CN101561362A - 模拟岩性油气藏成藏的三维实验装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，包括：实验本体，实验本体包括具有立体腔室的箱体和配合在立体腔室内的活塞，箱体设有流体注入口和流体排出口；流体注入系统，包括高压泵和与高压泵连通的第一中间容器，该第一中间容器与实验本体的流体注入口相连通；挤压系统，推动活塞在箱体内向下移动；回压系统，与实验本体的流体排出口相连通；恒温箱，容纳实验本体、流体注入系统的第一中间容器；数据采集及控制系统，包括：多个电极、压力传感器、测温元件及工控机。本发明自动化程度高，能三维采集油、水运移和聚集过程中的各项参数，即时分析油运移的路径和聚集的部位，真正模拟地下较高的温度和压力条件下岩性油气藏成藏过程。

Description

模拟岩性油气藏成藏的三维实验装置

技术领域

本发明有关一种石油地质领域的实验装置，特别有关一种能模拟岩性油气藏成藏的三维实验装置。

背景技术

近年来国内外油气勘探形势越来越严峻，勘探难度日益加大，勘探目标已经由过去的大型的、简单的油气藏转向规模小的、隐蔽的、复杂的油气藏，而岩性油气藏就是一种主要的隐蔽油气藏，岩性油气藏与常规油气藏在成藏条件和成藏过程等方面均存在着很大的差异。目前国内外的油气运移和聚集模拟实验装置大多是基于研究常规油气藏建立的，不能准确模拟岩性油气藏的运移和聚集过程，能模拟高温高压条件下岩性油气藏成藏的三维实验装置还没有出现。因此，为了认识岩性油气藏的运移和聚集机理，更好地指导油气勘探，发展石油地质新理论，迫切需要研制模拟高温高压条件下岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置。

发明内容

本发明为解决现有技术中高温高压条件下岩性油气藏成藏机理三维模拟实验装置空白的技术难题，提供一种模拟岩性油气藏成藏的三维实验装置，自动化程度高，能三维采集油、水运移和聚集过程中的各项参数，并且能即时分析油运移的路径和聚集的部位，能真正模拟地下较高的温度和压力条件下岩性油气藏成藏过程。

本发明提供一种模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，包括：

实验本体，包括具有立体腔室的箱体和配合在立体腔室内的活塞，箱体设有流体注入口和流体排出口；

流体注入系统，包括高压泵和与高压泵连通的第一中间容器，该第一中间容器与实验本体的流体注入口相连通；

挤压系统，推动活塞在箱体内向下移动；

回压系统，与实验本体的流体排出口相连通；

恒温箱，所述实验本体、流体注入系统的第一中间容器容纳在所述恒温箱内；

数据采集及控制系统，包括：

多个长度不等的电极，设在实验本体的箱体的立体腔室的底部；

压力传感器，设在实验本体的箱体的活塞下方的部位，用于感测实验本体的立体腔室内活塞下方的流体压力；

测温元件，连接在恒温箱上，用于测量恒温箱的温度；及

工控机，与所述多个电极、压力传感器和测温元件相连接。

根据上述方案，本发明相对于现有技术的效果是显著的：由于实验本体的箱体具有立体腔室，立体腔室内可以用粘土、砂、油、水等材料构造三维的岩性油气藏地质模型，这就实现了岩性油气藏的三维模拟；实验时，挤压系统内的流体推动方形活塞向下运动，使活塞挤压箱体内的三维岩性油气藏模型，通过控制挤压力的大小就可以使箱体内模型达到所需要的压力条件，从而实现了模拟实验的高压条件；由于实验本体放置在恒温箱内，通过温度的设置就实现了模拟实验的高温条件；流体注入系统与实验本体的箱体的流体注入口相连，实现了向实验模型内注入流体的功能；计量系统通过回压阀与实验本体的箱体右侧的流体排出口相连，实现了模型内所排出流体及气体的计量功能；回压系统可以给回压阀设定需要的回压，以模拟地下的高压条件，同时可以避免排出流体的液化现象；通过装在箱体底部的多个长度不等的电极及与其相连的工控机，可以即时采集模型内部某点的电压变化，从而计算出某电极点的含油水情况，通过长度不等的电极在模型内部的立体分布，就可以实现全面立体的采集实验模型内油水运移聚集过程的各种参数，数据采集和控制系统中的压力传感器和恒温箱内的测温元件可以测定实验本体内的压力与温度，位移传感器可以测定活塞的位移，采用压力传感器、位移传感器、测温元件及工控机控制，设备自动化程度高，提高了工作效率。因此，本发明自动化程度高，能建立三维岩性油气藏地质模型，全面立体的采集油、水运移和聚集过程中的各项参数，并且能即时分析油运移的路径和聚集的部位，真正模拟地下较高的温度和压力条件下岩性油气藏成藏过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，包括：

实验本体1，该实验本体1包括具有立体腔室的箱体10和配合在立体腔室内的活塞11，箱体10可以呈方形尺寸例如为300×200×225mm，在箱体10内活塞11的下方，可以用粘土、砂、油、水等材料构造三维的岩性油气藏地质模型，这就实现了岩性油气藏的三维模拟，箱体10包括顶盖12，在顶盖12上可以设有挤压口14，在顶盖12上穿设两根导向杆13，两根导向杆13与活塞11相连接，在箱体10的左侧和右侧分别设有流体注入口15和流体排出口16，箱体10可以呈固定状态，也可以通过轴承17与枢接在枢转支架18上，轴承17两端有锁紧装置19，可将箱体10随意转动到所需的角度并锁定，便于实验观察；

流体注入系统2，包括电动高压泵21，与高压泵21连通的多个并联的第一中间容器Z1、Z2、Z3及与第一中间容器并联的气体增压器Z4和与气体增压器Z4串接的供气瓶Z5，多个并联的第一中间容器Z1、Z2、Z3内可分别储存油或水，气体增压器Z4内储气，多个第一中间容器Z1、Z2、Z3、气体增压器Z4并联后与总出口管22连通，该总出口管22与实验本体1的箱体10的流体注入口15连通，在总出口管22上设有控制阀门23；

挤压系统3，包括挤压泵31和第二中间容器Z6，挤压泵31通过管线、第二中间容器Z6、转换阀门32与实验本体1的箱体10的顶盖12上的挤压口14相通，以向顶盖12内的活塞11上方注入高压流体，推动活塞11向下运动，从而达到箱体10内压力升高的目的；

回压系统4，与实验本体1的箱体10的流体排出口16相连通，回压系统4包括手动泵41、与手动泵41相连的第三中间容器Z7、转换阀门42和回压阀43，第三中间容器Z7通过转换阀门42与回压阀43相连，回压阀43与实验本体1的箱体10右侧的流体排出口16连通，这样就可以给回压阀43设定需要的回压压力，以模拟地下的高压条件，同时可以避免排出流体的液化现象；

恒温箱5，实验本体1、流体注入系统2的多个第一中间容器Z1、Z2、Z3、气体增压器Z4容纳在恒温箱5内，通过温度控制可使实验本体1达到所需要的温度，实现了模拟实验的高温条件；

数据采集及控制系统6，包括：

多个长度不等的电极61，在实验本体1的箱体10底部均匀开孔，根据实验的需要将这些长度不等的电极61安装在箱体10的底部的这些开孔中，从而实现电极61在箱体10中的立体分布，可测量实验过程中箱体10内各电极61采集点的电压数据，这些电压数据通过工控机62处理转变为含油饱和度数据，实现了采集箱体10内油水运移、聚集参数的目的，并可即时分析油运移的路径和聚集的部位；

压力传感器63，在箱体10前面开孔，安装压力传感器63，用于测箱体10体内活塞11下方的流体压力；

测温元件64例如热电偶，连接在恒温箱5上，用于测量恒温箱5的温度；

位移传感器65，例如光栅位移传感器，连接在实验本体1的箱体10的顶盖12的一个导向杆13上，用于测量实验过程中活塞11的位移；

工控机62，通过数据线分别与电极61、压力传感器63、测温元件64、位移传感器65相连接；

计量装置，包括油气水三相计量仪71，油水气三相计量仪71通过管路与回压系统4的回压阀43相连通，这样就可以计量实验过程中实验本体1中排出的油、气、水量，也可以给回压阀43设定需要的回压。

进行实验时，先连接好各系统与实验本体1的连接，根据实验需要在实验本体1的箱体10的底部均匀立体的布置好各种长度不等的多个电极61，并与工控机62连接好，然后将粘土、砂、油、水等实验材料装填在实验本体1的箱体10内，构造所需要的岩性油气藏三维地质模型，然后安装上盖12并将其均匀拧紧；启动挤压系统3的挤压泵31，通过第二中间容器Z6、转换阀门32和顶盖12上的挤压口14注入流体，推动活塞11向下运动，给地质模型加压，同时启动恒温箱5，设定所需要的实验温度，使温度和压力达到所需要数值；根据实验的不同需要，启动流体注入系统2的高压电动泵21，通过第一中间容器Z1、Z2、Z3、控制阀门23和箱体10左侧的流体注入口15向箱体10内注入所需的流体，通过气体增压器Z4和供气瓶Z5向箱体10内注入气体；启动回压系统4的手动泵41，通过第三中间容器Z7、转换阀42向回压阀43内注入流体，设定需要的回压压力；开启计量装置的油气水三相计量仪71，计量从出口71通过回压阀43排出的油气水的量，工控机62即时采集压力传感器63、恒温箱5的测温元件64温度、光栅位移传感器65、电极61的参数，通过软件处理，控制实验的进行，实现了岩性油气藏成藏的三维模拟。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明的发明内容所作的等同变化与修饰都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，包括：

实验本体，包括具有立体腔室的箱体和配合在立体腔室内的活塞，箱体设有流体注入口和流体排出口；

流体注入系统，包括高压泵和与高压泵连通的第一中间容器，该第一中间容器与实验本体的流体注入口相连通；

挤压系统，推动活塞在箱体内向下移动；

回压系统，与实验本体的流体排出口相连通；

恒温箱，所述实验本体、流体注入系统的第一中间容器容纳在所述恒温箱内；

数据采集及控制系统，包括：

多个长度不等的电极，设在实验本体的箱体的立体腔室的底部；

压力传感器，设在实验本体的箱体的活塞下方的部位，用于感测实验本体的立体腔室内活塞下方的流体压力；

测温元件，连接在恒温箱上，用于测量恒温箱的温度；及

工控机，与所述多个电极、压力传感器和测温元件相连接。

2.根据权利要求1所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述实验本体的两端枢接在一个枢转支架上，在枢转支架上设有锁紧装置，将实验本体锁定在预定角度。

3.根据权利要求1所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述流体注入口和流体排出口分别设在箱体的左侧和右侧，数据采集系统的压力传感器设在箱体的前侧。

4.根据权利要求1所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述实验本体的箱体设有顶盖，在顶盖上穿设两根导向杆，所述二导向杆与活塞相连接。

5.根据权利要求1所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述流体注入系统包括与高压泵并联的多个第一中间容器，以及与第一中间容器并联的气体增压器，多个第一中间容器和气体增压器并联后与总出口管连通，该总出口管与实验本体的箱体的流体注入口连通，在总出口管上设有控制阀门，所述气体增压器也位于恒温箱内。

6.根据权利要求4所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述挤压系统包括挤压泵、转换阀门和第二中间容器，在顶盖上设有挤压口，挤压泵通过管线、转换阀门、第二中间容器与实验本体的箱体的顶盖上的挤压口相通，用于向活塞上方注入流体以推动活塞动作。

7.根据权利要求4所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，所述数据采集系统还包括位移传感器，连接在实验本体的箱体的一个导向杆上。

8.根据权利要求1所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述回压系统包括手动泵、第三中间容器、转换阀门和回压阀，手动泵通过管线、转换阀门、第三中间容器与回压阀连通，所述回压阀与实验本体的箱体的流体排出口连通。

9.根据权利要求8所述的模拟岩性油气藏成藏的三维模拟实验装置，其特征在于，所述三维模拟实验装置还包括计量装置，所述计量装置包括油气水三相计量仪，所述油水气三相计量仪通过管路与回压系统的回压阀相连通。

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