本發明涉及地球物理勘探，進一步地說，是涉及一種縱向非均質性地層模擬物理模型及其制備方法。

背景技術：

1、縱向非均質性在多數陸相沉積中都常有發生，但以往的研究更多關注的是儲層尺度的非均質性特征。隨著陸相頁巖勘探開發的不斷突破，發現其廣泛發育的薄夾層是縱向非均質性產生的關鍵因素。薄夾層的廣泛發育對于地質甜點和工程甜點預測都有重要意義，因為發育一定程度薄夾層的陸相頁巖是主要的有利巖相，但從工程角度上來說，富含薄夾層的頁巖段又會產生應力格擋效應，導致水力壓裂時裂縫起裂和延伸困難。因此，對薄夾層引起的地震響應特征開展研究對于陸相頁巖甜點預測具有重要意義。

2、地震物理模擬是將野外地質構造和地質體在實驗室中按比例縮小制成地質模型，并用超聲波等模擬地震波，對野外地震勘探進行正演模擬的方法。上世紀五十年代，隨著超聲波技術的發展，地震模擬實驗系統開始建立起來。美國和蘇聯先后利用超聲波技術成功進行了地震實驗，隨后，我國也逐步建立起了自己的地震模擬實驗室。隨著石油天然氣勘探開發工作的不斷深入，所面臨的勘探對象以及開發環境越來越復雜，勘探難度越來越大，對勘探結果的精細化要求越來越高，意味著對物理模型制備工藝也有了更高的要求。

3、陸相頁巖發育薄夾層的縱向非均質性地層，模擬材料主體包括頁巖儲層和薄夾層兩個部分。針對的目標模型按照1:10000的比例縮小之后尺度只有十幾到幾十微米，因此薄夾層的模擬材料還要求可做微米厚度的薄層。可滿足該尺度的模擬材料包括銅箔、鋁箔等，而上述材料在模型的制作過程中極易受固化放熱影響產生褶皺變形，從而降低研究結果的準確度。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發明提供了一種縱向非均質性地層模擬物理模型及其制備方法。本發明在環氧樹脂中嵌入金屬箔片模擬縱向非均質性地層，本發明提供的物理模型的制備方法避免了金屬箔片受固化放熱影響而產生褶皺變形，提高了對陸相頁巖發育薄夾層的縱向非均質性地層的地震響應。

2、首先，本發明的目的之一是提供一種縱向非均質性地層模擬物理模型。

3、具體地，所述物理模型是由包括由均質性模擬材料制備的地層和金屬箔片材料制得，其中，金屬箔片嵌于地層內。

4、進一步地，所述均質性模擬材料包括以下組分，各組分按重量份計為：

5、環氧樹脂?100重量份；

6、固化劑?40～60重量份。

7、優選地，各組分按重量份計為：

8、環氧樹脂?100重量份；

9、固化劑?45～55重量份。

10、優選地，環氧樹脂為雙酚a型液體環氧樹脂；其中，雙酚a型液體環氧樹脂的環氧當量為184～195g/mol；粘度為10000～16000mpas(25℃)。

11、優選地，環氧固化劑為r-2269型固化劑、r-2216型固化劑中的一種；r-2269型固化劑、r-2216型固化劑可采用市售產品。

12、優選地，金屬箔片材料為銀、銅、鈦、錫、金、鋅、鋁中的一種。

13、其次，本發明的目的之二是提供本發明目的之一的縱向非均質性地層模擬物理模型的制備方法。

14、具體地，所述方法包括以下步驟：

15、步驟一將環氧樹脂、固化劑混合，除去流體中的氣泡，得到均質性模擬材料。

16、步驟二、在模具內澆注第一層均質性模擬材料，待第一層均質性模擬材料固化后再澆注第二層均質性模擬材料；在液態的第二層均質性模擬材料的表面嵌入金屬箔片材料，待第二層均質性模擬材料固化后，在均質性模擬材料的表面澆注第三層均質性模擬材料。

17、步驟三、待均質性模擬材料完全固化后，拆除模具，得到物理模型。

18、更具體地，所述方法包括以下步驟：

19、步驟一、將模具制作好后，并在模具內涂抹一層硫化硅橡膠涂層，待涂層固化好后，將模具置于干燥通風處備用；將環氧樹脂、固化劑混合，攪拌均勻，除去流體中的氣泡，得到均質性模擬材料。

20、步驟二、在模具內澆注第一層均質性模擬材料，待第一層均質性模擬材料固化后再澆注第二層均質性模擬材料；在液態第二層均質性模擬材料的表面嵌入金屬箔片材料，待第二層均質性模擬材料固化后，在金屬箔片的表面澆注第三層均質性模擬材料。

21、步驟三、待均質性模擬材料完全固化后，拆除模具，得到物理模型。

22、優選地，在步驟一中，環氧樹脂需先在40～50℃下，預熱1h以上。預熱后的環氧樹脂的流動性更好。

23、優選地，金屬箔片材料的厚度為0.01～0.2mm；優選為0.05～0.1mm。

24、優選地，在步驟二中，第一層均質性模擬材料的澆注厚度為20～30mm。

25、優選地，在步驟二中，第二層均質性模擬材料的澆注厚度為1～2mm。

26、優選地，在步驟二中，第三層均質性模擬材料的澆注厚度為20～30mm。

27、相比于現有技術，本發明的有益效果為：

28、本發明以環氧樹脂模擬頁巖儲層，以金屬箔片模擬頁巖中發育的薄夾層，在環氧樹脂中平整嵌入金屬箔片模擬縱向非均質性地層，通過分層澆筑的工藝手段避免了薄夾層受固化放熱影響而產生褶皺變形，對陸相頁巖發育薄夾層的縱向非均質性地層地震響應特征研究奠定了基礎。

技術特征：

1.一種縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，所述模型是由包括由均質性模擬材料制備的地層和金屬箔片材料制得，所述金屬箔片嵌于所述地層內。

2.根據權利要求1所述的縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，所述均質模擬材料是由包括以下組分的原料制備而得，各組分按重量份計為：

3.根據權利要求2所述的縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，各組分按重量份計為：

4.根據權利要求1所述的縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，所述環氧樹脂為雙酚a型液體環氧樹脂。

5.根據權利要求1所述的縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，所述固化劑為r-2269型固化劑、r-2216型固化劑中的一種。

6.根據權利要求1所述的縱向非均質性地層模擬物理模型，其特征在于，所述金屬箔片材料為銀、銅、鈦、錫、金、鋅、鋁的一種。

7.一種如權利要求1～6任一所述的縱向非均質性地層模擬物理模型的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

8.根據權利要求7所述的縱向非均質性地層模擬物理模型的制備方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述環氧樹脂需先進行預熱處理；

9.根據權利要求7所述的縱向非均質性地層模擬物理模型的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，所述金屬箔片材料的厚度為0.01～0.2mm；優選為0.05～0.1mm。

10.根據權利要求7所述的縱向非均質性地層模擬物理模型的制備方法，其特征在于，在所述步驟二中，

技術總結
本發明提供了一種縱向非均質性地層模擬物理模型及其制備方法。本發明的物理模型是由包括由均質性模擬材料制備的地層和金屬箔片材料制得，并金屬箔片嵌于地層內。本發明提供的物理模型的制備方法避免了金屬箔片受固化放熱影響而產生褶皺變形，提高了對陸相頁巖發育薄夾層的縱向非均質性地層的地震響應。

技術研發人員：王瑩,劉衛華,沈琿,王輝明,司文朋,邢廷棟
受保護的技術使用者：中國石油化工股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28