油气运聚模拟装置及方法与流程

1.本发明涉及石油地质实验技术领域，特别涉及一种油气运聚模拟装置及方法。


背景技术：

2.我国的众多含油气盆地常常具有多套烃源岩层，含油气构造也常常经历多期变形作用，最终造成油气藏的多期调整和破坏。准确恢复构造变形过程中油气的运移和成藏过程，是剖析油气分布规律、提高油气勘探效益的重要研究内容。现有油气运聚模拟装置是根据剖面变形特征铺设饱含水的实验材料来模拟地下岩层，注油后煤油受到浮力作用逐渐运移到正向构造中，用于模拟石油在地层中的运聚过程。而这种模拟实验是假设圈闭先形成，只研究油气在后期的运聚过程，并不适用于油气成藏过程中发生构造活动的研究对象，不能对油气运聚进行动态模拟。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种油气运聚模拟装置及方法，旨在解决现有技术中油气运聚模拟实验装置不能对油气运聚进行动态模拟的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的油气运聚模拟装置包括：实验箱，设置有实验腔，所述实验腔内容置有地质模型；驱动组件，包括驱动件和与所述驱动件连接的压板，所述压板与所述实验腔的内腔壁紧密贴合，所述驱动件用于驱动所述压板沿所述地质模型的长度方向挤压所述地质模型；调节箱，设置有相互独立的注水腔、注油腔以及排水腔，且所述注水腔、所述注油腔以及所述排水腔用于与所述实验腔连通。
5.可选的，所述实验箱包括箱体和盖设于所述箱体顶部的盖板，所述箱体和所述盖板围成所述实验腔，且所述箱体和所述盖板均为透明材质制件。
6.可选的，所述调节箱还设置有与所述注水腔、所述注油腔以及所述排水腔相互独立的调压气腔，所述调压气腔用于向所述实验腔内输送气体并调节所述实验腔内的压力。
7.可选的，所述实验腔的腔壁开设有多个第一通孔，所述注水腔的腔壁、所述注油腔的腔壁、所述排水腔的腔壁以及所述调压气腔的腔壁均开设有用于与所述第一通孔连通的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔处均设置有一个开关阀。
8.可选的，多个所述第一通孔分别为注油孔和气液孔，所述箱体的底部开设有多个所述注油孔，所述注油孔通过导油管与所述注油腔连通，所述箱体的侧部开设有多个所述气液孔，所述气液孔通过连接管与所述注水腔、所述排水腔或所述调压气腔连通。
9.可选的，所述盖板通过密封圈与所述箱体连接；和/或，所述箱体和所述盖板均为聚碳酸酯制件。
10.可选的，所述油气运聚模拟装置还包括与所述驱动件电连接的控制器，所述控制器被配置为控制所述驱动件的挤压速率和挤压距离。
11.可选的，所述油气运聚模拟装置还包括基座，所述实验箱和所述调节箱均安装于所述基座，且所述调节箱能相对所述基座滑动。
12.可选的，所述驱动组件的数量为两个，两个所述驱动组件分别位于所述地质模型长度方向的两端。
13.本发明还提出一种油气运聚模拟方法，
14.所述油气运聚模拟方法包括：
15.在实验腔内铺设地质模型；
16.向实验腔内注水至指定高度；
17.停止注水并将所述实验腔静置预设时长；
18.向所述实验腔内注入气体，使所述实验腔内的压力调节至设定压力；
19.挤压所述地质模型，使所述地质模型产生构造变形，同时向所述实验腔内注油，并使所述实验腔进行排水。
20.本发明的技术方案中，采用油气运聚模拟装置进行油气运聚模拟实验时，预先在实验腔内铺设地质模型，地质模型铺设完毕后连通实验腔和注水腔，可通过注水腔向实验腔内注水，使地质模型逐渐饱含水，并对充水后的地质模型静置充足的时间，地质模型内的水分布均匀，地质模型静置完成后，驱动件驱动压板沿地质模型的长度方向挤压地质模型，使地质模型产生构造变形，并在压板挤压的过程中同时将注油腔和排水腔均与实验腔连通，对实验腔注油的同时进行排水，通过排水腔的排水速率以及排水量，可记录油气运聚过程中水油变化，通过拍照、摄像或ct扫描可对实验过程中地质模型的动态构造变形和油气运聚特征进行记录，可实现对油气运聚进行动态模拟。本发明中通过相互独立的注水腔、注油腔、排水腔与实验腔内的压板配合，可有效动态模拟油气运聚过程，且通过拍照以及排水数据记录，可方便实验者掌握油气运聚过程中的特征参数，有利于油气运聚的后续研究。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为本发明一实施例油气运聚模拟装置在一视角下的结构示意图；
23.图2为本发明一实施例油气运聚模拟装置在另一视角下的结构示意图；
24.图3为本发明一实施例油气运聚模拟方法的流程示意图。
25.附图标号说明：
[0026][0027][0028]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0031]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0032]
本发明提出一种油气运聚模拟装置。
[0033]
如图1和2所示，在本发明一实施例中，油气运聚模拟装置100包括实验箱1、驱动组件2以及调节箱3；实验箱1设置有实验腔13，实验腔13内容置有地质模型200；驱动组件2包括驱动件21和与驱动件21连接的压板22，压板22与实验腔13的内腔壁紧密贴合，驱动件21用于驱动压板22沿地质模型200的长度方向挤压地质模型200；调节箱3设置有相互独立的注水腔31、注油腔32以及排水腔33，且注水腔31、注油腔32以及排水腔33用于与实验腔13连通。可以理解地，压板22与实验腔13的内腔壁紧密贴合可防止地质模型200的漏失，为方便压板22的驱动，本实施例中的驱动件21可采用电机。
[0034]
在采用本实施例油气运聚模拟装置100进行油气运聚模拟实验时，预先在实验腔13内铺设地质模型200，地质模型200铺设完毕后连通实验腔13和注水腔31，可通过注水腔31向实验腔13内注水，使地质模型200逐渐饱含水，关闭注水腔31并对充水后的地质模型200静置充足的时间，地质模型200内的水分布均匀，地质模型200静置完成后，驱动件21驱动压板22沿地质模型200的长度方向挤压地质模型200，使地质模型200产生构造变形，并在压板22挤压的同时将注油腔32和排水腔33均与实验腔13连通，对实验腔13注油的同时进行排水，通过排水腔33的排水速率以及排水量，可记录油气运聚过程中水油变化，通过拍照、摄像或ct扫描可对实验过程中地质模型200的动态构造变形和油气运聚特征进行记录，可实现对油气运聚进行动态模拟。本实施例中通过实验腔13内的压板22与调节箱3的三个相互独立的注水腔31、注油腔32、排水腔33配合，可有效动态模拟油气运聚过程，且通过拍照以及排水数据记录，可方便实验者掌握油气运聚过程中的特征参数，有利于油气运聚的后续研究。
[0035]
在一实施例中，实验箱1包括箱体11和盖设于箱体11顶部的盖板12，箱体11和盖板12围成实验腔13，且箱体11和盖板12均为透明材质制件。本实施例通过箱体11和盖板12的透明材质，使实验腔13内的地质模型200以及水油便于观察，可在地质模型200构造变形过程中，通过摄像或ct扫描对地质模型200的顶面、侧面以及底面进行多平面记录，方便地质模型200的三维观测，可提高油气运聚模拟实验的准确性。
[0036]
具体地，调节箱3还设置有与注水腔31、注油腔32以及排水腔33相互独立的调压气腔34，调压气腔34用于向实验腔13内输送气体并调节实验腔13内的压力。本实施例中，在对充水后的地质模型200静置充足的时间，使地质模型200内的水分布均匀后，连通调压气腔34和实验腔13，使调压气腔34向实验腔13输送气体，并使实验腔13内达到设定压力；接着关闭调压气腔34，驱动件21驱动压板22挤压地质模型200，并进行注油和排水操作。本实施例中通过调压气腔34可对实验腔13内的压力进行调控，以模拟不同深度环境下的油气运聚动态过程，可扩大油气运聚模拟装置100的应用范围。
[0037]
如图1所示，油气运聚模拟装置100还包括与驱动件21电连接的控制器9，控制器9被配置为控制驱动件21的挤压速率和挤压距离。控制器9可采用现有的操作台，控制器9可控制驱动件21，带动压板22产生伸缩运动，并能调节压板22的运动速率合距离，实现地质模型200的挤压或伸展变形的模拟；控制器9还能根据实验者输入的数据对注水腔31的注水压力、注水速率、注水时间以及注水时间进行控制，同时，控制器9还能根据实验者输入的数据对注油腔32的注油压力、注油速率、注油油量以及注油时间进行控制，本实施例中的控制器9用于完成注油、注水、排水和压力调节等一体化实验操作，可设置和监测压力、注水、注油和排水过程中的相关数据，并输出数据表。
[0038]
本实施例中的实验腔13的腔壁开设有多个第一通孔111，注水腔31的腔壁、注油腔32的腔壁、排水腔33的腔壁以及调压气腔34的腔壁均开设有用于与第一通孔111连通的第二通孔35，第一通孔111和第二通孔35处均设置有一个开关阀10。地质模型200铺设时，保持所有开关阀10闭合，可保证实验腔13的密闭性，地质模型200铺设完毕后并进行油气运聚模拟时可根据地质模型200的高度选择合适的第一通孔111与第二通孔35连接，同时第一通孔111和第二通孔35之间通过开关阀10实现开关功能；本实施例中可通过多个第一通孔111的设置避免地质模型200的铺设受到第一通孔111限制的情况。如图2所示，本实施例中的第一通孔111呈矩阵排列。
[0039]
本实施例中，多个第一通孔111分别为注油孔112和气液孔113，箱体11的底部开设有多个注油孔112，注油孔112通过导油管4与注油腔32连通，箱体11的侧部开设有多个气液孔113，气液孔113通过连接管5与注水腔31、排水腔33或调压气腔34连通。本实施例中通过底部供油，侧面实现供水和供气，可避免供水、供气受到地质模型200高度影响的情况，同时将注油孔112与气液孔113分区布置可方便实验过程中实验者对油气运聚模拟装置100的调节。并且，本实施例中的注油口、气液口和开关阀10处均设置有滤网，具有防漏沙功能，能避免地质模型200的漏失。
[0040]
本实施例油气运聚模拟装置100中，盖板12和箱体11之间通过密封圈14密封连接；并且，盖板12的边缘和箱体11通过多个固定件20固定连接，箱体11和盖板12均为聚碳酸酯制件。聚碳酸酯制件便于取材，且便于制造，可方便油气运聚模拟装置100的装配，盖板12和箱体11之间通过密封圈14连接，可进一步提高实验腔13的密封性，保证实验过程中数据控制的精确性。
[0041]
如图2所示，在一实施例中，油气运聚模拟装置100还包括基座6，实验箱1和调节箱3均安装于基座6，且调节箱3能相对基座6滑动。驱动件21通过支架30安装于基座6，四个脚架7与箱体11底部连接，放置在基座6上，确保实验箱1的平稳，调节箱3通过移动支架8滑动安装于基座6，可通过滑动移动支架8调整调节箱3相对实验箱1的位置，从而提高油气运聚模拟装置100的操作便利性。
[0042]
本实施例中，驱动组件2的数量为两个，两个驱动组件2分别位于地质模型200长度方向的两端。位于地质模型200左右两端的驱动组件2可同时对地质模型200进行挤压，从而提高地质模型200构造变形的塑料，可节约实验操作时长。
[0043]
如图3所示，本发明还提出一种油气运聚模拟方法，在本发明提供的油气运聚模拟方法第一实施例中，油气运聚模拟方法包括具体以下步骤：
[0044]
s10，在实验腔内铺设地质模型；
[0045]
s20，向实验腔内注水至指定高度；
[0046]
s30，停止注水并将所述实验腔静置预设时长；
[0047]
s40，向所述实验腔内注入气体，使所述实验腔内的压力调节至设定压力；
[0048]
s50，挤压所述地质模型，使所述地质模型产生构造变形，同时向所述实验腔内注油，并使所述实验腔进行排水。
[0049]
本实施例中的油气运聚模拟方法可采用油气运聚模拟装置进行油气运聚模拟实验，预先在实验腔内铺设地质模型，地质模型铺设完毕后连通实验腔和注水腔，可通过注水腔向实验腔内注水，使地质模型逐渐饱含水，并对充水后的地质模型静置充足的时间，地质
模型内的水分布均匀，地质模型静置完成后连通调压气腔和实验腔，使调压气腔向实验腔输送气体，并使实验腔内达到设定压力，关闭调压气腔后接着驱动件驱动压板沿地质模型的长度方向挤压地质模型，使地质模型产生构造变形，并在压板挤压的过程中同时将注油腔和排水腔均与实验腔连通，对实验腔注油的同时进行排水，通过排水腔的排水速率以及排水量，可记录油气运聚过程中水油变化，通过拍照、摄像或ct扫描可对实验过程中地质模型的动态构造变形和油气运聚特征进行记录，可实现对油气运聚进行动态模拟。本发明中通过相互独立的注水腔、注油腔、排水腔与实验腔内的压板配合，可有效动态模拟油气运聚过程，且通过拍照以及排水数据记录，可方便实验者掌握油气运聚过程中的特征参数，有利于油气运聚的后续研究。
[0050]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。