一種用于滲透率測定的標準物質、制備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于滲透率測定的標準物質、制備方法及其應用，屬于油氣地質領域。
【背景技術】
[0002]巖樣氣體滲透率測定是油氣地質研究工作中的一項基礎工作。在實驗室，巖樣氣體滲透率的測定一般利用基于達西定律的滲透率測定儀進行。在滲透率儀應用過程中，為保證測定結果的可靠性和準確性，通常要對儀器的穩定性和準確性進行檢查和校驗，校驗和檢查一般利用一組具有滲透率標稱值的標準物質(標準樣品)進行，當完成一組標準樣品滲透率測定之后，與其標稱值進行比較即可判斷儀器是否處于正常狀態。當前，在油氣地質領域應用的氣體滲透率標準樣品由不銹鋼制成，為避免空氣中水分對標準樣微孔的影響，一般須密封干燥保存。
[0003]隨著油氣地質研究工作的不斷發展，滲透率測定的對象和測試條件等發生了很大的變化。滲透率測定對象已經由砂巖、含泥砂巖等儲層樣品，擴展到了巖性致密、滲透性差的泥巖、頁巖等巖石樣品；測試條件由施加較小圍壓(1.5MPa左右)擴展到施加幾十MPa圍壓，在此條件下，巖樣的氣體滲透率急劇下降，甚至達到I X 1-5XlO-3 μ m2。這就需要滲透率更小的標準物質(標準樣品)對儀器的工作狀態進行檢查和校驗。
[0004]但從目前銷售和實驗室使用的標準物質(標準樣品)來看，大多為由不銹鋼制作的標準樣品，滲透率下限較高，滲透率最小的也達到0.1?0.4Χ10_3μπι2。難以滿足巖樣氣體滲透率測定儀檢查校驗的需要。
[0005]為了研究工作的需要，眾多研究者開展了人造巖心研究。李芳芳等(2013，科學技術與工程，第13卷第3期)開展了大尺寸石英砂環氧樹脂膠結人造巖心制備技術研究與應用，從滲透率、孔隙結構、潤濕性控制、粘土礦物添加等方面研究了大尺寸人造巖心的制作工藝，并研究了石英砂粒度中值、加壓強度、膠粘劑用量、粘土礦物含量等對人造巖心滲透率和孔隙度的影響，制作了與某油藏物性相似的大尺寸石英砂環氧樹脂膠結人造巖心，滲透率平均為31.05 X 10_3 μ m2。賈立武(1995，特種油氣藏，第2卷，第4期)研制了低滲透人造巖心，選擇三個粒級的石英砂、紅色膨潤土和親油材料做為原料，制作滲透率期望值I?10 X 10_3 μ m2的人造巖心，用于鹽敏實驗。于寶等(2006，大慶石油學院學報，第30卷，第4期)開展了混合泥質砂巖人造巖心的設計和制作，采用不同粒級的石英砂、分散粘土、層狀粘土和膠結物為原料，經過裝模壓實(41.4MPa)、加溫(60-130°C)定型等工藝制作了人造巖心，從其實驗數據看，滲透率最低為300 X 10_3 μ m2。梁萬林(2008，石油儀器，第22卷，第2期)公開了人造巖心制備技術，從人造巖心結構、成分、配方、工藝等方面進行了研究，建立了石英砂粒度中值與滲透率的關系曲線、粘土礦物添加方法以及不同潤濕性人造巖心制備，并分析了石英砂粒徑的配比、溫度、壓力時間和膠結物含量對孔隙度和滲透率的影響。從其公開的數據來看，滲透率最低為300Χ10_3μπι2。皮彥夫(2010，科學技術與工程，第10卷，第28期)在“石英砂環氧樹脂膠結人造巖心的技術與應用” 一文中，介紹了石英砂環氧樹脂膠結人造巖心制備關鍵技術以及人造巖心的應用，包括柱狀巖心、方形巖心、大尺寸巖心、圓形或環形人造巖心、裂縫和隔層等特殊要求的人造巖心。在“特殊人造巖心的類型及應用”(2010，科學技術與工程，第10卷，第31期)一文中，目前可以制備的巖心氣測滲透率已經可以達到1Χ10_3μπι2。李亞林等(2001，天然氣工業，第21卷，第4期)“巖石孔滲特性與地震波衰減、傳播速度的相互關系” 一文中，選用了用白剛玉加磷酸鋁在高溫下固結成型的人造巖心，其滲透率最小為62.159 X ΙΟ3 μ m2。
[0006]徐洪波等的專利(201210244221) “一種砂巖儲層低滲透人造巖心的制作方法”，公開了砂巖儲層低滲透人造巖心的制作方法。該制作方法如下:首先定量定粒徑稱取所需的礦物原料，充分混合均勻；然后將配制好的膠結劑與已混合好的礦物原料按比例配制充分混合均勻并過篩；在制作壓力26MPa條件下預壓0.5min，然后將預壓后的巖心經脫模后碾碎并再次過篩，采用分質分壓的制作方法，采用定模成型方法制作出人造巖心，在變溫、定時條件下烘干。據介紹該發明制作方法簡單、安全、便于操作，制作的人造巖心不僅具有天然巖心的孔隙特征和滲透特性，還具有天然巖心敏感特性、酸溶特性、封堵特性和傷害特性。
[0007]綜合上述,現有滲透率的標準物質(標準樣品)以及公開的文獻中尚沒有滿足特低滲巖樣滲透率測定要求的技術和方法。
【發明內容】
[0008]針對當前滲透率標準樣品的滲透率下限高，不能滿足超低滲樣品測定儀檢查校驗的問題，本發明的目的之一是提供一種具有較低滲透率的標準物質。
[0009]本發明的又一目的是提供所述標準物質的制備方法。
[0010]本發明的再一目的是提供所述標準物質的在滲透率測試中的應用。
[0011]本發明提供的一種用于滲透率測定的標準物質，其原料包括紫砂泥。
[0012]優選所述原料包括紫砂泥、石英砂和滑石粉，更優選包括以重量份數計的紫砂泥90-95份,石英砂5_10份，以及滑石粉2_4份。
[0013]其中，所述紫砂泥取自紫砂原礦，經露天風化、粉碎、加水攪拌、沉淀、濾水及抽真空得到。所述紫砂原礦的主要化學成份為S12 (60%左右)、Fe203 (9%左右)、A1203 (25%左右)，和其它少量的Ca0、Mg0、K20、Na20、Li02、Ti02等。紫砂原礦的礦物以片狀晶體平鋪層疊形成，晶體間形成的孔隙細小，具有良好的工藝特性。
[0014]所述紫砂泥在山東、廣東、江蘇、四川等地均有出產，就近選取使用宜興紫砂泥。
[0015]在本發明的一個具體實施例中，選取粒徑小于等于40目的紫砂泥做為滲透率標準物質的主料，選取石英砂和滑石粉為輔料。優選所述石英砂的粒徑小于等于40目，所述滑石粉的粒徑為200-300目。
[0016]所述石英砂的主要成分為S12，作用為與滑石