CN102720481A

CN102720481A - 一种油气运聚仿真物理模拟实验仪

Info

Publication number: CN102720481A
Application number: CN2012102130392A
Authority: CN
Inventors: 张金川; 唐玄; 侯泽敏; 黄晓芸; 刘芳; 孟金落; 唐韬
Original assignee: 张金川
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明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n个底块，底块之间通过底块连接器密封连接，其中7≤n≤13；所述动力系统设置在砂箱下方与砂箱内的底块连接。本发明可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。

Description

一种油气运聚仿真物理模拟实验仪

技术领域

本发明涉及石油地质领域的一种实验装置，具体地，涉及一种动态模拟三维油气运移与聚集的仿真物理模拟实验仪。

背景技术

油气运聚（运移和聚集）是石油地质中最重要的研究内容，专利号为01136030.5的发明专利公开了一种二维油气运移和聚集模拟实验装置，如图1、2所示，该装置含实验本体2，液压装置，旋转及升降装置和数据采集及控制装置，实验本体2由其上镶有钢化玻璃的前面板、开有测量孔6的后面板5和前后面板夹持的推板3及边框18组成；液压装置包括与实验本体2的推板3相连接的液压缸4；旋转及升降装置包括与实验本体2两个侧面分别固连的刻有角度值的两个圆盘8、8’，分别与圆盘通过转轴相连的圆盘轴承9、9’及弧型支架10，两个圆盘轴承9、9’通过圆盘螺栓11、11’固定在弧型支架10的两端头，弧型支架10通过支架轴承12和支架螺栓13与底座14相连，底座14底部刻有角度值；数据采集及控制装置包括与后面板测量孔6相连接的传感器7、与传感器7相连接的工控机16；实验本体2的四个侧面设有注入输出孔17。该装置具有自动化程度高，能测量模型内温度和压力，将构造运动与油、气、水的运移聚集相结合，能模拟地质构造发生变化前后的油气运移聚集过程。但是该装置还存在以下缺陷：（1）实验用砂1只由上下左右四块推板夹持，可选择操作少，无法制造多种构造来满足实验的要求；（2）仅可以动态模拟二维的油气运移和聚集过程；（3）造价昂贵；由于存在上述缺陷，以至于其无法真正地实现地质过程仿真。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种油气运聚仿真物理模拟实验仪，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。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

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n个底块，底块之间通过底块连接器密封连接，其中7≤n≤13；所述动力系统设置在砂箱下方与砂箱内的底块连接。

进一步地，所述动力系统包括电动推杆及电动推杆固定架，所述电动推杆固定架连接在砂箱底部，电动推杆与砂箱内的底块底部连接，且电动推杆个数与底块个数相同；还包括控制系统，所述控制系统包括内设有电脑操作软件及电动推杆升降检测装置的工控机，所述工控机与电动推杆连接。

进一步地，所述旋转及支撑系统包括与砂箱两侧连接的转轴，与转轴连接的刻有角度值的制动锁、与转轴及制动锁连接的弧型支架，弧型支架上配置支架轴承，弧型支架可沿支架轴承转动，支架轴承底部与底盘相连，底盘上刻有角度值，底盘底部固定有滚轮。

进一步地，所述透明缸体为玻璃缸体，且砂箱还包括支撑透明缸体的钢制框架，所述通油气孔设置在玻璃缸体的两侧，装砂口设置在玻璃缸体的顶部，砂箱还包括盖于装砂口上的顶盖。

进一步地，还包括密封系统，所述密封系统由砂箱底部密封垫、动力系统与砂箱接触处的密封活塞和顶盖上的密封垫组成。

进一步地，还包括防砂系统，所述述防砂系统由底块及其边缘刮砂条、底块连接器及其边缘刮砂条、底块连接器与底块间的防砂胶条和通油气孔中的防砂眼组成。

进一步地，所述透明缸体为方形，其内侧的四个竖向棱角为圆角。

进一步地，还包括油气注入与收集系统，所述油气注入与收集系统包括与通油气孔通过管道连接的油气注入泵、油气回收装置。

进一步地，所述砂箱底部存在7个底块及6个底块连接器。

进一步地，所述通油气孔设置在砂箱底部，砂箱底部的通油气孔与底块底部之间通过导油管连接，且底块上设置有通孔，导油管的上端与底块的通孔连接。

本发明由于采用上述技术方案，其具有以下有益效果：

（1）通过在砂箱内侧底部设置底块及底块连接器，通过多个底块的差异升降来达到制造构造的目的，构造的制造可以在油气通入前、通入中、通入后进行，其可选择操作多，可以制造多种构造来满足实验的要求，从而实现油气运聚实验过程中的地质过程仿真，另外，底块连接器也可起到防砂的目的。

（2）通过将砂箱设置为透明缸体，观察方便，可以从装置的四个面观察油气运聚现象，可以动态模拟三维的油气运移和聚集过程。

（3）与其他石油运聚实验仪器相比实现了真正的动态。

（4）装置底部运动灵活，改变条件可以满足多种实验需求。

（5）可以同时注入油气，从而模拟研究更为复杂的地质条件。

（6）整个运聚模拟过称可控。

（7）仪器成本较低，操作较为简单

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术中二维油气运移和聚集模拟实验装置的前视图；

图2为现有技术中二维油气运移和聚集模拟实验装置的后视图；

图3为本发明一种油气运聚仿真物理模拟实验仪的正视图；

图4为本发明一种油气运聚仿真物理模拟实验仪的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3、4所示，本发明的油气运聚仿真物理模拟实验仪，主要包括砂箱1、动力系统、旋转及支撑系统，其中：

砂箱1包括透明的玻璃缸体及支撑玻璃缸体的钢制框架，玻璃缸体可方便观察；在玻璃缸体的顶部设置有装砂口，装砂口上盖有顶盖13；在玻璃缸体两侧各设置有五个通油气孔2，以使油气注入和排出；砂箱1内侧底部并排填充有7个底块11，底块11之间通过6个底块连接器12密封连接，砂箱1底部还设置有通油气孔，砂箱1底部的通油气孔与底块11底部之间通过导油管10连接，且底块11上设置有6-10个通孔，导油管10的上端与底块11的通孔连接。

动力系统包括钢制的电动推杆固定架及电动推杆9，砂箱1的钢制框架下部向外延伸部分留有螺丝孔，方便砂箱1与下部动力系统的电动推杆固定架连接，电动推杆9为7个，分别与砂箱1内侧的底块11底部连接，为底块11提供垂直升降的动力。

上述实验仪还包括控制系统，控制系统包括内设有电脑操作软件及电动推杆升降检测装置的工控机14，工控机14与电动推杆9连接用以控制电动推杆9的上升与下降。

旋转及支撑系统包括与砂箱1两侧连接的转轴3，与转轴3连接的刻有角度值的制动锁4及与制动锁4连接的弧型支架5，弧型支架5上配置支架轴承6，弧型支架5可沿支架轴承6转动，支架轴承6底部与底盘7相连，底盘7上刻有角度值，底盘7底部固定有滚轮8；通过转动转轴3及弧型支架5，可以模拟地层倾角，从而可以较直观地观察油气在构造运动发生前后的运移、聚集过程。

为了确保砂箱1的密封性，本发明的实验仪还包括密封系统，密封系统由砂箱底部密封垫、动力系统与砂箱1接触处的密封活塞和顶盖13上的密封垫组成。

为了防止砂体的侧漏和下漏，本发明的实验仪还包括防砂系统，防砂系统由底块11及其边缘刮砂条、底块连接器12及其边缘刮砂条、底块连接器12与底块11间的防砂胶条和通油气孔2中的防砂眼组成。另外，上述玻璃缸体为方形，其内侧的四个竖向棱角为圆角，可以防止砂子沿底块与玻璃缸体接触处下漏。

另外，为了方便实验，本发明的实验仪还包括油气注入与收集系统，油气注入与收集系统包括与通油气孔2通过管道连接的油气注入泵、油气回收装置。

本发明的油气运聚仿真物理模拟实验仪的工作过程为：

先打开砂箱1的顶盖13，向砂箱1内填砂，根据实验要求，控制系统通过软件的操作来控制每个电动推杆9的上下和升降，通过底块11与底块连接器12作用于砂体，来制造出不同角度的正逆断层、背向斜等地质构造。在实验过程中，还可根据实验要求，通过砂箱1侧面通油气孔2或底部的通油气孔及导油管10注入油、气、水等，导油管10设置于底块11的底部，方便油气从砂箱1的底部输入。注入的油气从缸体侧面的通油气孔2回收。此外，弧型支架5在支架轴承6上转动时可以实现砂箱1的左右旋转，转轴3转动（配合制动锁4）时可以实现砂箱1的前后旋转，翻转角度为0°-180°。即转动弧型支架5或转轴3，可以模拟地层倾角，从而可以较直观地观察油气在构造运动发生前后的运移、聚集过程。

本发明自动化程度高，可操作性，能较准确地模拟地质构造发生前后油气运移、聚集、保存和破坏状态，为石油地质理论的发展和油气勘探提供了实验基础。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一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，其特征在于，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n个底块，底块之间通过底块连接器密封连接，其中7≤n≤13；所述动力系统设置在砂箱下方与砂箱内的底块连接。

2.根据权利要求1所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述动力系统包括电动推杆及电动推杆固定架，所述电动推杆固定架连接在砂箱底部，电动推杆与砂箱内的底块底部连接，且电动推杆个数与底块个数相同；

还包括控制系统，所述控制系统包括内设有电脑操作软件及电动推杆升降检测装置的工控机，所述工控机与电动推杆连接。

3.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述旋转及支撑系统包括与砂箱两侧连接的转轴，与转轴连接的刻有角度值的制动锁、与转轴及制动锁连接的弧型支架，弧型支架上配置支架轴承，弧型支架可沿支架轴承转动，支架轴承底部与底盘相连，底盘上刻有角度值，底盘底部固定有滚轮。

4.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述透明缸体为玻璃缸体，且砂箱还包括支撑透明缸体的钢制框架，所述通油气孔设置在玻璃缸体的两侧，装砂口设置在玻璃缸体的顶部，砂箱还包括盖于装砂口上的顶盖。

5.根据权利要求4所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，还包括密封系统，所述密封系统由砂箱底部密封垫、动力系统与砂箱接触处的密封活塞和顶盖上的密封垫组成。

6.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，还包括防砂系统，所述述防砂系统由底块及其边缘刮砂条、底块连接器及其边缘刮砂条、底块连接器与底块间的防砂胶条和通油气孔中的防砂眼组成。

7.根据权利要求6所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述透明缸体为方形，其内侧的四个竖向棱角为圆角。

8.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，还包括油气注入与收集系统，所述油气注入与收集系统包括与通油气孔通过管道连接的油气注入泵、油气回收装置。

9.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述砂箱底部存在7个底块及6个底块连接器。

10.根据权利要求1或2所述的油气运聚仿真物理模拟实验仪，其特征在于，所述通油气孔设置在砂箱底部，砂箱底部的通油气孔与底块底部之间通过导油管连接，且底块上设置有通孔，导油管的上端与底块的通孔连接。