水動(dòng)力油藏物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及油運(yùn)移與聚集的實(shí)驗(yàn)裝置，具體地說(shuō)，涉及一種水動(dòng)力油藏物理模擬裝置，用于模擬水動(dòng)力對(duì)油藏的影響作用。
【背景技術(shù)】
[0002]沉積盆地地下水動(dòng)力的形成、演化與油運(yùn)移、聚集關(guān)系非常密切，而水動(dòng)力受流體動(dòng)力及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制支配。近些年來(lái)很多學(xué)者從不同角度研究了流體動(dòng)力、流體驅(qū)動(dòng)機(jī)制與油成藏的關(guān)系。陳荷立等(1988，1990，1993)利用泥巖壓實(shí)研究流體壓力，認(rèn)為油一般分布在剩余壓力較低部位?？涤郎械?1998)提出了油成藏流體動(dòng)力系統(tǒng)的概念，并提出重力驅(qū)動(dòng)型、壓實(shí)驅(qū)動(dòng)型、流體封存型及滯留型油氣成藏流體動(dòng)力系統(tǒng)類(lèi)型的劃分方案。在此基礎(chǔ)上，成藏動(dòng)力學(xué)概念得到強(qiáng)調(diào)，認(rèn)為需要將流體動(dòng)力的研究與其他地質(zhì)條件和作用過(guò)程綜合起來(lái)研究油氣運(yùn)移過(guò)程和聚集規(guī)律(龔再升等，1999;郝芳等，2000;羅曉容，2008)。在流體動(dòng)力學(xué)研究中，有觀點(diǎn)認(rèn)為流體勢(shì)場(chǎng)中分隔槽的位置可以劃分含油氣系統(tǒng)或油氣運(yùn)聚單元(王震亮等，1999，2000，2002)，也有認(rèn)為水動(dòng)力體系與油氣藏的形成密切相關(guān)，含油氣沉積盆地經(jīng)歷的水文地質(zhì)旋回決定在一個(gè)獨(dú)立的水動(dòng)力體系中油氣的分布規(guī)律(樓章華等，2005) ο龐雄奇等(2007)認(rèn)為體現(xiàn)流體動(dòng)力的“勢(shì)”與反映儲(chǔ)層輸導(dǎo)能力的“相”耦合，對(duì)陸相斷陷盆地的油氣具有較好的控制作用，并提出相勢(shì)控藏理論。陳中紅等(2003，2010，2011，2013)利用水動(dòng)力場(chǎng)的概念，討論了準(zhǔn)噶爾盆地西北緣和腹部地區(qū)以及渤海灣盆地東營(yíng)凹陷和沾化凹陷水動(dòng)力的分布和演化，在此基礎(chǔ)上分析了水動(dòng)力對(duì)油氣運(yùn)移、聚集的影響。
[0003]含烴水動(dòng)力場(chǎng)的演化與構(gòu)造演化、地下油氣的演化緊密相關(guān)。以準(zhǔn)噶爾盆地克-百地區(qū)為例，該區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地下水動(dòng)力演化及油氣成藏比較復(fù)雜。從水動(dòng)力場(chǎng)分布看，在靠近凹陷的斜坡帶，為泥巖壓實(shí)排水形成的離心流區(qū)，流體主要為來(lái)自源巖的含烴流體；在盆地邊緣的超覆尖滅帶是大氣水下滲形成的向心流區(qū)，對(duì)油氣藏有破壞作用;處于中間的斷階帶，是下部的離心流和上部的向心流的匯合區(qū)，也是深部流體向上運(yùn)移的越流-泄水區(qū)。以東營(yíng)凹陷為例，研究表明，東營(yíng)凹陷(沙三段)為以典型的、“年輕”的壓實(shí)流盆地，壓實(shí)流驅(qū)動(dòng)的離心流是決定油氣側(cè)向運(yùn)移的主要因素，在離心流作用下，油氣主要向生油洼陷的周緣地區(qū)，最后形成環(huán)(帶)狀油氣聚集。
[0004]以四川盆地為例，川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組儲(chǔ)層中水溶氣豐富，溶解氣資源至少超過(guò)富集于氣藏中的天然氣資源的I?2個(gè)數(shù)量級(jí)(安鳳山等，1995;楊克明等，2006)。川西坳陷自晚三疊世以來(lái)，在喜馬拉雅期構(gòu)造隆升之前，平均Im3水中可溶解甲烷18.1m3。在含氣飽和度為5 %、地層壓力90MPa條件下，彌散氣含量將超過(guò)40m3，水溶氣總量達(dá)到58.1m3/m3，可見(jiàn)水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的水溶氣成藏具有重大意義。
[0005]水動(dòng)力油氣藏在油氣勘探中不斷有新的發(fā)現(xiàn)，顯示出水動(dòng)力作用對(duì)油氣成藏的重要性。水動(dòng)力油氣藏的形成與水動(dòng)力的封閉作用密切相關(guān)。水動(dòng)力油氣藏一般形成于地層產(chǎn)狀發(fā)生輕度變化的構(gòu)造鼻和撓曲帶、單斜儲(chǔ)集層巖性不均一和厚度變化帶以及地層不整合附近。在這些部位，當(dāng)滲流地下水的動(dòng)水壓力與油氣運(yùn)移的浮力方向相反、大小大致相等時(shí)，可阻擋和聚集油氣，形成水動(dòng)力油氣藏。
[0006]美國(guó)德克薩斯州西部德拉瓦爾盆地的韋特油田就是典型的水動(dòng)力油氣藏。該油田的儲(chǔ)層為德拉瓦爾系地層，為一向東平緩的構(gòu)造鼻，傾斜度為19m/km，在油田范圍內(nèi)構(gòu)造階地度減少到10m/km，向東又增加。儲(chǔ)層上傾方向無(wú)斷層、巖性尖滅及變?yōu)榉菨B透巖層的跡象，向東下傾方向的流水作用形成流體圈閉，油氣被圈閉于其中形成油藏，油水界面的傾斜與水流方向一致。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮?01510031808.0的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種非均質(zhì)底水油氣藏三維物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置及飽和度確定方法，裝置包括巖心夾持器、圍壓栗、恒壓恒速驅(qū)替閥、活塞式容器、油氣水計(jì)量裝置、回壓裝置、油氣水計(jì)量裝置、恒溫箱、恒壓恒速驅(qū)替閥、壓力計(jì)量裝置。該發(fā)明擬進(jìn)行平面和縱向上非均質(zhì)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)、邊底水對(duì)驅(qū)替影響及實(shí)時(shí)分析油(氣)水飽和度分布等研究。
[0008]由于水動(dòng)力油藏形成過(guò)程復(fù)雜，目前對(duì)水動(dòng)力油藏的認(rèn)識(shí)僅限于對(duì)已發(fā)現(xiàn)油藏的地質(zhì)解剖和分析所得出的靜態(tài)認(rèn)識(shí)，然而水動(dòng)力作用下，油氣成藏的過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，水動(dòng)力的流速等對(duì)水動(dòng)力油藏有重要的控制作用，因此目前已有的技術(shù)不能深刻認(rèn)識(shí)水動(dòng)力油藏的形成過(guò)程、機(jī)制和其主控因素。
[0009]現(xiàn)有的油氣運(yùn)聚機(jī)理物理模擬基本都是在一個(gè)大的沙箱內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)在沙箱內(nèi)構(gòu)置不同地質(zhì)模型，來(lái)模擬或驗(yàn)證某個(gè)地區(qū)的油氣運(yùn)移聚集規(guī)律，尚沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有針對(duì)水動(dòng)力油氣藏形成過(guò)程及機(jī)制的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷和不足，基于水動(dòng)力對(duì)油氣藏形成的影響，提供了一種水動(dòng)力油藏物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)模擬水動(dòng)力對(duì)油藏的影響過(guò)程，分析水動(dòng)力油藏形成機(jī)制及控制因素，深化對(duì)水動(dòng)力油氣藏成因的認(rèn)識(shí)，為含油氣盆地的油氣勘探提供依據(jù)，同時(shí)也可很好地為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例，提供了一種水動(dòng)力油藏物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱、水注入系統(tǒng)、水輸出系統(tǒng)和與壓力栗連接的供水池，水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱通過(guò)水注入系統(tǒng)和水輸出系統(tǒng)與供水池相連，形成閉合的環(huán)路;所述水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱包括箱體，在所述箱體內(nèi)設(shè)有地層體模擬器、第一蓄水箱和第二蓄水箱，第一蓄水箱和第二蓄水箱分別位于地層體模擬器的兩側(cè)，并與地層體模擬器拆裝式連接;地層體模擬器的兩側(cè)面、第一蓄水箱與地層體模擬器連接的側(cè)面以及第二蓄水箱與地層體模擬器連接的側(cè)面均為防砂滲濾網(wǎng)；所述地層體模擬器的下端設(shè)有第一注油孔，第一蓄水箱的下端設(shè)有與水注入系統(tǒng)連接的第一注水孔，第二蓄水箱的下端設(shè)有與水輸出系統(tǒng)連接的第一出水孔，在所述箱體上的相應(yīng)位置分別設(shè)有第二注油孔、與水注入系統(tǒng)連接的第二注水孔和與水輸出系統(tǒng)連接的第二出水孔。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，由于水注入系統(tǒng)、水輸出系統(tǒng)和供水池形成閉合的環(huán)路，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水從水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱中流出后，還可以再次運(yùn)用，供水池與壓力栗相連，模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)改變進(jìn)口壓力和水體流速的大小，考察供水壓力和水體流速對(duì)油運(yùn)聚的控制作用。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)地層體模擬器模擬不同沉積環(huán)境下沉積物物性差異對(duì)水動(dòng)力油藏形成的影響，通過(guò)第一蓄水箱實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓水流的緩沖作用，通過(guò)第二蓄水箱實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的蓄集作用，并利用地層體模擬器兩側(cè)的防砂滲濾網(wǎng)以及第一蓄水箱和第二蓄水箱的防砂滲濾網(wǎng)的防砂和減緩水流速度的功能，保證動(dòng)水條件下實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定性，以及模擬不同水流速度對(duì)水動(dòng)力油氣藏形成的控制作用。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，從注油孔將油注入地層體模擬器內(nèi)，油在浮力的作用下，向上運(yùn)移，可實(shí)現(xiàn)對(duì)油運(yùn)移過(guò)程的觀察。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例，提供了一種水動(dòng)力油藏物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱、水注入系統(tǒng)、水輸出系統(tǒng)和與壓力栗連接的供水池，水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱通過(guò)水注入系統(tǒng)和水輸出系統(tǒng)與供水池相連，形成閉合的環(huán)路;所述水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱包括箱體，在所述箱體內(nèi)設(shè)有地層體模擬器、第一蓄水箱和第二蓄水箱，第一蓄水箱和第二蓄水箱分別位于地層體模擬器的兩側(cè)，并與地層體模擬器拆裝式連接;地層體模擬器的兩側(cè)面、第一蓄水箱與地層體模擬器連接的側(cè)面以及第二蓄水箱與地層體模擬器連接的側(cè)面均為防砂滲濾網(wǎng)；所述地層體模擬器的下端設(shè)有第一注油孔，第一蓄水箱的下端設(shè)有與水注入系統(tǒng)連接的第一注水孔，第二蓄水箱的下端設(shè)有與水輸出系統(tǒng)連接的第一出水孔，在所述箱體上的相應(yīng)位置分別設(shè)有第二注油孔、與水注入系統(tǒng)連接的第二注水孔和與水輸出系統(tǒng)連接的第二出水孔;所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括底座，所述底座包括用于放置箱體的底板和安裝在底板下方的支架。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)施例，由于水注入系統(tǒng)、水輸出系統(tǒng)和供水池形成閉合的環(huán)路，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水從水動(dòng)力油運(yùn)聚模擬箱中流出后，還可以再次運(yùn)用，供水池與壓力栗相連，模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)可以通過(guò)改變進(jìn)口壓力和水體流速的大小，考察供水壓力和水體流速對(duì)油運(yùn)聚的控制作用。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變地層體模擬器中所裝砂體粒度和地層傾角，其中地層體模擬器中地層傾角的改變通過(guò)調(diào)節(jié)支架的高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，用以模擬不同沉積環(huán)境下沉積物物性差異和地層傾角差異對(duì)水動(dòng)力油藏形成的影響。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)第一蓄水箱實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓水流的緩沖作用，通過(guò)第二蓄水箱實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的蓄集作用，并利用地層體模擬器兩側(cè)的防砂滲濾網(wǎng)以及第一蓄水箱和第二蓄水箱的防砂滲濾網(wǎng)的防砂和減緩水流速度的功能，保證動(dòng)水條件下實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定性，以及模擬不同水流速度對(duì)水動(dòng)力油氣藏形成的控制作用。根據(jù)本實(shí)用新型提供的上述實(shí)驗(yàn)裝置，從注油孔將油注入地層體模擬器內(nèi)，油在浮力的作用下，向上運(yùn)移，可實(shí)現(xiàn)對(duì)油運(yùn)移過(guò)程的觀察。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:(I)本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)合理，操作方便，靈便輕巧，地層體模擬器兩側(cè)均連接蓄水箱，并通過(guò)防砂滲濾網(wǎng)進(jìn)行防砂和減緩水流速度，能夠模擬不同水流速度對(duì)水動(dòng)力油藏形成的控制作用，保證了動(dòng)水條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定；(2)與傳統(tǒng)上將不整合面描述為平直型的現(xiàn)狀或面狀結(jié)構(gòu)不同，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置地層體模擬器為褶皺式箱體，為立體起伏的空間結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)改變地層體模擬器中所裝砂體粒度和地層傾角，用來(lái)模擬在不同沉積環(huán)境下沉積物物性差異以及地層傾角差異對(duì)水動(dòng)力油藏形成的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度、多因素展現(xiàn)水動(dòng)力油藏形成機(jī)理，因此也能夠很好地為本科生和研究生等實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。(3)本實(shí)用新型模擬裝置設(shè)計(jì)的底座能夠使裝置的傾角可變，用以探討地層單元產(chǎn)狀(即傾