[发明专利]一种模拟致密油藏微观模型制作方法

说明书

本发明提供了一种模拟致密油藏微观模型制作方法，包括：清洗硅片，将清洗后的硅片进行修饰、甩胶；对甩胶后的硅片进行曝光、显影，将油藏模型的孔隙图案转移到硅片上；在硅片上孔喉图形键合纳米管的位置进行刻槽形成硅片槽；对刻槽后的硅片进行修饰，将纳米管放置于所述硅片槽内；将PDMS材料浇铸到硅片并进行干燥、冷却，得到PDMS模型；将PDMS模型与PDMS盖片进行键合，获得微观油藏模型。本发明的方法结合微流控模型材料和纳米圆管材料的优势，提供一种能够稳定、容易润湿改性的新型微观油藏模型。

技术领域

本发明涉及油气开发技术，具体的讲是一种模拟致密油藏微观模型制作方法。

背景技术

随着世界油气需求的持续增长以及常规油气资源开发难度的不断加大，具有较大潜力的非常规油气资源是世界石油工业的必然趋势。致密油气资源作为非常规油气资源中的一员，其低孔低渗特征非常明显，北美致密油储集层孔隙度10％-13％，中国致密油孔隙度一般小于10％、渗透率一般小于0.1×10^-3μm²。

致密油储层孔喉比较大，渗透率主要受到喉道尺寸的限制而不是孔，且其渗流规律偏移传统理论，出现非线性渗流特征。流固相互作用对流动的影响不可忽略不计，流体流动的喉道内存在流体边界层，其粘度、机械强度不同于体相流体。边界层的厚度受到流体的极性、粘度、孔喉半径等因素影响较大，目前没有通过实验测定边界层性质，也没有得出边界层厚度与流动之间的定量关系。微纳米级别孔喉连通储层体系导致了强大的毛管压力，且油藏的混合润湿性会对毛管力方向产生影响，使得问题更为复杂。对于致密油藏，由于原油聚集于渗透率小于0.1mD的岩石孔隙结构中，其经济与高效的开发需要依靠水平钻井与多级水力压裂技术。在对水平井进行水力压裂作业时，数以万方的压裂液以高排量被泵入地层，以创造人工裂缝网络而增大致密油藏的泄流面积，通过压裂作业和焖井处理能够将储层的原油置换出来。但其开发过程中的置换采油现象的机理尚不明确，受到了越来越多的重视。

现有技术中，针对致密储层置换采油的相关研究主要以实验室岩心为研究对象。常规实验方法难以直观的呈现出流体在微纳尺度的喉道中的流动行为，而旨在直观认识岩心内部的渗流机理的核磁共振方法和CT扫描方法通过核磁共振信号和X射线衰减值来分析致密孔喉中多种力作用得到的实验结果，显然无法定量计算出边界层效应与流体和流动的关系以及微纳尺度喉道毛管力在置换采油中发挥的作用，且无法避免地受到实验岩心差异而带来的误差。另外，致密岩心实验周期可能长达数月时效性差，实验结果误差大导致机理认识不清。通过微流控技术，能够将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米的模型上，在微纳米尺度空间对流体进行操作。其实验过程消耗量小、试验速度快、安全性高、热量质量传递速率高且直观可视化等优势已经得到学术界和产业界的认可。但使用微流控技术设计的微型油藏模型在研究致密储层过程中，暴露出巨大的问题，即微流控模型通道储存无法有效的达到纳米尺度。石油工程领域微流控模型常用的4种材料分别是硅、玻璃、PDMS (Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)与PMMA(Polymethylmecrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。硅材料可实现纳米尺度的通道，但润湿性控制较难，键合强度差无法达到纳通道驱替压力要求，且造价昂贵，制作成本极高；玻璃材料通过现有的湿法刻蚀、干法刻蚀无法达到纳米尺度级别，另外玻璃和硅质地较硬且脆性大，无法很好的与纳米圆管键合在一起。PDMS与PMMA聚合物材料，虽可形成纳米通道，但润湿改性难，材料本身稳定性差，遇油容易膨胀，质地较软导致通道容易闭合，实验误差较大。

发明内容

为了使微观油藏模型能够达到致密油藏中的喉道尺度，从而研究纳米级喉道特有的边界层效应，渗吸置换以及评价增强致密储层渗吸过程的纳米乳液或表活剂等，结合微流控模型材料和纳米圆管材料的优势，提供一种能够稳定、容易润湿改性的新型微观油藏模型，本发明提供一种模拟致密油藏微观模型制作方法，方法包括：

清洗硅片，将清洗后的硅片进行修饰、甩胶；

对甩胶后的硅片进行曝光、显影，将油藏模型的孔隙图案转移到硅片上；