基于热压的含干酪根页岩物理模型制作方法及页岩模型

摘要

本发明提供了一种基于热压的含干酪根页岩物理模型制作方法及页岩模型。该制作方法包括以下步骤：将硅微粉、方解石、伊利石及干酪根进行球磨混合，得到混合粉体；在混合粉体中加入粘结剂，混合均匀后，得到混合物料；将混合物料逐层铺放入热压模具中，并在每铺放一层混合物料后进行预压实处理，得到装有混合物料的模具；对装有混合物料的模具进行常温最终预压实处理后，再进行加热加压并保温保压处理，得到含干酪根的页岩物理模型。该制作方法是目前最接近天然页岩成岩环境及成岩机理的一种物理模型制作方法。本发明制作得到了各项岩石物理参数，力学特征，地震特性、微观结构以及成岩条件更加接近天然页岩的含干酪根页岩物理模型。

权利要求

1.一种基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法，其包括以下步骤：将硅微粉、方解石、伊利石及干酪根进行球磨混合，得到混合粉体；

在所述混合粉体中加入粘结剂，混合均匀后，得到混合物料；

将所述混合物料逐层铺放入热压模具中，并在每铺放一层混合物料后进行预压实处理，得到装有混合物料的模具；

对所述装有混合物料的模具进行常温最终预压实处理后，再进行加热加压并保温保压处理，得到含干酪根的页岩物理模型。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其中，以所述混合粉体的总重量为基准，所述硅微粉的含量为20％～60％，所述方解石的含量为1％～25％，所述伊利石的含量为15％～

50％，所述干酪根的含量为2％～15％；并且所述硅微粉的细度为3000～4000目，所述方解石的细度为3000～4000目，所述伊利石的细度为3000～4000目。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其还包括以下步骤：在所述硅微粉、方解石、伊利石及干酪根进行球磨混合前，先将它们经过脱水处理。

4.根据权利要求3所述的制作方法，其中，所述脱水处理是将所述硅微粉、方解石、伊利石及干酪根在40～60℃恒温箱中放置48h以上。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其中，所述球磨采用大、中、小三个尺寸的球磨珠的组合，大球磨珠的直径范围为15～20mm，中球磨珠的直径范围为10～15mm，小球磨珠的直径为5～10mm。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其中，所述大、中、小三个尺寸的球磨珠的个数比例为(10～20):(20～25):(80～100)。

7.根据权利要求5或6所述的制作方法，其中，所述球磨采用的球磨机的转速为350～

450r/min，球磨时间为36～48h。

8.根据权利要求1所述的制作方法，其中，所述混合粉体与所述粘结剂的重量比为10:1～10:2。

9.根据权利要求1所述的制作方法，其中，所述混合粉体和所述粘结剂的混合是采用手工碾磨过筛的方式，并且使重量99％以上的混合物料能够通过300目的筛子。

10.根据权利要求1所述的制作方法，其中，将所述混合物料逐层铺放入热压模具中的铺放次数为4-6次。

11.根据权利要求1所述的制作方法，其中，对所述装有混合物料的模具进行常温最终预压实处理是使所述混合物料承受5MPa～20MPa的压力，并保压0.4～1h。

12.根据权利要求1所述的制作方法，所述加热加压并保温保压处理过程中，所述混合物料承受的压力为100MPa～517.5MPa，加热的温度为100℃～250℃，保温保压的时间为

3600～5760min。

13.一种含干酪根的页岩物理模型，其是由权利要求1-12任一项所述的基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法所制作得到的。

14.根据权利要求13所述的含干酪根的页岩物理模型，其中，该含干酪根的页岩物理模型的密度大于2.0g/cc，孔隙度小于5％，渗透率小于0.1mD，纵波速度为2500m/s～4500m/s，快慢横波速度均为1500m/s～3000m/s，纵横波各向异性皆大于10％，并且该含干酪根的页岩物理模型在垂直层理和平行层理方向与天然页岩对应方向的微观结构近似，具有明显的成层性和/或层状堆叠结构，同时该含干酪根的页岩物理模型的干酪根的微观结构空间展布与天然页岩的干酪根类似。

说明书

基于热压的含干酪根页岩物理模型制作方法及页岩模型

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法以及该制作方法制作得到的页岩物理模型，属于油气勘探和开发的地球物理研究技术领域。

背景技术

[0002] 页岩(shale)是一种由粒径小于0.004mm的细粒碎屑、黏土矿物、有机质等组成的具有纹层与页理构造的沉积岩。页岩是地壳中最丰富的沉积岩石之一，在自然界中分布广泛，沉积岩中大约有75％以上为页岩。在产油盆地中，有机页岩是主要的烃源岩；常见的页岩类型有黑色页岩、碳质页岩、油页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩、砂质页岩等。几乎所有的类型的页岩都可以作为储层。在压实过程中，页岩的液体驱逐作用在油气运移中具有重要的作用；在油藏工程中，页岩可以作为流体壁垒；在地震数据中，页岩可以表现为地震反射体和导致地震波衰减。因此，针对页岩的研究对油气勘探和油藏管理都有很重要的意义。

[0003] 理论研究严重滞后于勘探生产实践以及一系列基础方面研究问题构成了制约中国页岩气开发的瓶颈，尤其是在我国页岩气勘探快速起步的今天，页岩基础岩石物理研究工作的系统展开对页岩气工业的发展具有极其重要的意义。然而，在实验室测试过程中会发现天然页岩样品较难获取。露头样品大多风化严重，加工较为困难；岩心样品数量少，获取难度更大；部分天然样品非均质性较强，测试数据难以用于理论研究；影响天然样品性质的因素较多，难以进行针对性的研究。由于实验中制样的困难，国内对作为通常油气储集层盖层的泥、页岩地震速度和各向异性的岩石物理数据研究仍不充足。物理模型试验是联系地质、地球物理和油藏工程等不同学科共同研究裂缝油气藏的纽带和桥梁。而其中最重要的一项工作就是制作出一套与天然页岩各方面属性都比较相近的物理模型。国内外对人工页岩的研究非常少，虽然后来出现采用常温条件下压结(冷压法)的工艺，将以高岭土作为粘土组分的混合物料压实成块，与天然页岩实际的成岩环境和成岩机理有着较大的出入，其中一个很大的问题冷压法不可能考虑到干酪根在成岩过程中所温度的变化。而考虑到干酪根对页岩的岩性及物性都具有显著的影响及对油气的生成也有最直接关联和至关重要的作用，忽视这一问题必将导致物理模型存在天然的缺陷，从而影响后续的分析及应用。

[0004] 因此，制作出成岩条件、微观结构、矿物成分、各向异性，孔隙度以及弹性参数等与实际岩石接近的页岩物理模型，仍是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法以及该制作方法制作得到的页岩物理模型。本发明提供的制作方法能够制作得到与天然页岩各方面都类似的人工页岩物理模型。

[0006] 为达到上述目的，本发明首先提供了一种基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法，其包括以下步骤：

[0007] 将硅微粉、方解石、伊利石及干酪根(包括I型干酪根、II型干酪根、III型干酪根等，可以由本领域技术人员根据需要进行选择)进行球磨混合，得到混合粉体；

[0008] 在所述混合粉体中加入粘结剂，混合均匀后，得到混合物料；

[0009] 将所述混合物料逐层铺放入热压模具中，并在每铺放一层混合物料后进行预压实处理(采用小压力)，得到装有混合物料的模具；

[0010] 对所述装有混合物料的模具进行常温最终预压实处理后，再进行加热加压并保温保压处理，得到含干酪根的页岩物理模型。

[0011] 在上述的制作方法中，优选地，以所述混合粉体的总重量为基准，所述硅微粉的含量为20％～60％，所述方解石的含量为1％～25％，所述伊利石的含量为15％～50％，所述干酪根的含量为2％～15％。

[0012] 在上述的制作方法中，优选地，所述硅微粉的细度为3000～4000目，所述方解石的细度为3000～4000目，所述伊利石的细度为3000～4000目。由于干酪根属于不定形状态，加热可能会发生熔解并重新定型，因此，对其细度不进行限定。

[0013] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的制作方法还包括以下步骤：在所述硅微粉、方解石、伊利石及干酪根等原材料进行球磨混合前，先将它们经过脱水处理。该脱水处理可以是将这些原材料在40～60℃恒温箱中放置48h以上。

[0014] 在上述的制作方法中，优选地，所述球磨采用大、中、小三个尺寸的球磨珠的组合。其中，大球磨珠的直径范围可以为15～20mm，中球磨珠的直径范围可以为10～15mm，小球磨珠的直径可以为5～10mm。并且，大、中、小三个尺寸的球磨珠的个数比例可以为(10～20):
(20～25):(80～100)，优选为14:23:84。此外，所述球磨采用的球磨机的转速可以为350～
450R/min，球磨时间可以为36～48h。

[0015] 在上述的制作方法中，优选地，所述混合粉体与所述粘结剂的重量比为10:1～10:2。更优选地，所述混合粉体与所述粘结剂的重量比为10:1。

[0016] 在上述的制作方法中，优选地，所述粘结剂包括YY4250A/B系列环氧粘结剂(盐城壹加壹电子材料有限公司)，该粘结剂能够起到塑造坯体的作用。更优选地，所述YY4250A/B系列环氧粘结剂的固化温度为130℃/2h～150℃/2h。尤为优选地，所述YY4250A/B系列环氧粘结剂中A胶比重为1.15g/cc，B胶比重为1.10g/cc。

[0017] 在上述的制作方法中，优选地，所述混合粉体和所述粘结剂的混合是采用手工碾磨过筛的方式，并且使99％(重量百分比)以上的混合物料能够通过300目的筛子。

[0018] 在上述的制作方法中，优选地，所述模具为清洗和/或擦拭干净并涂抹薄层凡士林和/或硅油的模具。

[0019] 在上述的制作方法中，优选地，将所述混合物料逐层铺放入热压模具中的铺放次数为4-6次。

[0020] 在上述的制作方法中，优选地，在每铺放一层混合物料后进行的预压实处理可以采用以下步骤进行：将混合物料平整地铺放入模具中后，放入压头，敲击压头顶面200～300下(可以使用橡胶锤猛力敲击)。

[0021] 在上述的制作方法中，优选地，对所述装有混合物料的模具进行常温最终预压实处理是使所述混合物料承受5MPa～20MPa的压力，并保压0.4～1h。

[0022] 在上述的制作方法中，优选地，所述加热加压并保温保压处理过程中，所述混合物料承受的压力为100MPa～517.5MPa，根据要求可以灵活选取压力值只要在上述范围内即可，加热的温度为100℃～250℃，根据要求可以灵活选取温度值只要在上述范围内即可，保温保压的时间为3600～5760min。

[0023] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的制作方法还包括以下步骤：将所述装有混合物料的模具进行加热加压并保温保压处理后，卸去压力并停止保温，然后将热压模具的温度调至37℃左右(例如34℃～40℃)并保温18-36h后，再对得到的页岩物理模型进行脱模，之后还可以进行边缘打磨光滑，并且可以通过切割钻柱等方式将其加工成所需要的形状和大小。

[0024] 此外，本发明还提供了一种含干酪根的页岩物理模型，其是通过上述基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法而制作得到的。

[0025] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述含干酪根的页岩物理模型的密度大于2.0g/cc，孔隙度小于5％，渗透率小于0.1mD，纵波速度为2500m/s～4500m/s(平行于层理方向的以及垂直于层理方向的纵波速度均在该范围内)，快慢横波速度均为1500m/s～3000m/s(平行于层理方向的以及垂直于层理方向的快、慢横波速度均在该范围内)，纵横波各向异性皆大于10％。

[0026] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述含干酪根的页岩物理模型在微观结构方面，垂直层理和平行层理方向与天然页岩对应方向的微观结构高度近似，能够观察到明显的成层性和/或层状堆叠结构，同时上述含干酪根的页岩物理模型的干酪根的微观结构空间展布与天然页岩的干酪根类似。

[0027] 本发明提供的基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法可以针对某一具体影响因素，制作理论化的合成样品，并且可以任意改变该影响因素的大小，制作出关于该影响因素连续变化的合成样品系列。本发明提供的制作方法以及通过该方法制备得到的人工页岩物理模型主要具有以下优点：(1)在微观结构方面(通过扫描电子显微镜观察)，本发明的页岩物理模型在垂直层理和平行层理方向与天然页岩对应方向的微观结构高度近似，能够观察到明显的成层性和/或层状堆叠结构，同时干酪根的微观结构空间展布与天然页岩的干酪根具有类似性；(2)在物理特性方面，本发明的页岩物理模型符合具有开采价值的天然页岩低孔隙度低渗透率的特性，本发明的人造含干酪根页岩物理模型的孔隙度小于5％，渗透率小于0.1mD；(3)在地震特性方面，本发明的页岩物理模型的纵波及快慢横波速度、密度与天然页岩对应参数近似，同时能够保证页岩的强各向异性特征，该页岩物理模型的纵波各向异性程度不低于10％，横波各向异性程度也不低于10％；(4)在机械特性方面，本发明的页岩物理模型的弹性模量、杨氏模量及泊松比与天然页岩的范围一致；(5)并且，该制作流程稳定可靠、可重复性强、单个样品各个位置处的均质性较好，并符合实验室相关实验测试样品要求。

[0028] 此外，本发明还提供了一种制作人工岩石模型的热压模具，该热压模具至少包括模具本体以及模具压头；其中，

[0029] 所述模具本体具有用于制作人工岩石模型的空腔，空腔的底部设置有底座，空腔及底座的四周具有耐磨层，耐磨层的外侧表面具有承压层，承压层的上表面、下表面及外侧表面具有绝热层，底座与耐磨层之间紧密接触，耐磨层与承压层之间紧密接触，承压层与绝热层之间紧密接触，并且在承压层中设置有热电偶以及若干加热器；

[0030] 所述模具压头的前端面为与模具本体的空腔横截面形状一致的平面。可以理解，模具压头通常为与空腔腔体相匹配的柱体形状。

[0031] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，空腔的横截面为矩形、圆形、椭圆形、三角形或平行四边形，本领域技术人员可根据所想压制的人工岩石模型样品的具体形状可将空腔设置成相应的形状。通常，空腔的横截面积为25～400cm2，空腔的深度为7～40cm。根据本发明的一具体实施方案，本发明的制作人工岩石模型的热压模具中，所述空腔的横截面为5～20cm×5～20cm的矩形。其中，若是空腔的横截面为带有夹角的形状例如三角形或者平行四边形等，可能夹角处在加压过程中会引起受力不均，影响最终模型效果，但此时只需在模型成型后，按照需要的形状进行切割即可。可以理解，空腔的深度要大于所要制作的人工岩石模型的高度，以便于将人工岩石模型压实。优选的，空腔的深度通常是按照人工岩石模型的长、宽或高度的1.5～2倍的比例设计。

[0032] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述耐磨层为一体成型的淬火钢耐磨层或一体成型的硬化钢耐磨层或由多块淬火钢板和/或硬化钢板围成的耐磨层，所述承压层为一体成型的碳钢承压层(更优选为一体成型的45#普通钢承压层)，所述绝热层为玻璃纤维绝热层、石棉绝热层、岩棉绝热层或硅酸盐绝热层等，所述模具压头为淬火钢模具压头，所述底座为淬火钢底座。关于耐磨层，淬火钢板和/或硬化钢板的数量可由本领域技术人员根据空腔的具体形状进行设计，例如，当空腔横截面为矩形时，可以采用四块淬火钢板和/或硬化钢板围成的耐磨层；当空腔横截面为圆形时，可以采用两块半圆淬火钢板和/或硬化钢板围成的耐磨层进行拼接即可。关于绝热层，也可以采用多块玻璃纤维板、多块石棉板、多块岩棉板或多块硅酸盐板拼接而成，只要紧密包裹承压层的上表面、下表面及外侧表面即可。采用绝热层包裹承压层时，应至少使包裹后的模具本体的底面在同一水平面上，也就是说，可以至少使耐磨层的外侧表面的下部紧密接触绝热层。

[0033] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述耐磨层的厚度为1.5～5.5cm，所述承压层的厚度为6～16cm，所述绝热层的厚度为2～4cm，所述底座的厚度为2～
4cm。

[0034] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述加热器的数量为6～10个。这些加热器可以在承压层中均匀布置。

[0035] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述模具压头的侧壁面设有多条贯通上下的导气凹槽。更优选地，所述导气凹槽的深度为0.3～1mm。通常柱体形状的模具压头可无缝嵌入到模具本体的空腔中，模具压头侧面与模具本体的空腔内壁(即耐磨层)的贴合度高，加压过程中，压头下压，排出腔体内空气，在腔体内部产生负压，很难将压头再次取出，因此，在压头的侧壁面设置导气凹槽，导气凹槽的设置可以在不影响样品压结成型的前提下，使腔体内外压力平衡，便于粉末或颗粒材料的填装及加压制作。

[0036] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述承压层的上表面、下表面及外侧表面与所述绝热层之间通过螺丝固定连接。螺丝的数量可以由本领域技术人员进行常规选择。

[0037] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的制作人工岩石模型的热压模具还包括若干脱模固定板(也可以称为把手)，它们对称设置于所述绝热层的外侧表面。脱模固定板可以通过常规方式连接于绝热层的外侧表面，其主要起到在脱模的过程中抬升所述模具本体的作用。

[0038] 在上述的制作人工岩石模型的热压模具中，优选地，所述绝热层的底部设置有支撑脚。支撑脚的数量可以由本领域技术人员进行常规选择，其作用是用于支持所述模具本体，并使其稳定地放置于压力机的工作台面上。

[0039] 根据本发明的具体实施方式，优选地，上述的制作人工岩石模型的热压模具还包括基板，所述基板设置于所述模具本体的底部，并且与所述底座、耐磨层和绝热层紧密接触。所述基板可以为淬火钢基板，其厚度可以为1～4cm。可以通过螺丝固定连接基板与绝热层。此外，更优选地，所述基板的底部设置有支撑脚。

[0040] 本发明中所述的淬火钢、硬化钢、碳钢(包括45#普通钢)均为现有技术的钢材。本发明中所述的玻璃纤维、石棉、岩棉及硅酸盐均为现有技术的绝热材料。

[0041] 本发明提供的制作人工岩石模型的热压模具可以置于压力机中使用，其中的热电偶及加热器可以连接于温度调节仪，以便于对模具进行升温和控温；压头可以连接压力机的压力缸，并可以采用压力控制器对加压的压力进行调控。

[0042] 本发明的制作人工岩石模型的热压模具，淬火钢和硬化钢的硬度与制作人工岩石模型所使用的石英材料的莫氏硬度相当，本发明中与石英材料直接接触的耐磨层、底座以及模具压头均为淬火钢或硬化钢材质，能够很好地耐受在压制过程中石英材料对模具的磨损，有效保护了模具。空腔的侧壁为双层嵌套结构，在内层耐磨层外周设置有承压层，耐磨层与承压层完全紧密接触，在施加定向压力的过程中，所使用的人工岩石模型材料对模具侧壁产生的压力通过耐磨层传导至承压层，确保了实验过程的安全，有效弥补了淬火钢材或硬化钢材脆性大、几乎没有塑性、在压制过程中容易发生崩裂破碎而导致实验发生危险等缺陷。并且，本发明在承压层中设计了加热器和热电偶，尤其适用于制作含干酪根的页岩物理模型等需热压成型的人工岩石模型，解决了现有技术中冷压工艺存在的问题。因此，本发明提供的制作人工岩石模型的热压模具具有良好的耐磨性和抗压性能，能确保实验过程的安全，并且能够用于制作含干酪根的页岩物理模型等需热压成型的人工岩石模型。

[0043] 综上所述，本发明提供的基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法是非常接近天然页岩成岩环境及成岩机理的一种物理模型制作方法。并且，通过该制作方法得到了各项岩石物理参数、力学特征、地震特性、微观结构以及成岩条件更加接近天然页岩的含干酪根的页岩物理模型。

附图说明

[0044] 图1为本发明实施例1提供的基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法流程图。

[0045] 图2a和图2b为本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型的外观示意图。

[0046] 图3a和图3b分别为本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型的横波各向异性波形图及波速图；

[0047] 图3c和图3d分别为本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型的纵波各向异性波形图及波速图；

[0048] 图4a和图4b分别为天然页岩和本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型垂直于层理方向的扫描电子显微镜照片；

[0049] 图4c和图4d分别为天然页岩和本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型平行于层理方向的扫描电子显微镜照片；

[0050] 图5a、图5b、图5c和图5d为天然页岩和本发明实施例1提供的含干酪根的页岩物理模型的干酪根扫描电子显微镜照片；

[0051] 图6为本发明实施例2提供的制作人工岩石模型的热压模具的结构示意图；

[0052] 图7为本发明实施例2制作人工岩石模型结束后的脱模过程示意图；

[0053] 图中标号：

[0054] 1：模具压头；2：模具本体；3：空腔；4：导气凹槽；5：耐磨层；6：承压层；7：底座；8：螺丝；9：人工岩石模型样品；10：垫块；11：热电偶；12：加热器；13：绝热层；14：脱模固定板。

具体实施方式

[0055] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

[0056] 实施例1

[0057] 本实施例提供了一种基于热压的含干酪根页岩物理模型的制作方法，如图1所示，其包括以下步骤：

[0058] 将细度为3000目的硅微粉300g、细度为4000目的伊利石250g、细度为4000目的方解石25g和干酪根100g分别在50℃恒温箱中放置48h后，取出并放入球磨机中进行球磨混合，球磨采用大、中、小三个尺寸的球磨珠的组合，其中，大球磨珠的直径为15mm，中球磨珠的直径为12mm，小球磨珠的直径为5mm，并且，大、中、小三个尺寸的球磨珠的个数比例为14:23:84，球磨机的转速为425.4R/min，球磨时间为48h，得到混合粉体；

[0059] 在所述混合粉体中加入YY4250A/B系列环氧粘结剂(盐城壹加壹电子材料有限公司，该YY4250A/B系列环氧粘结剂的固化温度为130℃/2h～150℃/2h，且其中A胶比重为1.15g/cc，B胶比重为1.10g/cc)，并且所述混合粉体与所述粘结剂的重量比为10:1，采用手工碾磨过筛的方式，最终使99％(重量百分比)以上的混合物料能够通过300目的筛子，得到均匀的混合物料；

[0060] 将清洗并组装完毕的热压模具的空腔内壁、底座及压头下底面涂抹凡士林或者硅油，将100g所述混合物料平整地铺放入模具中后，放入压头，使用橡胶锤猛力敲击压头顶面200～300下，将混合物料中空气排出后加入第二份100g混合物料，再放入压头，使用橡胶锤猛力敲击压头顶面200～300下，以此循环直至将混合物料全部填装入模具内并进行预压实处理后(一共可以铺放6次，最后一次放入175g混合物料)，得到装有混合物料的模具；

[0061] 将所述装有混合物料的模具放在压机上，常温条件下，在混合物料直接承受20MPa的恒定压力下保持半小时进行最终预压实处理后，对模具进行加热升温到130℃，待模具内混合物料受热均匀后，将混合物料承受的压力调节到200MPa并保持恒定，在此恒定的温度和压力条件下保温保压4880min，待保温保压时间到达设定值，卸去压力并停止保热后，将模具温度调至37℃，并保温24h后再进行脱模，得到含干酪根的页岩物理模型。

[0062] 可以将得到的页岩物理模型的边缘打磨光滑，并且可以通过切割钻柱等方式将其加工成所需要的形状和大小。

[0063] 该含干酪根的页岩物理模型的外观示意图如图2a(切割钻柱前)和图2b(切割钻柱后)所示。

[0064] 经测试，本实施例提供的含干酪根的页岩物理模型的密度约为2.136g/cc；孔隙度约为2.29％；渗透率约为0.0028mD；平行于层理方向的纵波速度约为3721m/s，快横波速度约为2243m/s，慢横波速度约为2045m/s；垂直于层理方向的纵波速度约为3177m/s，快横波速度约为2037m/s，慢横波速度约为2036m/s(如图3a、图3b、图3c、图3d所示)。因此得出该含干酪根的页岩物理模型的纵波各向异性为16.9％，横波各向异性为10.2％，符合强各向异性的要求。

[0065] 实际含裂缝天然页岩的密度为2.01～2.64g/cc，孔隙度为小于5％，渗透率小于0.1mD(BOWKER K A.Barnett Shale gas production,Fort Worth Basin:issues and discussion[J].AAPG Bulletin,2007,91(4):523-533)，纵横波各向异性都大于10％(Thomsen L.Weak elastic anisotropy[J].GEOPHYSICS,1986,51(10):1954-66.)。

[0066] 因此，本实施例提供含干酪根的页岩物理模型的以上各项参数与实际裂缝储层岩石物理参数和地震波响应接近。

[0067] 本实施例提供的含干酪根的页岩物理模型的体积模量为15.4Gpa，剪切模量为11.8Gpa，杨氏模量为28.3Gpa，泊松比为0.194。不同地区不同埋藏深度不同类型不同组分的天然页岩的机械特性参数相差较大，但是本实施例制备得到的人工页岩物理模型的上述机械特性参数均处在天然页岩机械特性参数的有效范围内。

[0068] 如图4a和图4b(垂直于层理方向)、图4c和图4d(平行于层理方向)、图5a(Saeed Zargari et.al.,2013,Organic maturity,elastic properties,and textural characteristics of self resourcing reservoirs,GEOPHYSICS,VOL.78,NO.4)、图5b(本实施例)、图5c(Saeed Zargari et.al.,2013,Organic maturity,elastic properties,and textural characteristics of self resourcing reservoirs,GEOPHYSICS,VOL.78,NO.4)和图5d(本实施例)所示，该页岩物理模型的垂直层理和平行层理方向与天然页岩对应方向的微观结构高度近似，能够观察到明显的成层性和/或层状堆叠结构，同时该页岩物理模型的干酪根呈流动状和类球状，其微观结构空间展布与天然页岩的干酪根类似。

[0069] 其中，密度、孔隙度、纵波速度、横波速度、纵波各向异性、横波各向异性、体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比的测试及计算方法为本领域技术人员公知的测试及计算方法，具体请参考《岩石物理学》(中国科技大学出版社，12.4，288页，13.1，293页)中所述的测试及计算方法。

[0070] 实施例2

[0071] 请参见图6所示，其为本发明一具体实施例提供的制作人工岩石模型的热压模具的结构示意图，该热压模具至少包括模具本体2以及模具压头1；其中，

[0072] 所述模具本体2具有用于制作人工岩石模型的空腔3，空腔3的底部设置有底座7，空腔3及底座7的四周具有耐磨层5，耐磨层5的外侧表面具有承压层6，承压层6的上表面、下表面及外侧表面具有绝热层13并且通过螺丝8固定连接，底座7与耐磨层5之间紧密接触，耐磨层5与承压层6之间紧密接触，耐磨层5、承压层6均与绝热层13之间紧密接触，并且在承压层6中设置有热电偶11以及若干加热器12；

[0073] 所述模具压头1的前端面为与模具本体2的空腔横截面形状一致的平面，可以理解，模具压头通常为与空腔3的腔体相匹配的柱体形状，并且在模具压头1的侧壁面设置均匀分布的导气凹槽4。

[0074] 作为一种可选的具体实施方式，上述的制作人工岩石模型的热压模具具有如下材质及尺寸：所述底座7为淬火钢底座，其长×宽×高为70mm×70mm×20mm，所述空腔3的长×宽×深为70mm×70mm×140mm，其横截面为正方形，其用于压制截面为正方形的人工岩石模型样品；所述耐磨层5由4块厚度25mm的淬火钢板围成，硬度高，耐磨性好，直接与固体粉末或颗粒接触，起到保护模具避免划伤的作用；所述承压层6为一体成型的45#普通钢承压层，其厚度为70mm，其韧性好，与淬火钢耐磨层5之间完全紧密接触，在施加定向压力的过程中，#粉末或颗粒对模具本体2侧壁产生的压力通过淬火钢耐磨层5传导至一体成型的45普通钢承压层6，因此，该模具在保护模具的同时确保了实验过程的安全；所述加热器12的数量为6个，它们在承压层6中均匀布置；所述绝热层13为几块厚度为20mm的石棉板围成，绝热效果好，并且与承压层6的上表面、下表面及外侧表面紧密接触；所述模具压头1为淬火钢模具压头，其横截面为70mm×70mm的正方形，其可基本无缝嵌入模具本体2的空腔3内，模具压头1的侧壁面均匀分布0.5mm深度导气凹槽4可使得在不影响样品压结成型的前提下，使腔体内外压力平衡，便于粉末或颗粒材料的填装及加压制作。

[0075] 本实施例提供的制作人工岩石模型的热压模具可以置于压力机中使用，其中的热电偶11及加热器12可以连接于温度调节仪，以便于对模具进行升温和控温；模具压头1可以连接压力机的压力缸，并采用压力控制器对加压的压力进行调控。

[0076] 此外，为了方便模具本体的搬运及脱模，可在绝热层13的外侧表面对称设置两个脱模固定板14。还可以在所述绝热层13的底部设置支撑脚，例如可以设置四个支撑脚。

[0077] 利用本实施例的制作人工岩石模型的热压模具压制人工岩石模型样品的具体方法如实施例1所述，此处不再赘述。

[0078] 如图7所示，在脱模的过程中，可以利用钢绳连接脱模固定板14进而将模具本体2抬升起来，同时在绝热层13的下方加入垫块10，垫块10的高度可以大于所压制的人工岩石模型样品9的高度，然后继续在模具压头1的上方缓慢加压，即可将人工岩石模型样品9取出。