水动力油藏物理模拟实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油运移与聚集的实验装置，具体地说，涉及一种水动力油藏物理模拟装置，用于模拟水动力对油藏的影响作用。
【背景技术】
[0002]沉积盆地地下水动力的形成、演化与油运移、聚集关系非常密切，而水动力受流体动力及其驱动机制支配。近些年来很多学者从不同角度研究了流体动力、流体驱动机制与油成藏的关系。陈荷立等(1988，1990，1993)利用泥岩压实研究流体压力，认为油一般分布在剩余压力较低部位。康永尚等(1998)提出了油成藏流体动力系统的概念，并提出重力驱动型、压实驱动型、流体封存型及滞留型油气成藏流体动力系统类型的划分方案。在此基础上，成藏动力学概念得到强调，认为需要将流体动力的研究与其他地质条件和作用过程综合起来研究油气运移过程和聚集规律(龚再升等，1999;郝芳等，2000;罗晓容，2008)。在流体动力学研究中，有观点认为流体势场中分隔槽的位置可以划分含油气系统或油气运聚单元(王震亮等，1999，2000，2002)，也有认为水动力体系与油气藏的形成密切相关，含油气沉积盆地经历的水文地质旋回决定在一个独立的水动力体系中油气的分布规律(楼章华等，2005) ο庞雄奇等(2007)认为体现流体动力的“势”与反映储层输导能力的“相”耦合，对陆相断陷盆地的油气具有较好的控制作用，并提出相势控藏理论。陈中红等(2003，2010，2011，2013)利用水动力场的概念，讨论了准噶尔盆地西北缘和腹部地区以及渤海湾盆地东营凹陷和沾化凹陷水动力的分布和演化，在此基础上分析了水动力对油气运移、聚集的影响。
[0003]含烃水动力场的演化与构造演化、地下油气的演化紧密相关。以准噶尔盆地克-百地区为例，该区构造运动活跃，地下水动力演化及油气成藏比较复杂。从水动力场分布看，在靠近凹陷的斜坡带，为泥岩压实排水形成的离心流区，流体主要为来自源岩的含烃流体；在盆地边缘的超覆尖灭带是大气水下渗形成的向心流区，对油气藏有破坏作用;处于中间的断阶带，是下部的离心流和上部的向心流的汇合区，也是深部流体向上运移的越流-泄水区。以东营凹陷为例，研究表明，东营凹陷(沙三段)为以典型的、“年轻”的压实流盆地，压实流驱动的离心流是决定油气侧向运移的主要因素，在离心流作用下，油气主要向生油洼陷的周缘地区，最后形成环(带)状油气聚集。
[0004]以四川盆地为例，川西坳陷上三叠统须家河组储层中水溶气丰富，溶解气资源至少超过富集于气藏中的天然气资源的I?2个数量级(安凤山等，1995;杨克明等，2006)。川西坳陷自晚三叠世以来，在喜马拉雅期构造隆升之前，平均Im3水中可溶解甲烷18.1m3。在含气饱和度为5 %、地层压力90MPa条件下，弥散气含量将超过40m3，水溶气总量达到58.1m3/m3，可见水动力驱动的水溶气成藏具有重大意义。
[0005]水动力油气藏在油气勘探中不断有新的发现，显示出水动力作用对油气成藏的重要性。水动力油气藏的形成与水动力的封闭作用密切相关。水动力油气藏一般形成于地层产状发生轻度变化的构造鼻和挠曲带、单斜储集层岩性不均一和厚度变化带以及地层不整合附近。在这些部位，当渗流地下水的动水压力与油气运移的浮力方向相反、大小大致相等时，可阻挡和聚集油气，形成水动力油气藏。
[0006]美国德克萨斯州西部德拉瓦尔盆地的韦特油田就是典型的水动力油气藏。该油田的储层为德拉瓦尔系地层，为一向东平缓的构造鼻，倾斜度为19m/km，在油田范围内构造阶地度减少到10m/km，向东又增加。储层上倾方向无断层、岩性尖灭及变为非渗透岩层的迹象，向东下倾方向的流水作用形成流体圈闭，油气被圈闭于其中形成油藏，油水界面的倾斜与水流方向一致。
[0007]申请号为201510031808.0的中国专利申请公开了一种非均质底水油气藏三维物理模拟实验装置及饱和度确定方法，装置包括岩心夹持器、围压栗、恒压恒速驱替阀、活塞式容器、油气水计量装置、回压装置、油气水计量装置、恒温箱、恒压恒速驱替阀、压力计量装置。该发明拟进行平面和纵向上非均质驱替实验、边底水对驱替影响及实时分析油(气)水饱和度分布等研究。
[0008]由于水动力油藏形成过程复杂，目前对水动力油藏的认识仅限于对已发现油藏的地质解剖和分析所得出的静态认识，然而水动力作用下，油气成藏的过程是一个动态的过程，水动力的流速等对水动力油藏有重要的控制作用，因此目前已有的技术不能深刻认识水动力油藏的形成过程、机制和其主控因素。
[0009]现有的油气运聚机理物理模拟基本都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，尚没有发现有针对水动力油气藏形成过程及机制的实验装置和实验方法。
【实用新型内容】
[0010]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，基于水动力对油气藏形成的影响，提供了一种水动力油藏物理模拟实验装置，以实现模拟水动力对油藏的影响过程，分析水动力油藏形成机制及控制因素，深化对水动力油气藏成因的认识，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。
[0011]根据本实用新型一实施例，提供了一种水动力油藏物理模拟实验装置，包括水动力油运聚模拟箱、水注入系统、水输出系统和与压力栗连接的供水池，水动力油运聚模拟箱通过水注入系统和水输出系统与供水池相连，形成闭合的环路;所述水动力油运聚模拟箱包括箱体，在所述箱体内设有地层体模拟器、第一蓄水箱和第二蓄水箱，第一蓄水箱和第二蓄水箱分别位于地层体模拟器的两侧，并与地层体模拟器拆装式连接;地层体模拟器的两侧面、第一蓄水箱与地层体模拟器连接的侧面以及第二蓄水箱与地层体模拟器连接的侧面均为防砂渗滤网；所述地层体模拟器的下端设有第一注油孔，第一蓄水箱的下端设有与水注入系统连接的第一注水孔，第二蓄水箱的下端设有与水输出系统连接的第一出水孔，在所述箱体上的相应位置分别设有第二注油孔、与水注入系统连接的第二注水孔和与水输出系统连接的第二出水孔。根据本实用新型提供的上述实验装置，由于水注入系统、水输出系统和供水池形成闭合的环路，在实验过程中，水从水动力油运聚模拟箱中流出后，还可以再次运用，供水池与压力栗相连，模拟实验时可以通过改变进口压力和水体流速的大小，考察供水压力和水体流速对油运聚的控制作用。根据本实用新型提供的上述实验装置，通过地层体模拟器模拟不同沉积环境下沉积物物性差异对水动力油藏形成的影响，通过第一蓄水箱实现对高压水流的缓冲作用，通过第二蓄水箱实现对流体的蓄集作用，并利用地层体模拟器两侧的防砂渗滤网以及第一蓄水箱和第二蓄水箱的防砂渗滤网的防砂和减缓水流速度的功能，保证动水条件下实验过程的稳定性，以及模拟不同水流速度对水动力油气藏形成的控制作用。根据本实用新型提供的上述实验装置，从注油孔将油注入地层体模拟器内，油在浮力的作用下，向上运移，可实现对油运移过程的观察。
[0012]根据本实用新型一实施例，提供了一种水动力油藏物理模拟实验装置，包括水动力油运聚模拟箱、水注入系统、水输出系统和与压力栗连接的供水池，水动力油运聚模拟箱通过水注入系统和水输出系统与供水池相连，形成闭合的环路;所述水动力油运聚模拟箱包括箱体，在所述箱体内设有地层体模拟器、第一蓄水箱和第二蓄水箱，第一蓄水箱和第二蓄水箱分别位于地层体模拟器的两侧，并与地层体模拟器拆装式连接;地层体模拟器的两侧面、第一蓄水箱与地层体模拟器连接的侧面以及第二蓄水箱与地层体模拟器连接的侧面均为防砂渗滤网；所述地层体模拟器的下端设有第一注油孔，第一蓄水箱的下端设有与水注入系统连接的第一注水孔，第二蓄水箱的下端设有与水输出系统连接的第一出水孔，在所述箱体上的相应位置分别设有第二注油孔、与水注入系统连接的第二注水孔和与水输出系统连接的第二出水孔;所述实验装置还包括底座，所述底座包括用于放置箱体的底板和安装在底板下方的支架。根据本实用新型提供的上述实施例，由于水注入系统、水输出系统和供水池形成闭合的环路，在实验过程中，水从水动力油运聚模拟箱中流出后，还可以再次运用，供水池与压力栗相连，模拟实验时可以通过改变进口压力和水体流速的大小，考察供水压力和水体流速对油运聚的控制作用。根据本实用新型提供的上述实验装置，通过改变地层体模拟器中所装砂体粒度和地层倾角，其中地层体模拟器中地层倾角的改变通过调节支架的高度来实现，用以模拟不同沉积环境下沉积物物性差异和地层倾角差异对水动力油藏形成的影响。根据本实用新型提供的上述实验装置，通过第一蓄水箱实现对高压水流的缓冲作用，通过第二蓄水箱实现对流体的蓄集作用，并利用地层体模拟器两侧的防砂渗滤网以及第一蓄水箱和第二蓄水箱的防砂渗滤网的防砂和减缓水流速度的功能，保证动水条件下实验过程的稳定性，以及模拟不同水流速度对水动力油气藏形成的控制作用。根据本实用新型提供的上述实验装置，从注油孔将油注入地层体模拟器内，油在浮力的作用下，向上运移，可实现对油运移过程的观察。
[0013]本实用新型的有益效果是:(I)本实用新型实验装置结构合理，操作方便，灵便轻巧，地层体模拟器两侧均连接蓄水箱，并通过防砂渗滤网进行防砂和减缓水流速度，能够模拟不同水流速度对水动力油藏形成的控制作用，保证了动水条件下进行实验的稳定；(2)与传统上将不整合面描述为平直型的现状或面状结构不同，本实用新型实验装置地层体模拟器为褶皱式箱体，为立体起伏的空间结构，能够通过改变地层体模拟器中所装砂体粒度和地层倾角，用来模拟在不同沉积环境下沉积物物性差异以及地层倾角差异对水动力油藏形成的影响，能够实现多角度、多因素展现水动力油藏形成机理，因此也能够很好地为本科生和研究生等实验教学服务。(3)本实用新型模拟装置设计的底座能够使装置的倾角可变，用以探讨地层单元产状(即倾