[发明专利]微观驱油用三维玻璃多孔介质模型及制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于模拟岩心的多孔介质模型以及这种模型的制造方法，尤其是涉及一种油田上用于完成微观驱油试验的多孔介质模型以及制造方法。

背景技术：

石油资源的有限性和其在经济发展中的重要作用，越来越成为各国经济发展的重要制约因素。目前，我国的大部分油田都已经进入了高含水开发后期，已经绝大多数开始采用聚合物驱油。在大多数的情况下，工程技术人员需要预先估算聚合物驱油的采收率以及确定各种驱油方法的驱油机理和了解油、气、水及其他流体的驱动过程。因为这种估算通常都是在未实际进行聚合物合物驱油的条件下进行的，所以往往都要依靠人造岩心模型或天然采样岩心进行试验后取得。但在经过大量的试验后发现：通过人造岩心模型上所得到的数据与实际的聚合物驱油采收率数据相比，误差极大，分析其原因，是人造岩心模型难以精确模拟实际岩心状态的缘故导致。如果采用天然采样岩心进行试验，虽然在数据的准确度上有所提高，但是因为观察不到微观驱油过程，无法搞清各种驱油方法的驱油机理，以及无法观察到油、气、水及其他流体的驱动过程，所以同样难以满足目前油田开发的需要。

发明内容：

为了解决现有微观驱油用岩心模型在进行微观驱油试验时不能同时确保高仿真度和整个驱油过程可视的问题，本发明提供一种微观驱油用三维玻璃多孔介质模型以及专门制造这种模型的方法，应用这种模型后，不但可以精确模拟实际岩心状态从而准确估算出聚合物驱油采收率数据，而且可以使整个微观驱油过程被清楚的观察到，非常便于搞清各种驱油方法的驱油机理，具有较大的实用性，并且可以广泛应用于其它微观驱油的科学实验中。

本发明的技术方案是：该种微观驱油用三维玻璃多孔介质模型，包括由玻璃材料构成的基体，为实现模型的三维可视性与高仿真度，要求所述基体的数量至少为三个，当然可以根据实际岩心情况增加若干层，要保证这若干个基体之间紧密粘合。其中，最上层的基体称为顶层基体，最下层基体称为底层基体，两层之间的基体称为中间层基体。在所述底层基体与若干个中间层基体的上表面均蚀刻有岩心平面孔隙通道，此外，在所述中间层基体上若干大孔隙处开有贯穿本层基体的若干喉道，当然，为保证整个模型内的微观孔隙通道具有饱和流体的能力，要使得每个喉道必须同时与本层以及下一层孔隙通道的大孔隙相通。在所述模型上开有一个液流注入孔道和一个液流流出孔道，此两孔道分别与底层基体和第一中间层基体上的一个较大的岩心平面孔隙通道相连通，液体由液流注入孔道流入，流经整个模型内的微观孔隙通道后，经液流流出孔道流出。

为保证上下两层被紧密粘合后封闭，要在所述顶层基体的下表面，底层基体、中间层基体的上表面的外缘各留有一个封隔区，对这个封隔区在加工时不刻蚀，用于作为粘合的接触面，以此封隔刻蚀后的岩心平面孔隙通道。

专门用于制作上述微观驱油用三维玻璃多孔介质模型的方法为：

①按照取芯得到的天然岩心平面孔隙图像在玻璃表面蚀刻出岩心平面孔隙通道；

②采用高能量飞秒激光双光子微细加工技术在较大的本层平面孔隙通道处将玻璃片蚀穿，形成垂向贯通玻璃片的喉道，所选喉道位置需同时与下层玻璃上较大的平面孔隙通道位置相对应；

③按照岩心分层剖面顺序取若干既有岩心平面孔隙通道又有垂向贯通喉道的玻璃片作为中间层基体，取一片未加工的玻璃片作为顶层基体，取一片仅有岩心平面孔隙通道的玻璃片作为底层基体；

④在所述底层基体和第一中间层基体上各选一层分别刻蚀出液流注入孔道和液流流出孔道，此两孔道各自至少与底层基体或中间层基体上一个较大的岩心平面孔隙通道相连通；

⑤将上述顶层基体、中间层基体以及底层基体蚀孔位置对正后粘合。

对于上面所述的步骤②可以按照如下方式作为优选例来完成：

首先，在玻璃片表面建立掩膜，具体是通过顺序进行清洗、烘干、双面镀铬膜、双面涂光刻胶、前烘，以及利用光刻机将取芯得到的天然岩心平面孔隙图像通过照相转移到光刻胶上，而后按光刻胶上的阴影图案对玻璃进行光刻等步骤完成；

其次，坚膜；

再次，用铬腐蚀液腐蚀光刻图形上的铬；

最后，采用氢氟酸缓冲液作为刻蚀液，将建立起掩膜的玻璃片放入刻蚀液中，腐蚀一段时间后将玻璃片拿出，洗净刻蚀液残余，在高温水浴锅中放置一段时间后将玻璃片上掩膜去掉。