掃描時可以進行區分。在一實施例中，碳酸鹽粉末碳酸鈣粉末和碳酸鎂粉末，碳酸鈣和碳酸鎂的質量比為5-6:1，碳酸鹽粉末的粒度為200～400目；粘結劑為去離子水。

一種縫洞型碳酸鹽巖人工巖心的3D打印方法，包括以下步驟：

(1)選取縫洞鑄體，并將縫洞鑄體進行3D掃描，得到縫洞鑄體中縫洞系統的3D數據，即被注入縫洞型碳酸鹽巖中的環氧樹脂的形狀、尺寸等數據；在一實施例中，選取孔隙、溶洞、裂縫均發育，以孔隙-溶洞為主的縫洞鑄體；

(2)設定人工巖心的形狀和尺寸得到一三維體，將步驟(1)得到的縫洞系統的3D數據導入三維體中，將三維體的3D數據去除縫洞系統的3D數據，即得到人工巖心骨架的3D數據；

人工巖心的形狀為立方體，人工巖心的尺寸為1m×1m×1m；

(3)將步驟(2)得到的人工巖心骨架的3D數據采用選擇性激光燒結法進行3D打印，3D打印的打印材料為碳酸鹽，3D打印的粘結劑為去離子水，即得到縫洞型碳酸鹽巖人工巖心。

實施例2

實施例2與實施例1的區別在于，選取溶洞、裂縫均發育，孔隙不發育的縫洞鑄體，人工巖心的形狀為立方體，人工巖心的尺寸為0.5m×0.5m×0.5m，余則與實施例1基本相同。

實施例3

實施例3與實施例1的區別在于，選取孔隙、裂縫發育，溶洞不發育的縫洞鑄體，人工巖心的形狀為圓柱體，人工巖心的直徑為0.1m，高為1m，余則與實施例1基本相同。

本發明的縫洞型碳酸鹽巖人工巖心依托于真實的縫洞系統鑄體，具有符合儲層實際的孔隙、溶洞、裂縫發育特征及配置模式，有利于研究真實儲層的物性差異及流體流動規律；本發明得到的縫洞型碳酸鹽巖巖心具有一定的強度，可滿足后續測試要求；本發明可實現相同縫洞系統碳酸鹽巖的無限復制，可用于酸化壓裂等儲層改造措施的試驗，實現改造效果的對比與定量評價。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結合。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。