不整合超覆油气藏物理模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气运移与聚集的实验装置及实验方法，具体地说，涉及一种不整合超覆油气藏形成机制的物理模拟装置，通过改变地层不整合面倾角及岩性对油气的封堵性程度，从而示踪超覆地层不整合面对油气运聚的控制作用。
【背景技术】
[0002]地壳差异升降运动常引起水体的进退，在剖面上表现为地层的“超覆”和“退覆”。当水体渐进时，沉积范围逐渐扩大，较新沉积层覆盖在较老的沉积层之上，并向陆地方向扩展，与更老的地层侵蚀面以不整合相接触时就形成了地层超覆。在水体渐进时，水盆逐渐扩大，沿着沉积拗陷边缘的侵蚀面沉积了储集性能较好的水进砂体或底砾岩，随着水盆继续扩大，水体加深，在砂层之上超覆沉积了渗透性差的泥岩，泥岩往往含有有机质，既可作为良好的生油岩，同时又可作为良好的盖层，因此便形成了地层超覆型圈闭。多次的水退水进变化，便可形成旋回式和侧变式的生储盖组合。油气生成后，就近运移或沿不整合面运移至地层超覆圈闭中聚集起来，形成地层超覆油气藏。
[0003]不整合面是含油气盆地油气藏的一种重要主控因素，不整合面超覆油气藏是地层油气藏形成的一种成因类型。超覆型不整合面与油气成藏作用密切相关，一方面可以作为遮挡体对油气起着封闭作用，另一方面又可以作为运移主通道进行输导油气。以准噶尔盆地为例，例如塔里木盆地轮南油田、塔中101东河砂岩油藏，均属于此种类型的油气藏。准噶尔盆地形成的超覆不整合油气藏集中分布于西北缘斜坡区，由于湖平面多期次的上升与下降，导致水进砂体在垂向上相互叠置，构成多套含油层系，形成的油气藏规模也较大，典型的有五区南油田。在我国东部含油气盆地斜坡区也广泛发育着超覆不整合油气藏，如黄骅坳陷埕北断坡张东构造沙三段油气藏，济阳坳陷惠民凹陷中央隆起带馆陶组底部砂体油气减等。
[0004]不整合面对油气聚集成藏既有建设性作用，又有破坏性作用。建设性作用主要有:①为油气运移提供良好的通道;②改善了不整合面下储集层或储集体的储集性能，造就了不整合面上水进砂体或底砾岩储集体;③不整合面上、下发育大量的不整合圈闭；④为烃源岩二次生油气提供必需的条件。破坏性作用表现为对先成油气藏的破坏，主要是对盖层的破坏使油气大量散失，即使是部分破坏，原油也将受到不同程度的氧化、水洗，使轻质组分逸散，重质组分留下，形成稠油或沥青。此外，不整合面与通入古地表断裂结合会使油气沿不整合面、断裂面运移到地表逸散，使油气藏遭到一定程度的破坏。
[0005]专利号为201210408379.0的中国专利公开了一种不整合结构体油气输导优势方向物理模拟系统及实验方法，模拟系统包括由连接子系统连接的模拟子系统和注入子系统，所述的模拟子系统包括底座以及安装于底座上的模拟器，所述模拟器与底座之间设置有孔隙，底座与连接子系统相接;所述模拟器为纵截面呈“U”型的透明容器，模拟器的横截面包括板状部分、槽状部分和脊状部分。该发明主要用于揭示不整合结构体油气运移优势方向，不能反映不整合超覆油气藏的结构特征和控藏机理。
[0006]申请号为201510716261.8的中国专利申请公开了一种不整合遮挡油气藏物理模拟实验装置及实验方法，所述实验装置包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体和位于地层箱体上方的不整合舱体，地层箱体与不整合舱体的侧面连接有断裂带箱体，断裂带箱体上的注油孔和出油孔分别连接流体注入系统和流体输出系统。该发明模拟在不整合面遮挡下的油气运聚过程，分析地层不整合遮挡油气藏形成机制及控制因素。不整合遮挡油气藏和不整合超覆油气藏是两种不同性质和特征的地层油气藏，因此该申请专利与本发明有着本质的不同。
[0007]现有的油气运聚机理物理模拟大多是在一个大的沙箱内进行，通过在沙箱内构置不同地质模型，来模拟或验证某个地区的油气运移聚集规律，尚未发现有针对不整合面超覆油气藏而设计的实验装置和实验方法。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，基于超覆型不整合面对油气运聚的影响，提供了一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，以实现模拟在不整合面超覆下的地层中油气运聚过程，分析不整合超覆油气藏形成机制及控制因素，深化对地层油气成藏成因和油气分布规律的认识，为含油气盆地的油气勘探提供依据，同时也可很好地为实验教学服务。
[0009]根据本实用新型一实施例，提供了一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体、位于地层箱体下方的不整合舱体和位于地层箱体上方的顶板;所述地层箱体包括多层独立的模拟室，下层模拟室的长度小于上层模拟室的长度，每层模拟室均与不整合舱体接触连接;每层模拟室与不整合舱体接触的侧板以及不整合舱体的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入系统连接的注油孔;所述不整合舱体内设有多个渗透性挡板，所述渗透性挡板将不整合舱体分割成与模拟室数量相同的舱体单元，且模拟室与舱体单元一一对应。
[0010]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述地层箱体包括三层独立的抽屉式模拟室，相邻模拟室之间设有滑道，当需要装砂时，模拟室可以沿滑道自由拉出。地层箱体设计为三层模拟室，可以充填300-1000微米粒径的石英砂，代表中砂-砾岩的范围，可以较大地满足岩性组合差异性搭配的需要。所述不整合舱体设有两个渗透性挡板，将不整合舱体分割为三个舱体单元，用以模拟不整合结构侧向上的差异性。
[0011]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室与不整合舱体接触的侧板均为带有微孔的玻璃板，其余各板均为无孔玻璃板，可以保证每层模拟室的油气运聚是独立的，彼此之间不受影响；侧板上微孔的孔径为200-300微米，该孔径对粒径在200微米以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此油、气、水可以通过每层模拟室与不整合舱体接触的侧板向不整合舱体流通，此时可以检测不整合舱体对油气运聚的封堵作用。
[0012]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，在每层模拟室与不整合舱体接触的顶部均设有流体采集孔。在实验过程中，可以打开流体采集孔，采集流体进行检测分析，通过比较流体的地球化学参数特征，来对比分析不同地层单元油气运聚机制的差异。譬如说，对采集到油样的分子生物标志物进行分析，可以研究原油运移过程中的地质色层效应，从而深化地层油藏形成机制的认识。
[0013]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室的侧面均设有内凹型把手，把手的设计，可以便于模拟室的安装与拆卸。
[0014]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均为起伏弯曲的曲面结构，以模拟地下地层的实际形态。
[0015]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体包括舱体和与舱体连接的舱盖，舱体上设有插装渗透性挡板的插槽，舱盖的顶部设有开关旋钮。舱盖通过设置在其顶部的开关旋钮控制，打开开关旋钮时，舱盖可以围绕舱盖旋转轴自由打开，以方便填砂等试验过程的需要。
[0016]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体的顶板为带有微孔的玻璃板，微孔的孔径设计为200-300微米，流体可以自由渗入，其余侧板均为无孔玻璃板，流体不能渗入。
[0017]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述实验装置还包括底座和支架，支架固定安装于底座的一端，不整合舱体安装于支架和底座上。
[0018]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述支架包括安装于底座上的可伸缩性支撑杆和位于可伸缩性支撑杆顶部的软橡皮护垫，软橡皮护垫与不整合舱体连接。通过设置在可伸缩性支撑杆上的控制旋钮调节可伸缩性支撑杆的高度，使地层油气藏模拟器的倾角可变，用以模拟地层产状对油气聚集效率的影响。
[0019]为保证实验过程中的可视化，在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体、每层模拟室和顶板均由全透明的玻璃组成，可以承受高达1MPa的工作压力。
[0020]在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述流体注入系统包括一端与注油孔连接的输油软管以及依次安装在输油软管上的压力表、稳压阀和流量仪，输油软管的另一端连接有输油桶，输油桶连接有压力栗。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表和流量仪对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。
[0021]本实用新型的有益效果是:(I)本实用新型实验装置设计多层模拟室的地层结构物理模型，可以充填不同岩性和胶结程度的物质，以模拟地层箱体内部结构的非均质性和对油气运移的影响，从而模拟在不整合超覆下不同沉积环境下沉积物物性差异对原油聚集效率的影响；设计不整合舱体，通过渗透性挡板将不整合舱体分割为与模拟室数量相同的舱体单元，可以充填不同的岩性，用以模拟超覆不整合面侧向岩性差异时，对油气聚集的影响，从而模拟不整合面地层岩性和物性对油气运聚的控制作用，以及研究不整合超覆油藏物性封闭下限的问题;本实用新型实验装置操作方便、灵便轻巧，能够多角度、多因素展现地层油气藏形成机理，为含油气盆地的油气勘探提供依据，能够很好的为本科生和研究生等提供实验教学服务。(2)本实用新型实验装置每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均设计为起伏弯曲的曲面结构，用以模拟地下地层的实际形态，可以更接近地下真实状况。
(3)本实用新型模拟装置能够模拟不整合体的立体空间结构，改变了传统上将不整合面描述为线状或面状结构存在的不能有效模拟不整合面对油气运聚影响的问题。(4)本实用新型实验装置还设计有底座和支架，通过底座和支架使得底层油气藏模拟器倾角可变，能够探讨地层箱体产状(即倾角)对油气聚集效率的影响。(5)本实用新型实