本发明属于石油勘探开发，涉及岩石物理实验技术，具体涉及一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法与系统。
背景技术：
1、海底浅层未成岩储层结构疏松、矿物颗粒松散，岩石处于未成岩未固结状态，取心难度大，且岩心保存困难，可用于配套岩石物理实验的成型可承压原位天然岩心较少，制约和限制了海上浅层未成岩储层的勘探开发。因此，利用人造岩心代替天然岩心进行室内实验研究是模拟浅层未成岩未胶结储层岩石物理响应的一个必然选择和重要技术途径。
2、目前，人造岩心主要包括胶结岩心与疏松岩心两种。胶结岩心用于模拟成岩程度较高、胶结作用较强的中低孔渗储层（如致密砂岩、碳酸盐岩、页岩等），胶结岩心的制作方法主要包括石英砂环氧树脂胶结、石英砂或玻璃球充填和石英砂磷酸铝烧结等方法（比如，梁万林. 人造岩心制备技术研究. 石油仪器, 2008, 22(2): 72-74, 77；皮彦夫. 特殊人造岩心的类型及应用. 科学技术与工程, 2010, 10(31): 1671-1815；santos k l,figueiredo d j j, macedo l d, et al. a new way to construct synthetic porousfractured medium. journal of petroleum science and engineering, 2017, 156）。疏松岩心主要用于弱胶结的疏松岩石模拟（如疏松砂岩、海底水合物岩心等），通过加入适量胶结剂结合不同粒级的石英砂组合可实现中高孔渗的人造岩样制备（比如，蒋志斌, 唐洪明, 谢晓永等. 疏松砂岩模拟岩样制备方法试验研究. 西南石油大学学报, 2007, 29(11): 32-34；韩学辉, 杨龙, 侯庆宇等.一种分散泥质胶结疏松砂岩的人工岩样制作新方法. 地球物理学进展, 2013, 28(06): 2944-2949；熊钰, 王帅, 耿站立等. 弱胶结高渗疏松砂岩人造岩心制作新技术. 地球物理学进展, 2015, 30(03): 1474-1479）。然而，海底0~500 m的浅层多为未成岩未胶结地层（如琼东南盆地的陵水区块），常规的成岩胶结人造岩心制作方法无法满足海上浅层特高孔渗特征要求，而依赖于胶结剂粘结作用的疏松人造岩心制备方法不能有效模拟未成岩未胶结的海底浅部极细粒沉积物地层（如琼东南盆地的陵水区块的极细粒含泥质粉砂质的天然气储层）。此外，岩石物理实验过程中需要考虑岩心夹持器围压或轴压对于岩石样品的破坏作用，尤其是未成岩疏松岩样极易受到围压或轴压的影响而使岩心损坏，导致实验重复性差、测量结果不可靠。
3、为解决岩心测试过程中易碎问题，公开号为cn106546466a的发明专利公开了一种骨架导电混合泥质砂岩人造岩样以及压制成型的方法，通过ppr硬管包裹岩心，岩心与管内壁之间用胶粘黏，两端用钻有多个3mm直径孔的黄铜端帽，实现人造样的制作和成型，用于模拟地层条件骨架导电混合泥质砂岩实验用岩心样品。公开号为cn115824734a的发明专利公开了一种可模拟疏松砂岩压实作用的人造岩心装置及其制作方法，通过橡胶套内填充岩心粉，两端覆盖筛网、垫片的方式，得到可模拟疏松砂岩压实作用的人造岩心。以上方法存在以下不足：（1）外部包裹材料普遍厚，岩心实际体积增加，导致人造岩心大于岩心夹持器尺寸，而无法放入；（2）制作过程繁琐，岩心实验可重复性不够，均不适用于模拟浅层未成岩未胶结储层。
4、综上可知，受限于海上浅层未成岩未胶结储层岩石样品获取困难，系统性的配套岩石物理实验缺少，亟需形成可用于模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞人造岩样制备方法，为诸如海底浅层未成岩未胶结储层的测井参数建模和饱和度解释评价提供基础数据支撑。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法与系统，制备的柱塞岩样能够有效模拟海上浅层未成岩未胶结极细粒沉积物的特高孔渗岩石物理特性，且在后续实验过程中不易破裂，岩心完整性好，实验测量重复性高，操作简便，岩样制作成本低。
2、本发明第一方面，提供了一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其步骤为：
3、s1、获取目的靶层地层岩石物理特征参数及分布范围；
4、s2、根据岩石物理特征参数及分布范围制定柱塞岩样制备方案；
5、s3、根据制备方案称取设定质量的矿物颗粒，按照实际地层矿物相对含量比将各矿物颗粒混合均匀，再加入设定质量的蒸馏水，并充分搅拌使矿物颗粒与蒸馏水均匀混合；
6、s4、将得到的均匀混合物填入柱形岩心模具中，在设定压力下压制混合物至预定时间；
7、s5、对混合物及岩心模具进行低温烘干，直至混合物达到设定含水量范围，从岩心模具中取出初始岩样；
8、s6、将初始岩样切割至实验所需长度，并对切割后的初始岩样表面进行打磨处理，使表面光滑平整；
9、s7、采用纱网、中空环帽和热缩膜对经过打磨后的初始岩样进行加固处理；
10、s8、对加固后的初始岩样进行二次低温烘干，直至初始岩样完全干燥；
11、s9、测量柱塞岩样的岩石物理特征参数，筛选符合目标储层孔渗特征、外观完好，且具有设定承压强度的柱塞岩样，重复步骤s3至s9，直至满足岩样制备方案。
12、在一些实施例中，在步骤s1中，岩性物理特征参数及分布范围包括地层水矿化度、储层岩性、粘土矿物组分及含量分布范围、非粘土矿物组分及含量分布范围、粒径分布范围、孔隙度、渗透率和体积密度物性参数分布范围。
13、在一些实施例中，在步骤s3中，蒸馏水的质量为矿物颗粒总质量的15-25%，以使混合物完全浸润但不会有多余可流动的水浮于混合物表面。
14、在一些实施例中，在步骤s4中，压制压力不超过2.5mpa，压制时间为2-4小时。
15、在一些实施例中，在步骤s5中，含水量指蒸馏水质量占混合物总质量的百分比，设定含水量为30-50%；含水量通过称重法确定，确定方法为：记录加入岩心模具的矿物质量和蒸馏水质量，混合物压制完成后记录当前下状态质量，利用公式（1）计算含水量，公式（1）表示为：
16、（1）
17、式中，为含水量，为加入岩心模具的矿物质量，为加入岩心模具的蒸馏水质量，为压制完成的混合物第一次烘干后的质量。
18、在一些实施例中，在步骤s6中，对切割后的初始岩样进行表面打磨处理的具体方法为：使用1000-2000目的砂纸对初始岩样表面进行打磨，打磨表面不平整的部分，使表面光滑平整，两端面平行，平行角度误差不超过0.05°，岩样两端面与岩性轴线垂直，垂直角度误差不超过0.25°。
19、在一些实施例中，在步骤s7中，采用纱网、中空环帽和热缩膜对经过打磨处理后的初始岩样进行加固处理的具体方法为：
20、在打磨后的初始岩样两端各加一片渗透性纱网，在纱网上添加中空环帽，并使纱网、中空环帽与初始岩样端面紧密贴合，再用热缩膜包裹初始岩样侧面，对初始岩样进行加热，使热缩膜完全贴合初始岩样整个侧面，无气泡或空隙；
21、或者，在打磨后的初始岩样两端各加一片渗透性纱网，用热缩膜包裹初始岩样侧面，对初始岩样进行加热，使热缩膜完全贴合初始岩样整个侧面，无气泡或空隙，再在纱网上添加中空环帽，并使纱网、中空环帽与初始岩样端面紧密贴合；
22、或者，用热缩膜包裹打磨后的初始岩样侧面，对初始岩样进行加热，使热缩膜完全贴合初始岩样整个侧面，无气泡或空隙，再在初始岩样两端各加一片渗透性纱网，在纱网上添加中空环帽，并使纱网、中空环帽与初始岩样端面紧密贴合。
23、在一些实施例中，纱网孔径大于初始岩样矿物颗粒的粒径中值，纱网尺寸小于等于初始岩样端面尺寸，纱网厚度不超过0.5mm；中空环帽外环尺寸与初始岩样端面尺寸，中空环帽内环尺小于纱网尺寸，中空环帽的外环直径或外环外接圆直径为中空环帽的内环直径或内环外接圆直径加两倍中空环帽厚度；热缩膜长度不低于初始岩样长度的1.5倍。
24、在一些实施例中，在步骤s8中，还包括以下步骤：检查加固后的初始岩样是否完全被包裹在热缩膜内，纱网和中空环帽是否牢固固定在初始岩样上，当出现热缩膜破损、纱网松动、中空环帽错位中的至少一个时，对加固初始岩样进行调整和修复。
25、本发明第二方面，提供了一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备系统，用于实现本发明第一方面所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，包括：
26、数据获取模块，用于获取目的靶层地层岩石物理特征参数及分布范围；
27、方案制定模块，根据岩石物理特征参数及分布范围制定柱塞岩样制备方案；
28、称取装置，用于称取矿物颗粒和蒸馏水；
29、混合容器，用于混合矿物颗粒和蒸馏水得到混合物；
30、柱形岩心模具，用于放置混合物；
31、液压装置，用于压制岩心模具中的混合物；
32、烘干装置，用于烘干混合物得到初始岩样，并对加固后的初始岩样进行低温烘干得到柱塞岩样；
33、切割装置，用于切割初始岩样；
34、打磨装置，用于对切割后的初始岩样进行打磨处理；
35、贴合装置，用于将纱网、中空环帽与打磨后的初始岩样端面紧密贴合以加固初始岩样；
36、加热装置，对套有热缩膜的初始岩样进行加热，使热缩膜完全包裹初始岩样整个侧面；
37、测量装置，测量柱塞岩样的岩石物理特征参数；
38、筛选模块，用于筛选符合目标储层孔渗特征、外观完好，且具有设定承压强度的柱塞岩样。
39、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
40、（1）本发明提供的模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法与系统，不添加任何胶结剂（例如：树脂类胶结剂、磷酸铝胶结剂、复合胶结剂等），能够制备特高孔渗的未胶结标准柱塞岩样，易于操作，可重复性高，制作成本低。制备的柱塞岩样可用于模拟海上浅层极细粒沉积物、未成岩未胶结储层、特高孔渗物性特征的岩石物理性质。
41、（2）本发明提供的模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法与系统，利用水溶液浸润、多次低温烘干的方式，孔渗大小灵活可调，岩样不易破裂。
42、（3）本发明提供的模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法与系统，采用“纱网+中空环帽+热缩膜”组合加固柱塞岩样，确保实验过程中岩心夹持器围压或轴压不会对岩样造成破坏，岩样完整性好，实验测量重复性高。
1.一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，其步骤为：
2.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s1中，岩性物理特征参数及分布范围包括地层水矿化度、储层岩性、粘土矿物组分及含量分布范围、非粘土矿物组分及含量分布范围、粒径分布范围、孔隙度、渗透率和体积密度物性参数分布范围。
3.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s3中，蒸馏水的质量为矿物颗粒总质量的15-25%，以使混合物完全浸润但不会有多余可流动的水浮于混合物表面。
4.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s4中，压制压力不超过2.5mpa，压制时间为2-4小时。
5.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s5中，含水量指蒸馏水质量占混合物总质量的百分比，设定含水量为30-50%；含水量通过称重法确定，确定方法为：记录加入岩心模具的矿物质量和蒸馏水质量，混合物压制完成后记录当前下状态质量，利用公式（1）计算含水量，公式（1）表示为：
6.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s6中，对切割后的初始岩样进行表面打磨处理的具体方法为：使用1000-2000目的砂纸对初始岩样表面进行打磨，打磨表面不平整的部分，使表面光滑平整，两端面平行，平行角度误差不超过0.05°，岩样两端面与岩性轴线垂直，垂直角度误差不超过0.25°。
7.如权利要求1所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s7中，采用纱网、中空环帽和热缩膜对经过打磨后的初始岩样进行加固处理的具体方法为：在打磨后的初始岩样两端各加一片渗透性纱网，在纱网上添加中空环帽，并使纱网、中空环帽与初始岩样端面紧密贴合，再用热缩膜包裹初始岩样侧面，对初始岩样进行加热，使热缩膜完全贴合初始岩样整个侧面，无气泡或空隙；
8.如权利要求7所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，纱网孔径大于初始岩样矿物颗粒的粒径中值，纱网尺寸小于等于初始岩样端面尺寸，纱网厚度不超过0.5mm；中空环帽外环尺寸与初始岩样端面尺寸，中空环帽内环尺小于纱网尺寸，中空环帽的外环直径或外环外接圆直径为中空环帽的内环直径或内环外接圆直径加两倍中空环帽厚度；热缩膜长度不低于初始岩样长度的1.5倍。
9.如权利要求7所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，在步骤s8中，还包括以下步骤：检查加固后的初始岩样是否完全被包裹在热缩膜内，纱网和中空环帽是否牢固固定在初始岩样上，当出现热缩膜破损、纱网松动、中空环帽错位中的至少一个时，对加固初始岩样进行调整和修复。
10.一种模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备系统，用于实现权利要求1至9任意一项所述模拟浅层未成岩未胶结储层的柱塞岩样制备方法，其特征在于，包括：
