專利名稱：一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油地質領域的一種實驗裝置，具體地，涉及一種動態模擬三維油氣運移與聚集的仿真物理模擬實驗儀。
背景技術：
油氣運聚(運移和聚集)是石油地質中最重要的研究內容，專利號為01136030. 5的發明專利公開了一種二維油氣運移和聚集模擬實驗裝置，如圖1、2所示，該裝置含實驗本體2，液壓裝置，旋轉及升降裝置和數據采集及控制裝置，實驗本體2由其上鑲有鋼化玻璃的前面板、開有測量孔6的后面板5和前后面板夾持的推板3及邊框18組成；液壓裝置包括與實驗本體2的推板3相連接的液壓缸4 ;旋轉及升降裝置包括與實驗本體2兩個側面分別固連的刻有角度值的兩個圓盤8、8’，分別與圓盤通過轉軸相連的圓盤軸承9、9’及弧型支架10,兩個圓盤軸承9、9’通過圓盤螺栓11、11’固定在弧型支架10的兩端頭,弧型支架 10通過支架軸承12和支架螺栓13與底座14相連，底座14底部刻有角度值；數據采集及控制裝置包括與后面板測量孔6相連接的傳感器7、與傳感器7相連接的工控機16 ;實驗本體2的四個側面設有注入輸出孔17。該裝置具有自動化程度高，能測量模型內溫度和壓力，將構造運動與油、氣、水的運移聚集相結合，能模擬地質構造發生變化前后的油氣運移聚集過程。但是該裝置還存在以下缺陷(1)實驗用砂I只由上下左右四塊推板夾持，可選擇操作少，無法制造多種構造來滿足實驗的要求；(2)僅可以動態模擬二維的油氣運移和聚集過程；(3)造價昂貴；由于存在上述缺陷，以至于其無法真正地實現地質過程仿真。
實用新型內容本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，可解決現有技術中三維油氣運移與聚集動態模擬實驗裝置稀缺，無法滿足多種實驗要求的問題。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，包括砂箱、動力系統、旋轉及支撐系統，所述旋轉及支撐系統與砂箱連接，所述砂箱包括透明缸體，砂箱上設置有通油氣孔及裝砂口，砂箱內側底部填充有η個底塊，底塊之間通過底塊連接器密封連接，其中7 < η < 13 ;所述動力系統設置在砂箱下方與砂箱內的底塊連接。進一步地,所述動力系統包括電動推桿及電動推桿固定架，所述電動推桿固定架連接在砂箱底部，電動推桿與砂箱內的底塊底部連接，且電動推桿個數與底塊個數相同；還包括控制系統，所述控制系統包括內設有電腦操作軟件及電動推桿升降檢測裝置的工控機，所述工控機與電動推桿連接。進一步地，所述旋轉及支撐系統包括與砂箱兩側連接的轉軸，與轉軸連接的刻有角度值的制動鎖、與轉軸及制動鎖連接的弧型支架，弧型支架上配置支架軸承，弧型支架可沿支架軸承轉動，支架軸承底部與底盤相連，底盤上刻有角度值，底盤底部固定有滾輪。[0008]進一步地，所述透明缸體為玻璃缸體，且砂箱還包括支撐透明缸體的鋼制框架，所述通油氣孔設置在玻璃缸體的兩側，裝砂口設置在玻璃缸體的頂部，砂箱還包括蓋于裝砂口上的頂蓋。進一步地，還包括密封系統，所述密封系統由砂箱底部密封墊、動力系統與砂箱接觸處的密封活塞和頂蓋上的密封墊組成。進一步地，還包括防砂系統，所述防砂系統由底塊及其邊緣刮砂條、底塊連接器及其邊緣刮砂條、底塊連接器與底塊間的防砂膠條和通油氣孔中的防砂眼組成。進一步地，所述透明缸體為方形，其內側的四個豎向棱角為圓角。進一步地，還包括油氣注入與收集系統，所述油氣注入與收集系統包括與通油氣孔通過管道連接的油氣注入泵、油氣回收裝置。進一步地，所述砂箱底部存在7個底塊及6個底塊連接器。進一步地，所述通油氣孔設置在砂箱底部，砂箱底部的通油氣孔與底塊底部之間通過導油管連接，且底塊上設置有通孔，導油管的上端與底塊的通孔連接。本實用新型由于采用上述技術方案，其具有以下有益效果(I)通過在砂箱內側底部設置底塊及底塊連接器，通過多個底塊的差異升降來達到制造構造的目的，構造的制造可以在油氣通入前、通入中、通入后進行，其可選擇操作多，可以制造多種構造來滿足實驗的要求，從而實現油氣運聚實驗過程中的地質過程仿真，另夕卜，底塊連接器也可起到防砂的目的。(2)通過將砂箱設置為透明缸體，觀察方便，可以從裝置的四個面觀察油氣運聚現象，可以動態模擬三維的油氣運移和聚集過程。(3)與其他石油運聚實驗儀器相比實現了真正的動態。(4)裝置底部運動靈活，改變條件可以滿足多種實驗需求。( 5 )可以同時注入油氣，從而模擬研究更為復雜的地質條件。(6)整個運聚模擬過稱可控。(7)儀器成本較低，操作較為簡單下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖I為現有技術中二維油氣運移和聚集模擬實驗裝置的前視圖；圖2為現有技術中二維油氣運移和聚集模擬實驗裝置的后視圖；圖3為本實用新型一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀的正視圖；圖4為本實用新型一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀的側視圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖3、4所示，本實用新型的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，主要包括砂箱I、動力系統、旋轉及支撐系統，其中砂箱I包括透明的玻璃缸體及支撐玻璃缸體的鋼制框架，玻璃缸體可方便觀察；在玻璃缸體的頂部設置有裝砂口，裝砂口上蓋有頂蓋13 ;在玻璃缸體兩側各設置有五個通油氣孔2，以使油氣注入和排出；砂箱I內側底部并排填充有7個底塊11，底塊11之間通過6個底塊連接器12密封連接，砂箱I底部還設置有通油氣孔，砂箱I底部的通油氣孔與底塊11底部之間通過導油管10連接，且底塊11上設置有6-10個通孔，導油管10的上端與底塊11的通孔連接。動力系統包括鋼制的電動推桿固定架及電動推桿9，砂箱I的鋼制框架下部向外延伸部分留有螺絲孔，方便砂箱I與下部動力系統的電動推桿固定架連接，電動推桿9為7個，分別與砂箱I內側的底塊11底部連接，為底塊11提供垂直升降的動力。上述實驗儀還包括控制系統，控制系統包括內設有電腦操作軟件及電動推桿升降檢測裝置的工控機14，工控機14與電動推桿9連接用以控制電動推桿9的上升與下降。旋轉及支撐系統包括與砂箱I兩側連接的轉軸3，與轉軸3連接的刻有角度值的制動鎖4及與制動鎖4連接的弧型支架5，弧型支架5上配置支架軸承6，弧型支架5可沿支·架軸承6轉動，支架軸承6底部與底盤7相連，底盤7上刻有角度值，底盤7底部固定有滾輪8 ;通過轉動轉軸3及弧型支架5，可以模擬地層傾角，從而可以較直觀地觀察油氣在構造運動發生前后的運移、聚集過程。為了確保砂箱I的密封性，本實用新型的實驗儀還包括密封系統，密封系統由砂箱底部密封墊、動力系統與砂箱I接觸處的密封活塞和頂蓋13上的密封墊組成。為了防止砂體的側漏和下漏，本實用新型的實驗儀還包括防砂系統，防砂系統由底塊11及其邊緣刮砂條、底塊連接器12及其邊緣刮砂條、底塊連接器12與底塊11間的防砂膠條和通油氣孔2中的防砂眼組成。另外，上述玻璃缸體為方形，其內側的四個豎向棱角為圓角，可以防止砂子沿底塊與玻璃缸體接觸處下漏。另外，為了方便實驗，本實用新型的實驗儀還包括油氣注入與收集系統，油氣注入與收集系統包括與通油氣孔2通過管道連接的油氣注入泵、油氣回收裝置。本實用新型的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀的工作過程為先打開砂箱I的頂蓋13，向砂箱I內填砂，根據實驗要求，控制系統通過軟件的操作來控制每個電動推桿9的上下和升降，通過底塊11與底塊連接器12作用于砂體，來制造出不同角度的正逆斷層、背向斜等地質構造。在實驗過程中，還可根據實驗要求，通過砂箱I側面通油氣孔2或底部的通油氣孔及導油管10注入油、氣、水等，導油管10設置于底塊11的底部，方便油氣從砂箱I的底部輸入。注入的油氣從缸體側面的通油氣孔2回收。此外，弧型支架5在支架軸承6上轉動時可以實現砂箱I的左右旋轉，轉軸3轉動(配合制動鎖4)時可以實現砂箱I的前后旋轉，翻轉角度為0° -180°。即轉動弧型支架5或轉軸3，可以模擬地層傾角，從而可以較直觀地觀察油氣在構造運動發生前后的運移、聚集過程。本實用新型自動化程度高，可操作性，能較準確地模擬地質構造發生前后油氣運移、聚集、保存和破壞狀態，為石油地質理論的發展和油氣勘探提供了實驗基礎。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，包括砂箱、動力系統、旋轉及支撐系統，所述旋轉及支撐系統與砂箱連接，其特征在于，所述砂箱包括透明缸體，砂箱上設置有通油氣孔及裝砂口，砂箱內側底部填充有η個底塊，底塊之間通過底塊連接器密封連接，其中7 ^ n ^ 13 ;所述動力系統設直在砂箱下方與砂箱內的底塊連接。
2.根據權利要求I所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述動力系統包括電動推桿及電動推桿固定架，所述電動推桿固定架連接在砂箱底部，電動推桿與砂箱內的底塊底部連接，且電動推桿個數與底塊個數相同； 還包括控制系統，所述控制系統包括內設有電腦操作軟件及電動推桿升降檢測裝置的工控機，所述工控機與電動推桿連接。
3.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述旋轉及支撐系統包括與砂箱兩側連接的轉軸，與轉軸連接的刻有角度值的制動鎖、與轉軸及制動鎖連接的弧型支架，弧型支架上配置支架軸承，弧型支架可沿支架軸承轉動，支架軸承底部與底盤相連，底盤上刻有角度值，底盤底部固定有滾輪。
4.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述透明缸體為玻璃缸體，且砂箱還包括支撐透明缸體的鋼制框架，所述通油氣孔設置在玻璃缸體的兩側，裝砂口設置在玻璃缸體的頂部，砂箱還包括蓋于裝砂口上的頂蓋。
5.根據權利要求4所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，還包括密封系統，所述密封系統由砂箱底部密封墊、動力系統與砂箱接觸處的密封活塞和頂蓋上的密封墊組成。
6.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，還包括防砂系統，所述防砂系統由底塊及其邊緣刮砂條、底塊連接器及其邊緣刮砂條、底塊連接器與底塊間的防砂膠條和通油氣孔中的防砂眼組成。
7.根據權利要求6所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述透明缸體為方形，其內側的四個豎向棱角為圓角。
8.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，還包括油氣注入與收集系統，所述油氣注入與收集系統包括與通油氣孔通過管道連接的油氣注入泵、油氣回收裝置。
9.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述砂箱底部存在7個底塊及6個底塊連接器。
10.根據權利要求I或2所述的油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，其特征在于，所述通油氣孔設置在砂箱底部，砂箱底部的通油氣孔與底塊底部之間通過導油管連接，且底塊上設置有通孔，導油管的上端與底塊的通孔連接。
專利摘要本實用新型公開了一種油氣運聚仿真物理模擬實驗儀，包括砂箱、動力系統、旋轉及支撐系統，所述旋轉及支撐系統與砂箱連接，所述砂箱包括透明缸體，砂箱上設置有通油氣孔及裝砂口，砂箱內側底部填充有n個底塊，底塊之間通過底塊連接器密封連接，其中7≤n≤13；所述動力系統設置在砂箱下方與砂箱內的底塊連接。本實用新型可將構造運動與油氣的運移、聚集相結合，能模擬油氣在地質構造發生前后在砂體中的運移、聚集過程，可解決現有技術中三維油氣運移與聚集動態模擬實驗裝置稀缺，無法滿足多種實驗要求的問題。
文檔編號E21B49/00GK202731877SQ20122030290
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月25日 優先權日2012年6月25日
發明者張金川, 唐玄, 侯澤敏, 黃曉蕓, 劉芳, 孟金落, 唐韜 申請人:張金川