岩性组合结构控油气运聚物理模拟系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种油气运移路径物理模拟系统。
【背景技术】
[0002]油气在地下的二次运移是在不同的岩石地层中发生的，因此岩石之间的配置关系是影响油气运移的首要地质因素。不同的岩石组合结构会导致不同的油气运移路径和油气运聚结果。同时，油气的运移是在沿着通道范围内有限的路径发生的，由此可知，油气的二次运移是一种非均一性流动的过程。其中，地层形态的展布、地层岩石之间的配置关系以及地层压力的强弱对研究油气运移非均质性过程和油气运聚机理至关重要。
[0003]油气运聚一直是油气勘探工业急需解决的难点问题。20世纪90年代以前，油气运聚研究的焦点是初次运移的动力、相态、过程及其地球化学效应。20世纪90年代以来，油气在输导层中的运聚行为得到更广泛的关注，这是因为烃类流体在湖盆内的二次运移是一个极不均一的过程，即便是在均匀的孔隙介质内，烃类流体的运移也只沿着通道范围内有限的路径发生(Schowalter, 1979 ；Demibicki et al., 1989 ；Catalan et al., 1992)。从已观察到的运移现象可以推断，不同尺度上的烃类流体运聚的路径和过程可能很类似，但仍存在一定的差异，某些宏观上可视为均质的过程在更小的尺度上往往是非均质的(罗晓蓉，2003)。研究表明，岩性结构的不同配置直接影响了油气的运聚机理和分布规律。2002年陈中红等研究了准格尔盆地陆梁隆起白垩系底部不整合面岩性结构特征与油气运聚关系，发现白垩系底部不整合面上下地层的岩性配置可分为五种类型:I型，不整合面之上为砂砾，其下依次为泥岩、砂岩；II型，不整合面之上为砂岩，其下依次为泥岩、砂岩；111型，不整合面之上为砂砾岩，其下依次为泥岩、砂砾岩；IV型，不整合面之上为砂岩，其下依次为泥岩、砂砾岩；V型，不整合面之上为砂砾岩，其下依次为泥岩、砂岩、砂砾岩。其中，I型、II型对该区油气运聚最为有利，白垩系底部不整合与断层共同构成了良好的输导通道，不整合之下的淋滤带是较好的运移通道，在其上风化粘土层的遮挡下，油气可有效地横向运移，喜马拉雅运动后期产生的正断层切割不整合底部的砾岩及上覆大套砂岩，向上快速输导油气。
[0004]油气运聚机理是油气藏定位和油气勘探部署的基础。物理模拟实验室研究烃类油气运聚机理的有效方法之一。
[0005]公开号为CN 102808614A的中国发明专利申请公开了一种油气运移物理模拟装置和油气运移实验方法，所述油气运移物理模拟装置包括:恒温箱和设置在所述恒温箱内的填砂管。所示油气运移实验方法，将常压的玻璃填砂管设置在恒温箱内，采用原油进行油气二次运移实验，并进行可视观察，开展油气宏观运移过程研究；将高压的不锈钢填砂管设置在恒温箱内，采用原油进行油气二次运移实验，开展油气运移过程微观组份变化研究。该发明集成了油气二次运移可视物理模拟和高温高压不可视物理模拟两项功能，将油气二次运移宏观运移过程和微观运移机理研究相结合，完善油气二次运移物理模拟研究的手段。
[0006]公开号为CN 102720481A的中国发明专利公开了一种油气运聚仿真物理模拟实验仪，包括砂箱、动力系统、旋转及支撑系统，所述旋转及支撑系统与砂箱连接，所述砂箱包括透明缸体，砂箱上设置有通油气孔及装砂口，砂箱内侧底部填充有η个底块，底块之间通过底块连接器密封连接，其中7 < η < 13 ;所述动力系统设置在砂箱下方与砂箱内的底块连接。本发明将构造运动与油气的运移、聚集相结合，能模拟油气在地质构造发生前后在砂体中的运移、聚集过程，可解决现有技术中三维油气运移与聚集动态模拟实验装置稀缺，无法满足多种实验要求的问题。
[0007]公开号为CN 103018003Α的中国发明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。本发明主要用于揭示不整合结构体油气运移优势方向，同时根据不同地质背景，改变实验条件，揭示不整合结构体控藏作用机理，以指导地层油气藏勘探。本发明在外观上为360°全透明设计，实时三维观察油气在不整合结构体中的运移状态。同时，通过改变倾角、石英沙粒径、注油压力等，研究油气沿不整合结构体运移的影响因素。
[0008]公开号为CN 102590887Α的中国发明专利公开了一种断裂带原油稠化机理实验模拟系统及实验方法，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固定支架与模拟仪，模拟仪由两根透明玻璃管斜交而成，长玻璃管模拟断裂带，短玻璃管模拟储层，固定支架呈圆盘状，模拟仪固定在支架上，可随支架旋转，以改变断裂带和储层的倾角；注入子系统由两个呈柱状的玻璃筒组成，一个盛模拟地层水，另一个盛原油，盛模拟地层水的玻璃筒通过连接子系统与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子系统与长玻璃管的注油口连接。本模拟系统和方法可以揭示原油在断裂带中的运移过程及其稠化控制因素。
[0009]由上述可知，现有的油气运聚物理模拟方法虽实现了从二维到三维的可视化特点，但仍存在以下缺陷:
[0010](I)现有的油气运聚机理物理模拟基本都是围绕断裂、不整合面和单一砂体展开的，尚未有针对岩性配置结构控制油气运聚机理的物理实验系统。
[0011](2)现有的油气运移路径物理模拟方法或未考虑充注压力对模拟路径的影响，或仅仅考虑了进口压力对模拟实验的影响，由于实际地下油气运移受运移动力的支配，而地层压力是重要的运移动力之一，并且油气运移过程同时受到进口压力和出口压力影响，即实际地质过程中的围压和泄压条件影响。因此，现有技术未真正解决压控下的模拟实验技术。
[0012](3)现有的物理模型都是在单一箱体里充填砂体进行，不能有效进行岩性配置结构的设置和控藏机理研究。
[0013](4)现有的物理模拟实验系统中，充填的石英砂层多是水平设计，不能反映地下地层曲面形态的特征，尤其不能反映油气沿构造脊运移的特征。
【实用新型内容】
[0014]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，基于岩性组合结构的变化和压力对油气运移路线的影响，提供了一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟系统，以实现在线定量模拟在不同压力控制下、不同岩性组合结构下的油气运聚过程，分析油气运移和聚集的规律及控制因素，深化对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。
[0015]本实用新型的技术方案是:一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟系统，包括模拟箱体、与模拟箱体的注油口和出油口相连的压力控制系统以及与压力控制系统相连的数据处理分析系统，所述的模拟箱体包括下底板、上顶板和安装在下底板和上顶板之间多层模拟室，所述多层模拟室中，所有模拟室的顶底面均设有孔，或至少有一层模拟室的顶底面无孔。
[0016]作为优选，最底层的模拟室为上曲下平结构，最顶层的模拟室为上平下曲结构，其余各层模拟室的结构形态相同，均为上底面和下底面皆带“槽”和“脊”状结构的曲面。模拟室的这种曲面结构真实实现地下曲面地层中油气运聚路径的追踪和油气运聚机理。
[0017]进一步的，所述每层模拟室上均设有把手，上顶板和下底板之间通过带有滑道的立式框架连接，模拟室放置于框架的滑道上。模拟室通过滑道实现抽拉功能，实现方便快捷地充填不同岩性体。
[0018]作为优选，所述设在模拟室顶底板上的孔的孔径小于300微米，该孔径对于粒径在48目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的顶底板上下流通，使整个模拟系统成为一个流体可以自由贯通的有效整体。根据不同模型的需要，可以设定模拟室顶底面孔的孔径大小。
[0019]作为优选，所述模拟室设有二层、三层、四层或五层，其中，模拟室设为五层时，可以模拟五层岩性配置关系，充分满足了岩性组合差异性搭配的需要。
[0020]作为优选，所述注油口位于下底板的底端，出油口位于上顶板的顶端，且注油口与出油口为对角设置，实现了油气在模拟箱体的充分运聚。当需要对模拟系统进行封闭时，出油口可关闭。除此之外，在每层模拟室的底端和对角顶端也都设有注油口和出油口，在需要时可以开放，在不需要时，可以闭合。
[0021]作为优选，所述模拟箱体由全透明的钢化玻璃组成，便于观察油气运聚的过程。
[0022]作为优选，所述压力控制系统包括多相流体注入进口压力控制系统和多相流体输出出口压力控制系统，所述多相流体注入进口压力控制系统与注油口相连，多相流体输出出口压力控制系统与出油口相连。
[0023]作为优选，所述多相流体注入进口压力控制系统包括一端与注油口连接的输油软管以及依次安装在输油软管上的高压阀门、稳压阀、压力表、流量仪和压力调节阀，输油软管的另一端连接有输油桶，输油桶连接有高压栗，高压栗通过流体注入数据记录与分析系统与数据处理分析系统连接；所述压力调节阀位于注油口处的输油软管上。采用多个压力阀门实现对压力的控制，其中，压力表和流量仪对注入流体强度起监测作用。
[0024]作为优选，所述多相流体输出出口压力控制系统包括一端连接出油口输油软管以