專利名稱：模擬巖性油氣藏成藏的三維實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明有關一種石油地質領域的實驗裝置，特別有關一種能模擬巖性油 氣藏成藏的三維實驗裝置。
背景技術：
近年來國內外油氣勘探形勢越來越嚴峻，勘探難度日益加大，勘探目標 已經由過去的大型的、簡單的油氣藏轉向規模小的、隱蔽的、復雜的油氣藏， 而巖性油氣藏就是一種主要的隱蔽油氣藏，巖性油氣藏與常規油氣藏在成藏 條件和成藏過程等方面均存在著很大的差異。目前國內外的油氣運移和聚集 模擬實驗裝置大多是基于研究常規油氣藏建立的，不能準確模擬巖性油氣藏 的運移和聚集過程，能模擬高溫高壓條件下巖性油氣藏成藏的三維實驗裝置 還沒有出現。因此，為了認識巖性油氣藏的運移和聚集機理，更好地指導油 氣勘探，發展石油地質新理論，迫切需要研制模擬高溫高壓條件下巖性油氣 藏成藏的三維模擬實驗裝置。
發明內容
本發明為解決現有技術中高溫高壓條件下巖性油氣藏成藏機理三維模 擬實驗裝置空白的技術難題，提供一種模擬巖性油氣藏成藏的三維實驗裝 置，自動化程度高，能三維采集油、水運移和聚集過程中的各項參數，并且 能即時分析油運移的路徑和聚集的部位，能真正模擬地下較高的溫度和壓力 條件下巖性油氣藏成藏過程。
本發明提供一種模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置，包括實驗本體，包括具有立體腔室的箱體和配合在立體腔室內的活塞，箱體 設有流體注入口和流體排出口；
流體注入系統，包括高壓泵和與高壓泵連通的第一中間容器，該第一中
間容器與實驗本體的流體注入口相連通；
擠壓系統，推動活塞在箱體內向下移動； 回壓系統，與實驗本體的流體排出口相連通；
恒溫箱，所述實驗本體、流體注入系統的第一中間容器容納在所述恒溫 箱內；
數據采集及控制系統，包括
多個長度不等的電極，設在實驗本體的箱體的立體腔室的底部； 壓力傳感器，設在實驗本體的箱體的活塞下方的部位，用于感測實 驗本體的立體腔室內活塞下方的流體壓力；
測溫元件，連接在恒溫箱上，用于測量恒溫箱的溫度；及 工控機，與所述多個電極、壓力傳感器和測溫元件相連接。 根據上述方案，本發明相對于現有技術的效果是顯著的由于實驗本體 的箱體具有立體腔室，立體腔室內可以用粘土、砂、油、水等材料構造三維
的巖性油氣藏地質模型，這就實現了巖性油氣藏的三維模擬；實驗時，擠壓 系統內的流體推動方形活塞向下運動，使活塞擠壓箱體內的三維巖性油氣藏 模型，通過控制擠壓力的大小就可以使箱體內模型達到所需要的壓力條件， 從而實現了模擬實驗的高壓條件；由于實驗本體放置在恒溫箱內，通過溫度 的設置就實現了模擬實驗的高溫條件；流體注入系統與實驗本體的箱體的流 體注入口相連，實現了向實驗模型內注入流體的功能；計量系統通過回壓閥 與實驗本體的箱體右側的流體排出口相連，實現了模型內所排出流體及氣體
的計量功能；回壓系統可以給回壓閥設定需要的回壓，以模擬地下的高壓條 件，同時可以避免排出流體的液化現象；通過裝在箱體底部的多個長度不等 的電極及與其相連的工控機，可以即時采集模型內部某點的電壓變化，從而計算出某電極點的含油水情況，通過長度不等的電極在模型內部的立體分 布，就可以實現全面立體的采集實驗模型內油水運移聚集過程的各種參數， 數據采集和控制系統中的壓力傳感器和恒溫箱內的測溫元件可以測定實驗 本體內的壓力與溫度，位移傳感器可以測定活塞的位移，采用壓力傳感器、 位移傳感器、測溫元件及工控機控制，設備自動化程度高，提高了工作效率。 因此，本發明自動化程度高，能建立三維巖性油氣藏地質模型，全面立體的 采集油、水運移和聚集過程中的各項參數，并且能即時分析油運移的路徑和 聚集的部位，真正模擬地下較高的溫度和壓力條件下巖性油氣藏成藏過程。
圖l為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明提供一種模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 包括
實驗本體1,該實驗本體1包括具有立體腔室的箱體10和配合在立體腔
室內的活塞ll，箱體10可以呈方形尺寸例如為300X200X225mm，在箱體 10內活塞11的下方，可以用粘土、砂、油、水等材料構造三維的巖性油氣 藏地質模型，這就實現了巖性油氣藏的三維模擬，箱體10包括頂蓋12，在 頂蓋12上可以設有擠壓口 14，在頂蓋12上穿設兩根導向桿13，兩根導向 桿13與活塞11相連接，在箱體10的左側和右側分別設有流體注入口 15和 流體排出口 16，箱體10可以呈固定狀態，也可以通過軸承17與樞接在樞轉 支架18上，軸承17兩端有鎖緊裝置19，可將箱體10隨意轉動到所需的角 度并鎖定，便于實驗觀察；
流體注入系統2，包括電動高壓泵21，與高壓泵21連通的多個并聯的 第一中間容器Z1、 Z2、 Z3及與第一中間容器并聯的氣體增壓器Z4和與氣體增壓器Z4串接的供氣瓶Z5，多個并聯的第一中間容器Z1、 Z2、 Z3內可分別 儲存油或水，氣體增壓器Z4內儲氣，多個第一中間容器ZK Z2、 Z3、氣體 增壓器Z4并聯后與總出口管22連通，該總出口管22與實驗本體1的箱體 IO的流體注入口 15連通，在總出口管22上設有控制閥門23;
擠壓系統3，包括擠壓泵31和第二中間容器Z6，擠壓泵31通過管線、 第二中間容器Z6、轉換閥門32與實驗本體1的箱體10的頂蓋12上的擠壓 口14相通，以向頂蓋12內的活塞11上方注入高壓流體，推動活塞ll向下 運動，從而達到箱體IO內壓力升高的目的；
回壓系統4，與實驗本體l的箱體10的流體排出口 16相連通，回壓系 統4包括手動泵41、與手動泵41相連的第三中間容器Z7、轉換閥門42和 回壓閥43，第三中間容器Z7通過轉換閥門42與回壓閥43相連，回壓閥43 與實驗本體1的箱體10右側的流體排出口 16連通，這樣就可以給回壓閥43 設定需要的回壓壓力，以模擬地下的高壓條件，同時可以避免排出流體的液 化現象；
恒溫箱5，實驗本體K流體注入系統2的多個第一中間容器Z1、 Z2、 Z3、氣體增壓器Z4容納在恒溫箱5內，通過溫度控制可使實驗本體1達到 所需要的溫度，實現了模擬實驗的高溫條件；
數據采集及控制系統6，包括
多個長度不等的電極61，在實驗本體1的箱體10底部均勻開孔， 根據實驗的需要將這些長度不等的電極61安裝在箱體10的底部的這些開孔 中，從而實現電極61在箱體10中的立體分布，可測量實驗過程中箱體10 內各電極61釆集點的電壓數據，這些電壓數據通過工控機62處理轉變為含 油飽和度數據，實現了釆集箱體10內油水運移、聚集參數的目的，并可即 時分析油運移的路徑和聚集的部位；
壓力傳感器63，在箱體10前面開孔，安裝壓力傳感器63，用于測 箱體10體內活塞11下方的流體壓力；測溫元件64例如熱電偶，連接在恒溫箱5上，用于測量恒溫箱5
的溫度；
位移傳感器65，例如光柵位移傳感器，連接在實驗本體1的箱體 10的頂蓋12的一個導向桿13上，用于測量實驗過程中活塞11的位移；
工控機62，通過數據線分別與電極61、壓力傳感器63、測溫元件
64、 位移傳感器65相連接；
計量裝置，包括油氣水三相計量儀71,油水氣三相計量儀71通過管路 與回壓系統4的回壓閥43相連通，這樣就可以計量實驗過程中實驗本體1 中排出的油、氣、水量，也可以給回壓閥43設定需要的回壓。
進行實驗時，先連接好各系統與實驗本體l的連接，根據實驗需要在實 驗本體1的箱體10的底部均勻立體的布置好各種長度不等的多個電極61， 并與工控機62連接好，然后將粘土、砂、油、水等實驗材料裝填在實驗本 體1的箱體10內，構造所需要的巖性油氣藏三維地質模型，然后安裝上蓋 12并將其均勻擰緊；啟動擠壓系統3的擠壓泵31，通過第二中間容器Z6、 轉換閥門32和頂蓋12上的擠壓口 14注入流體，推動活塞ll向下運動，給 地質模型加壓，同時啟動恒溫箱5，設定所需要的實驗溫度，使溫度和壓力 達到所需要數值；根據實驗的不同需要，啟動流體注入系統2的高壓電動泵 21，通過第一中間容器Z1、 Z2、 Z3、控制閥門23和箱體10左側的流體注入 口 15向箱體10內注入所需的流體，通過氣體增壓器Z4和供氣瓶Z5向箱體 IO內注入氣體；啟動回壓系統4的手動泵41，通過第三中間容器Z7、轉換 閥42向回壓閥43內注入流體，設定需要的回壓壓力；開啟計量裝置的油氣 水三相計量儀71，計量從出口 71通過回壓閥43排出的油氣水的量，工控機 62即時采集壓力傳感器63、恒溫箱5的測溫元件64溫度、光柵位移傳感器
65、 電極61的參數，通過軟件處理，控制實驗的進行，實現了巖性油氣藏 成藏的三維模擬。
以上所述僅為本發明的具體實施方式
，不能以此限定本發明實施的范圍，凡依本發明的發明內容所作的等同變化與修飾都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置，其特征在于，包括實驗本體，包括具有立體腔室的箱體和配合在立體腔室內的活塞，箱體設有流體注入口和流體排出口；流體注入系統，包括高壓泵和與高壓泵連通的第一中間容器，該第一中間容器與實驗本體的流體注入口相連通；擠壓系統，推動活塞在箱體內向下移動；回壓系統，與實驗本體的流體排出口相連通；恒溫箱，所述實驗本體、流體注入系統的第一中間容器容納在所述恒溫箱內；數據采集及控制系統，包括多個長度不等的電極，設在實驗本體的箱體的立體腔室的底部；壓力傳感器，設在實驗本體的箱體的活塞下方的部位，用于感測實驗本體的立體腔室內活塞下方的流體壓力；測溫元件，連接在恒溫箱上，用于測量恒溫箱的溫度；及工控機，與所述多個電極、壓力傳感器和測溫元件相連接。
2. 根據權利要求1所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述實驗本體的兩端樞接在一個樞轉支架上，在樞轉支架上設 有鎖緊裝置，將實驗本體鎖定在預定角度。
3. 根據權利要求1所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述流體注入口和流體排出口分別設在箱體的左側和右側，數 據采集系統的壓力傳感器設在箱體的前側。
4. 根據權利要求1所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述實驗本體的箱體設有頂蓋，在頂蓋上穿設兩根導向桿，所 述二導向桿與活塞相連接。
5. 根據權利要求1所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置，其特征在于，所述流體注入系統包括與高壓泵并聯的多個第一中間容器，以 及與第一中間容器并聯的氣體增壓器，多個第一中間容器和氣體增壓器并聯 后與總出口管連通，該總出口管與實驗本體的箱體的流體注入口連通，在總 出口管上設有控制閥門，所述氣體增壓器也位于恒溫箱內。
6. 根據權利要求4所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述擠壓系統包括擠壓泵、轉換閥門和第二中間容器，在頂蓋 上設有擠壓口，擠壓泵通過管線、轉換閥門、第二中間容器與實驗本體的箱 體的頂蓋上的擠壓口相通，用于向活塞上方注入流體以推動活塞動作。
7. 根據權利要求4所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 所述數據采集系統還包括位移傳感器，連接在實驗本體的箱體的一個導向桿 上。
8. 根據權利要求1所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述回壓系統包括手動泵、第三中間容器、轉換閥門和回壓閥， 手動泵通過管線、轉換閥門、第三中間容器與回壓閥連通，所述回壓閥與實 驗本體的箱體的流體排出口連通。
9. 根據權利要求8所述的模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置， 其特征在于，所述三維模擬實驗裝置還包括計量裝置，所述計量裝置包括油 氣水三相計量儀，所述油水氣三相計量儀通過管路與回壓系統的回壓閥相連 通。
全文摘要
一種模擬巖性油氣藏成藏的三維模擬實驗裝置，包括實驗本體，實驗本體包括具有立體腔室的箱體和配合在立體腔室內的活塞，箱體設有流體注入口和流體排出口；流體注入系統，包括高壓泵和與高壓泵連通的第一中間容器，該第一中間容器與實驗本體的流體注入口相連通；擠壓系統，推動活塞在箱體內向下移動；回壓系統，與實驗本體的流體排出口相連通；恒溫箱，容納實驗本體、流體注入系統的第一中間容器；數據采集及控制系統，包括多個電極、壓力傳感器、測溫元件及工控機。本發明自動化程度高，能三維采集油、水運移和聚集過程中的各項參數，即時分析油運移的路徑和聚集的部位，真正模擬地下較高的溫度和壓力條件下巖性油氣藏成藏過程。
文檔編號G01M99/00GK101561362SQ20091008396
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月13日 優先權日2009年5月13日
發明者旭 孔, 曾濺輝, 王洪玉 申請人:中國石油大學(北京)