1.本发明涉及油气井工程技术领域，具体涉及一种纹层状页岩人造岩心制备方法。

背景技术：

2.岩石的力学参数是钻井、压裂等作业设计的重要依据。一般通过监测岩石样品在压缩破坏过程中的应力和应变关系，得到岩石的力学参数，因为岩石的力学性质受温度、压力、流体等多种因素的综合影响，所以为了探究不同因素对岩石力学性质的影响，通常需要做大量的实验，需要较多的岩石样品。3.而实验中的岩石样品获得主要通过井下取芯工艺从地层中获得岩心；或者用研究层位在地面上的露头岩心代替；或者通过人造岩心代替。在实际应用过程中，井下取芯存在取芯困难、取芯率低、取芯成本高的问题，露头岩心因风化等地面因素影响而与井下岩石力学性质相差较大，因此通过不同手段造出的人造岩心是研究岩石力学性质的常用样品来源。4.岩体各向异性是指岩体的性质随方向而异的特性，页岩因层理结构的存在，其力学各向异性是描述岩石力学性质中不可忽视的特征。我国页岩油储层中有一类纹层状页岩，页岩基质中夹杂粉砂质、凝灰质或泥质纹层，岩石呈现深、浅色相间的水平纹层状。纹层状页岩的结构与非纹层状页岩有着明显的区别，纹层的存在导致岩石的组分复杂、各向异性强，其中纹层的发育特征是人造岩心必须考虑的因素。5.专利号为cn106769313b的专利公开了一种页岩岩心的制备方法，可以制备出低孔、低渗且含有纳米级孔隙页岩岩心的方法；专利申请号为cn106908292a的专利公开了一种泥页岩岩心的制备方法，可以制备出用于150℃压力传递实验的岩心；专利申请号为cn104034563a的专利公开了一种制备节理性页岩的人造岩心方法，采用该方法制备的岩心能够相对准确地模拟出节理性页岩岩石的层理面。6.但上述方法制备的岩心均不适用于研究纹层状页岩的力学性质，上述三个专利方法在制备页岩时，都把岩石看成一种或多种成分的均匀混合体，没有考虑的岩石中的基质和纹层在矿物组成上的差异；也无法体现纹层状页岩中纹层厚度、密度、产状等特征的差异，不适用于研究纹层状页岩的岩石强度各项异性；并且三轴力学试样规格一般为直径25mm、高度50mm的圆柱体，上述制备的样品不适用于岩石三轴力学实验。综上所述，本发明提出了一种纹层状页岩人造岩心制备方法。

技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提供一种纹层状页岩人造岩心制备方法,本发明方法制造出的页岩岩心中有明显的纹层状结构；还可以制造出纹层密度、厚度和产状等不同的样品；同时制备的样品可直用于三轴力学实验。8.本发明采用下述的技术方案：9.一种纹层状页岩人造岩心制备方法方法，包括以下步骤：10.步骤1：获取井下岩心，常规手段获取岩心；11.步骤2：扫描测量岩心中纹层发育特征，得到纹层的占比、单层厚度、密度和产状特征，通过扫描获得岩心的数据和特征；12.步骤3：分析岩石基质和纹层的矿物含量，通过检测确定各物质含量；13.步骤4：通过李氏瓶法测量岩石基质和纹层矿物密度，检测密度，收集数据，方便后续计算；14.步骤5：根据岩石的矿物组成、密度和纹层的发育特征配比制备岩心原料，按照检测的含量配比；15.步骤6：根据研究所需要的不同纹层角度，在装置中对样品进行压制，通过检测数据进行还原配比。16.进一步的，所述步骤1中取下1m的全直径岩心，并记录岩心所处深度的有效应力，取下1m的全直径岩心是为了方便后续纹层条数的计算，记录取下的岩心所处深度的有效应力是为了方便确定后续压制岩心时使用的压力。17.进一步的，所述步骤2中通过将全直径岩心纵向剖开，通过纵向剖面划分出基质和纹层的边界，把页岩基质和纹层的交界面当做平面，记录纹层的平均厚度和纹层之间的平均间隔距离，记录1m全直径岩心中的纹层条数为n条，通过计算规格岩心柱样品中的纹层条数，进一步确定拟压制样品中岩石基质原料和纹层原料之间的位置关系。18.进一步的，所述步骤3中通过分离岩石基质和纹层部分，打磨成岩粉，再进行x衍射实验，确定矿物含量，将岩石基质和纹层部分分别打磨后分别记录含量。19.进一步的，所述步骤4中通过密度瓶测量页岩基质和纹层岩石颗粒的密度；通过密度瓶测量密度，方便后续进行质量的计算。20.进一步的，所述步骤5中分析出的页岩基质和纹层中的矿物种类和含量配置人造岩心矿物颗粒，通过收集的数据准备各类矿物，按照含量配置出矿物颗粒。21.进一步的，所述步骤6中计算人造岩心样品中含有纹层条数：[0022][0023]当是n1非整数时，n1采用进一法取值，再根据纹层的厚度和间距计算出不同基质段的体积和不同纹层的体积，根据基质和纹层密度可以得到不同基质段的质量和不同纹层的质量，最后通过参数进行装载；其中纹层与圆柱样品端面的夹角θ可根据实验需要进行取值，也可以通过检测进行取值，取值范围为0°～62°。[0024]进一步的，所述纹层的平均厚度或纹层之间的平均间隔距离大于等于20mm，则把该纹层或基质层平均分两层进行压制，第一层采用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制10分钟，第二层则是与另一种岩性相接触的层，用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制2小时，分层压制，提高压制的准确性。[0025]进一步的，所述纹层的平均厚度或纹层之间的平均间隔距离小于20mm，用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制2小时。[0026]本发明的有益效果是：[0027]本发明制备出的样品可以准确反应出页岩中纹层结构的特点，其中纹层的角度、纹层的密集程度、纹层的单层厚度以及纹层之间的间隔等参数都可以调整，适用于探究多因素变化对纹层状页岩岩石力学性质的影响研究；并且制备装置结构简单，接入一般的压缩机上即可实现样品的制备，不需复杂的压力加载系统；同时可以多块岩性样品，同组的样品矿物组成、纹层结构、温度、压力等制作环境一致，减少了同组样品之间的差异，提高实验的精度。附图说明[0028]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。[0029]图1为本发明流程示意图；[0030]图2为本发明模型结构示意图；[0031]图3为本发明装置下底板结构示意图；[0032]图4为本发明装置下底板剖视图；[0033]图5为本发明装置结构示意图；[0034]图6为本发明装置岩心装载装置结构示意图；[0035]图7为本发明装置结构示意图；[0036]1-上顶板、2-垫片、3-加压探头、4-岩心装载装置、5-下底板、6-岩心装载壳体、7-岩心装载壳体外箍、8-外箍螺母。具体实施方式[0037]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0038]如图1至图7所示，本发明提供一种技术方案：一种纹层状页岩人造岩心制备方法，包括有以下步骤：[0039]步骤1：取井下长度为1m的全直径岩心，通过地质资料得到岩心所处深度的有效应力为p；[0040]步骤2：将全直径岩心纵向剖开，通过纵向剖面划分出基质和纹层的边界，把页岩基质和纹层的交界面当做平面，统计得出纹层的平均厚度l’和纹层之间的平均间隔距离l，统计1m全直径岩心中的纹层条数为n条；[0041]步骤3：分离岩石基质和纹层部分，打磨成岩粉，通过x衍射实验，确定井下岩心中页岩基质和纹层中岩石的矿物组分；[0042]步骤4：通过密度瓶测量页岩基质和纹层岩石颗粒的密度分别为ρ1和ρ2；[0043]步骤5：计算制备直径为25mm、高度为50mm的圆柱体人造岩心中含有的纹层数量，设纹层与圆柱样品端面的夹角为θ，纹层与圆柱样品端面的夹角θ可根据实验需要进行取值，也可以通过检测全直径岩心进行取值，取值范围为0°～62°；则制备纹层角度为θ的样品中含有n1条纹层，n1的计算公式为：[0044][0045]当n1是非整数时，n1采用进一法取值；[0046]根据岩心中的纹层数量n1、纹层角度θ、纹层的平均厚度l’和纹层之间的平均间隔距离l，计算制备人造岩心是每部分的体积，根据纹层的厚度和间距计算出不同基质段的体积为v1、v2、v3、v4，不同纹层的体积为v’1、v’2、v’3，根据测量的基质和纹层密度可以得到不同基质段的质量为m1＝ρ1v1、m2＝ρ1v2、m3＝ρ1v3、m4＝ρ1v4，不同纹层的质量为m1’＝ρ2v’1、m2’＝ρ2v’2、m3’＝ρ2v’3。[0047]为了防止应力集中，在压制岩心时，当l或l’大于等于20mm，则把该纹层或基质层平均分2层进行压制，第一层采用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制10分钟，第二层即是与另一种岩性相接触的层，用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制2小时；当纹层的平均厚度或纹层之间的平均间隔距离小于20mm，用岩心所处深度的有效应力的1.2/cosθ倍进行压制2小时。[0048]本发明中使用到一种纹层状页岩制备装置，装置设有下底板5和上顶板1，所述上顶板1和下底板5均是直径为160mm的圆盘，上顶板1和下底板5之间设有岩心装载装置4，所述岩心装载装置4包括岩心装载壳体6，所述岩心装载壳体6外设有岩心装载壳体外箍7和外箍螺母8固定，所述上顶板1和下底板5上均匀分布6个与岩心装载壳体6外径一致的圆柱槽，所述上顶板1的圆柱槽上设有6个加压探头3，所述加压探头3下端设有夹角θ，所述加压探头3和上顶板1之间设有垫片2。[0049]步骤6：计算好岩心参数后，称取质量为m1的页岩基质颗粒，放置在岩心装载壳体6底部，岩心装载壳体6倾斜θ角并铺平岩石颗粒，然后从顶部未密封处放进加压探头3，加压探头3底部与堆积的颗粒贴合，并把装有岩心颗粒的岩心装载壳体6插入下底板5的凹槽内。[0050]再在下底板5上用同样的方法安装另外5个岩心装载壳体6，调整上顶板1凹槽对准加压探头3；把整个装置放在单轴压缩机上，用岩心所处深度的有效应力的1.2倍进行压制2小时，压制时间到后，卸载取出加压探头3和岩心装载壳体6；根据每次样品的岩性和质量分层压制样品，再重复上述步骤安装每层的页岩基质或纹层部分，直到在垂直放置岩心装载壳体6时，内部样品垂直高度的最小值大于50mm。[0051]最后卸下岩心装载壳体外箍7，取出压制的样品，通过切割仪切割样品长度至50mm，即可得到6块直径25mm、高度50mm的圆柱体样品，同时制作6块矿物组成、纹层结构、温度、压力等制作环境一致的样品，减少了同组样品之间的差异，在设置对照组和控制变量研究中能提高精度，有利于广泛使用；同时本发明可以准确反应出页岩中纹层结构的特点。[0052]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。