不整合遮擋油氣藏物理模擬實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油氣運移與聚集的實驗裝置，具體地說，涉及一種不整合遮擋油氣藏形成機制的物理模擬裝置，通過改變地層不整合面傾角及巖性對油氣的封堵性程度，從而示蹤地層不整合面對油氣運聚的控制作用。
【背景技術】
[0002]國內外多年來的油氣勘探實踐表明，地層油氣藏在勘探中有著舉足輕重的地位。就世界范圍看，除波斯灣和前蘇聯外，43%的石油儲量和30%的天然氣儲量儲存于地層圈閉中。國外的普魯德霍灣、東德克薩斯、哈西-邁薩烏德、夸侖夸爾，國內的華北任丘、鄂爾多斯靖邊、塔里木塔河、遼河坳陷古生界等油氣藏從廣義上來界定均屬于地層油氣藏，且油氣儲量巨大。
[0003]地層油氣藏的形成與不整合的遮擋作用密切相關。以準噶爾盆地為例，不整合對準噶爾盆地的油氣運移起重要作用(吳孔友等，2002，2003 ;牟中海等，2005 ;曹劍等，2006)，西北緣、陸梁隆起三個泉凸、北三臺凸起等構造部位聚集的油氣均與不整合相關(曲江秀等，2003 ;陳中紅等，2006 ;陳建平等，2000)。二疊系多套烴源巖生成的油氣進入不整合面后，不斷向凹陷(瑪湖凹陷)邊緣運移和聚集，形成了“多源多層”的西北緣油氣富集帶。
[0004]不整合面是由于底層的抬升、剝蝕和風化作用形成。地層不整合面的剝蝕和風化作用，大大提高了斷裂的滲透率，改善了通道條件，增大了流體的運移效率。然而流體的流動，又會伴隨著礦物的沉淀、膠結、成巖作用，使得不整合面孔、滲性能變差，直至阻塞孔隙，形成封堵能力強的風化粘土層。Fulljames等(1997)和Crawford(1998)實驗研究也表明，在有流體參與下的高孔砂巖中破碎巖的滲透率與未變形巖石相比降低3個數量級。在富含礦物質的地下流體沿其運移的過程中，由于物理環境的改變以及地下水與不整合面地層的物質發生物理化學反應，造成礦物質過飽和沉淀。這些后期的礦物沉淀，膠結了疏松的沉積物，阻塞了不整合面中的孔隙，使巖石孔隙度減少，滲透率降低。
[0005]現有的油氣運聚機理物理模擬基本上都是在一個大的沙箱內進行，通過在沙箱內構置不同地質模型，來模擬或驗證某個地區的油氣運移聚集規律，尚未發現有針對通過改變不整合面地層的巖性和壓實、膠結程度來模擬地層油氣藏形成機制的實驗裝置和實驗方法。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷和不足，基于不整合面對油氣側向運移路徑運聚的影響，提供了一種不整合遮擋油氣藏物理模擬實驗裝置，以實現模擬在不整合面遮擋下的油氣運聚過程，分析地層不整合遮擋油氣藏形成機制及控制因素，深化對地層油氣成藏成因和油氣分布規律的認識，為含油氣盆地的油氣勘探提供依據，同時也可很好地為實驗教學服務。
[0007]根據本實用新型一實施例，提供了一種不整合遮擋油氣藏物理模擬實驗裝置，包括地層油氣藏模擬器，所述地層油氣模擬器包括地層箱體和位于地層箱體上方的不整合艙體，地層箱體與不整合艙體的側面連接有斷裂帶箱體，斷裂帶箱體上的注油孔和出油孔分別連接流體注入系統和流體輸出系統；所述斷裂帶箱體與地層箱體和不整合艙體連接的一側以及不整合艙體的底板上均設有孔；所述地層箱體包括多層獨立的模擬室，上層模擬室的長度小于下層模擬室的長度，每層模擬室均與不整合艙體接觸連接，且每層模擬室的兩側面均設有孔。在模擬室的兩側及斷裂帶箱體與地層箱體和不整合艙體連接的一側均設有孔，流體可以自斷裂帶箱體滲入模擬室內。
[0008]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述地層箱體包括三層獨立的抽屜式模擬室，相鄰模擬室之間設有滑道，當需要裝砂時，模擬室可以沿滑道自由拉出。地層箱體設計為三層模擬室，可以充填300-1000微米粒徑的石英砂，代表中砂-礫巖的范圍，可以較大地滿足巖性組合差異性搭配的需要。
[0009]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，每層模擬室的頂底板均為無孔玻璃板，可以保證每層模擬室的油氣運聚是獨立的，彼此之間不受影響；每層模擬室的兩側板均為帶有微孔的玻璃板，兩側板上的微孔的孔徑為200-300微米，該孔徑對粒徑在200微米以上的石英砂防漏有效，但卻不能阻止油、氣、水的滲流，因此油、氣、水可以通過每層模擬室向兩側流通，流體可以從一側的斷裂帶箱體流進模擬室，在流向不整合艙體，此時可以檢測不整合艙體對油氣運聚的封堵作用。
[0010]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，在每層模擬室與不整合艙體接觸的頂部均設有流體采集孔。在實驗過程中，可以打開流體采集孔，采集流體進行檢測分析，通過比較流體的地球化學參數特征，來對比分析不同地層單元油氣運聚機制的差異。譬如說，對采集到油樣的分子生物標志物進行分析，可以研究原油運移過程中的地質色層效應，從而深化地層油藏形成機制的認識。
[0011]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，每層模擬室與斷裂帶箱體連接的一側均設有內凹式卡槽和內凹型把手，所述卡槽與設置在斷裂帶箱體側面的卡板連接。卡槽、把手及卡板的的設計，可以便于模擬室及斷裂帶箱體的安裝于拆卸。
[0012]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，斷裂帶箱體側面上孔的孔徑為200-300微米。斷裂帶箱體能夠充填300-1000微米粒徑的石英砂，代表中砂-砂爍，充填粗砂粒徑，可使滲透性提高，從而提高油氣的運移效率，縮短油氣進入模擬室的時間差異。
[0013]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述注油孔位于斷裂帶箱體的底端，出油孔位于斷裂帶箱體的頂端，且注油孔與出油孔為對角設置。注油孔和出油孔的這種設計方式保證了油氣在模擬裝置發生充分的運移，從而可以實現對油氣運移現象的觀察。
[0014]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述不整合艙體包括艙體和與艙體連接的艙蓋，艙體內可以充填不同粒徑的石英砂，以模擬不整合風化粘土層。所述不整合艙體的底板為帶有微孔的玻璃板，微孔的孔徑設計為75-100微米，流體可以自由滲入，其余側板均為無孔玻璃板，流體不能滲入。艙蓋和所述斷裂帶箱體的頂部上設有開關旋鈕。艙蓋通過設置在其頂部的開關旋鈕控制，打開開關旋鈕時，艙蓋可以圍繞艙蓋旋轉軸自由打開，以方便填砂等試驗過程的需要。通過斷裂帶箱體頂部的開關旋鈕控制打開斷裂帶箱體，以滿足裝砂的需要。
[0015]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述實驗裝置還包括底座和支架，支架固定安裝于底座的一端，斷裂帶箱體固定安裝于底座的另一端，最底層模擬室放置于底座和支架上，連接支架和斷裂帶箱體。
[0016]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述支架包括安裝于底座上的可伸縮性支撐桿和位于支撐桿頂部的軟橡皮護墊，軟橡皮護墊與最底層的模擬室連接。通過設置在可伸縮性支撐桿上的控制旋鈕調節可伸縮性支撐桿的高度，使地層油氣藏模擬器的傾角可變，用以模擬地層產狀對油氣聚集效率的影響。
[0017]為保證實驗過程中的可視化，在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述不整合艙體、斷裂帶箱體和每層模擬室均由全透明的玻璃組成，可以承受高達1MPa的工作壓力。
[0018]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述流體注入系統包括一端與注油孔連接的輸油軟管以及依次安裝在輸油軟管上的穩壓閥、壓力表和流量儀，輸油軟管的另一端連接有輸油桶，輸油桶連接有壓力栗。多個壓力閥門的控制可實現對壓力的控制，壓力表和流量儀對注入流體的強度起監測作用。模擬實驗時，可以通過進口壓力的大小，考察進口壓力對油氣運聚的控制作用。
[0019]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述流體輸出系統包括一端與出油孔連接的輸油軟管以及依次安裝在輸油軟管上的壓力調節閥和流量儀，輸油軟管的另一端連接有流體收集瓶。壓力調節閥調節出口壓力，流量儀對流體的輸出強度起檢測作用。進行模擬實驗時，當地層油氣藏模擬器內有過量的流體需要向外釋放，即可打開出油孔，通過流體輸出系統將過量流體排出模擬器，以保持實驗的穩定性。
[0020]本實用新型的有益效果是:(I)本實用新型實驗裝置結合斷裂帶箱體與地層箱體，可使原油進入到不同地層箱體的模擬室中，實現不同地層油氣藏的充注過程差異研究；設計有不整合艙體，用以模擬不整合面地層，且不整合艙體內充填物的物性可變，用以模擬不整合面地層巖性物性對油氣運聚的控制作用，以及研究不整合遮擋油藏物性封閉下限的問題；操作方便、靈便輕巧，能夠多角度、多因素展現地層油氣藏形成機理，為含油氣盆地的油氣勘探提供依據，能夠很好的為本科生和研究生等提供實驗教學服務。(2)本實用新型實驗裝置地層箱體設計為多層模擬室的地層結構物理模型，通過改變不同模擬室中所裝砂礫粒度，用以模擬在不整合面遮擋下不同沉積環境下沉積物物性差異對原油聚集效率的影響。(3)本實用新型模擬裝置能夠模擬不整合體的立體空間結構，改變了傳統上將不整合面描述為線狀或面狀結構存在的不能有效模擬不整合面對油氣運聚影響的問題。(4)本實用新型實驗裝置還設計有底座和支架，通過底座和支架使得底層油氣藏模擬器傾角可變，能夠探討地層箱體產狀(即傾角)對油氣聚集效率的影響。(5)本實用新型在實驗過程中可以根據壓力和流量的控制，實現對模擬過程的控制，以及充注壓力、流速對油氣運聚的影響。
【附圖說明】
[0021]附圖1為本實用新型實施例1中不整合遮擋油氣藏物理模擬實驗裝置的結構圖。
[0022]附圖2為本實用新型實施例地層箱體的結構示意圖。