CN103161456A - 储层成岩模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储层成岩模拟系统，该系统包括：样品室系统，用于提供储层成岩模拟实验所需的固体、气体和液体样品；总成控制装置，与样品室系统相连，用于控制样品室系统固体、气体和液体样品的温度、压力，以及控制气体和液体样品的注入、排出和计量；取样装置，与总成控制装置相连，用于在总成控制装置的控制下，从样品室系统取出气体和液体样品；数据收集和处理装置，与取样装置相连，用于对取样装置取出的气体和液体样品进行参数设定和数据收集处理。本发明提供了功能全面、接近实际地质条件、自动化程度高的储层成岩模拟系统，可以为储层评价预测和有效储层的评价提供理论基础。

Description

储层成岩模拟系统

技术领域

本发明涉及石油地质储层研究技术领域，尤其涉及储层成岩模拟系统。

背景技术

随着我国经济快速发展，对能源的大量需求，发现新区域、开发新能源、清洁能源，成为国家经济发展的迫切需要。开展岩性油气藏、深部储层、前陆盆地、海相储层等重大项目(课题)的深入研究，提高储层质量评价和储层预测技术，迫切需要量化盆地成岩流体对自生矿物形成和次生孔隙发育的影响，开展成岩物理模拟实验装置的研制和模拟实验的研究工作。

国内外目前没有公司生产成岩物理模拟实验可使用的成套设备，一般只是根据某一方面实验要求进行组装的小型装置。国内外类似仪器有：成都理工大学国家重点实验室和长庆油田共同组装的溶蚀实验装置、中国石油大学(北京)自己组装的压实模拟实验装置、中石化无锡所自己组装的成岩溶蚀模拟实验装置及中石油廊坊分院简易的酸岩反应装置，美国新奥尔良大学的地下碳酸盐岩成岩作用溶蚀模拟实验。以上设备主要应用于酸溶实验研究的模拟实验，且满足或接近地质实际条件的模拟程度相对较低，致使实验结论有一定的局限性。此外，对模拟地层条件下的温度、压力及流体成分开展得较少或约束不够，对压实作用对储层质量的影响模拟实验研究很少或过于简化，对胶结作用及碱性地层条件下的溶蚀模拟实验尚未见诸报道。

发明内容

本发明实施例提供一种储层成岩模拟系统，用以为开展成岩物理模拟实验装置的研制和模拟实验的研究工作，提供功能全面、接近实际地质条件、自动化程度高的储层成岩模拟系统，该储层成岩模拟系统包括：

样品室系统，用于提供储层成岩模拟实验所需的固体、气体和液体样品；

总成控制装置，与样品室系统相连，用于控制样品室系统的固体、气体和液体样品的温度、压力，以及控制气体和液体样品的注入、排出和计量；

取样装置，与总成控制装置相连，用于在总成控制装置的控制下，从样品室取出气体和液体样品；

数据收集和处理装置，与取样装置相连，用于对取样装置取出的气体和液体样品进行参数设定和数据收集处理。

所述样品室系统，包括：

反应釜，所述固体、气体和液体样品在反应釜中生成；

加热装置，采用恒温电热加热炉，与反应釜接触，对反应釜进行加热。

较佳的，所述恒温电热加热炉，包括：

碳化硅炉膛；

设于碳化硅炉膛外的高铝外膛；

设于高铝外膛外的硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板，所述硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板作为耐火材料和保温材料；

设于硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板外的不锈钢外壳。

较佳的，所述碳化硅炉膛绕有镍铬电热丝。

较佳的，所述恒温电热加热炉的外部预留有两个传感器插孔，其中一个传感器插孔用于插入对碳化硅炉膛接触的反应釜进行检测的传感器，另一个传感器插孔用于插入对高铝外膛进行检测的传感器。

较佳的，所述总成控制装置，包括：

温度控制系统，用于控制样品室系统的固体、气体和液体样品的温度；

压力控制系统，用于控制样品室系统的固体、气体和液体样品的压力；

流体注入排出及计量系统，用于控制气体和液体样品的注入、排出和计量。

较佳的，所述压力控制系统，包括：

液压机，用于提供静岩压力。

较佳的，所述流体注入排出及计量系统，包括：

泵，用于提供流体压力。

较佳的，所述流体注入排出及计量系统，包括：

报警装置，用于在气体和液体样品的注入、排出或计量发生异常时，产生报警信号。

本发明实施例为开展成岩物理模拟实验装置的研制和模拟实验的研究工作，提供了功能全面、接近实际地质条件、自动化程度高的储层成岩模拟系统，可以为储层成岩演化和孔隙演化过程的定量表征及储层成因机理分析提供基础参数，为储层评价预测和有效储层的评价提供理论基础，从而解决长期制约储层质量综合评价和预测中的难题，为石油企业未来接替领域的准备提供理论基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中储层成岩模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中样品室系统的具体实施示意图；

图3为本发明实施例中恒温电热加热炉的具体实施示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例为开展成岩物理模拟实验装置的研制和模拟实验的研究工作，提供一种功能全面、接近实际地质条件、自动化程度高的储层成岩模拟系统。图1为本发明实施例中储层成岩模拟系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例中储层成岩模拟系统可以包括：

样品室系统1，用于提供储层成岩模拟实验所需的固体、气体和液体样品；

总成控制装置2，与样品室系统1相连，用于控制样品室系统1的固体、气体和液体样品的温度、压力，以及控制气体和液体样品的注入、排出和计量；实施时总成控制装置2可以分别对温度、压力和流体供给实现控制；

取样装置3，与总成控制装置2相连，用于在总成控制装置2的控制下，从样品室系统1取出气体和液体样品；

数据收集和处理装置4，与取样装置3相连，用于对取样装置3取出的气体和液体样品进行参数设定和数据收集处理。

图2为本发明实施例中样品室系统的具体实施示意图。如图2所示，具体实施时，样品室系统1可以包括：

反应釜11，所述固体、气体和液体样品在反应釜11中生成；

加热装置12，采用恒温电热加热炉，与反应釜11紧密接触，对反应釜11进行加热。实施时，样品室系统1可以包括多个恒温电热加热炉，每个炉体的结构和功能可以一样，用于同一类型样品不同实验条件下的模拟。恒温电热加热炉的最高使用温度可设为600℃，功率可设为2千瓦。

图3为本发明实施例中恒温电热加热炉的具体实施示意图。如图3所示，具体实施时，恒温电热加热炉可以包括：

碳化硅炉膛121；实施时，耐热炉膛由优质高纯碳化硅通过金属模具高温浇铸而成，形成碳化硅炉膛121，这样不至于在高温下变形；

设于碳化硅炉膛121外的高铝外膛122；

设于高铝外膛122外的硅酸铝针刺毡123和加厚橡胶石棉板124，所述硅酸铝针刺毡123和加厚橡胶石棉板124作为耐火材料和保温材料；

设于硅酸铝针刺毡123和加厚橡胶石棉板124外的不锈钢外壳125。

如图3所示，具体实施时，碳化硅炉膛121还可绕有镍铬电热丝126，作为发热元件。

如图3所示，具体实施时，恒温电热加热炉的外部还可预留有两个传感器插孔127，其中一个传感器插孔用于插入对碳化硅炉膛121接触的反应釜进行检测的传感器，另一个传感器插孔用于插入对高铝外膛122进行检测的传感器。实施时传感器可用于监控温度参数的变化。

如图1所示，具体实施时，所述总成控制装置2可以包括：

温度控制系统21，用于控制样品室系统1的固体、气体和液体样品的温度；

压力控制系统22，用于控制样品室系统1的固体、气体和液体样品的压力；

流体注入排出及计量系统23，用于控制气体和液体样品的注入、排出和计量。

如图1所示，具体实施时，所述压力控制系统22可以包括：

液压机221，用于提供静岩压力。

如图1所示，具体实施时，所述流体注入排出及计量系统23可以包括：

泵231，用于提供流体压力。

如图1所示，具体实施时，所述流体注入排出及计量系统23可以包括：

报警装置232，用于在气体和液体样品的注入、排出或计量发生异常时，产生报警信号。

本发明实施例为开展成岩物理模拟实验装置的研制和模拟实验的研究工作，提供了功能全面、接近实际地质条件、自动化程度高的储层成岩模拟系统，可以为储层成岩演化和孔隙演化过程的定量表征及储层成因机理分析提供基础参数，为储层评价预测和有效储层的评价提供理论基础，从而解决长期制约储层质量综合评价和预测中的难题，为石油企业未来接替领域的准备提供理论基础。

本发明实施例的储层成岩模拟系统具体实施时，可以应用于：模拟岩石成型、成岩作用改造和储层物性演化等叠加过程，观察和分析测定岩样中各种矿物的溶解和再沉淀量、测定成岩过程中物质的迁移效率、研究成岩矿物形成的温度、压力条件及形成机理、测定酸、碱等介质对碎屑岩和碳酸盐岩成岩作用的影响，研究不同成分、不同粒级沉积物在压实过程中的物性变化特征。由总成控制装置控制的加温最高温度可以是：T≤500℃，加压最高静岩压力可以是：P≤275MPa(设计埋深达10km)，加液流体压力最高可以是：P≤120MPa，以完成恒流或恒压条件下的流体(酸、碱性介质)供给，实验过程中的气、液体样品可由取样装置采集，样品室系统反应釜的釜体环境可以为封闭、半封闭或开放体系。

本发明实施例的储层成岩模拟系统，综合考虑了成岩过程中的各种主要影响因素，吸取了国内外现有成岩物理模拟装置的优点，从而可以更接近地质体系中复杂的自然环境，对储层成岩的基础研究和生产实践更有针对性。可模拟地层条件下不同温度压力系统、不同性质的流体对成岩自生矿物的形成和溶蚀作用的发生以及压实作用强度对孔隙度及渗透率的影响，为储层成因机理分析提供基础参数，为成岩相模式的建立和储层评价预测提供理论基础。可以应用于不同成岩模拟设计的各项实验，有效解决储层成岩的一些相关研究中的疑难问题，使成岩模拟实验在储层评价和预测方面具有实用性、可靠性、科学性。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种储层成岩模拟系统，其特征在于，包括：

样品室系统，用于提供储层成岩模拟实验所需的固体、气体和液体样品；

总成控制装置，与样品室系统相连，用于控制样品室系统固体、气体和液体样品的温度、压力，以及控制气体和液体样品的注入、排出和计量；

取样装置，与总成控制装置相连，用于在总成控制装置的控制下，从样品室系统取出气体和液体样品；

数据收集和处理装置，与取样装置相连，用于对取样装置取出的气体和液体样品进行参数设定和数据收集处理；

所述样品室系统，包括：

反应釜，所述固体、气体和液体样品在反应釜中生成；

加热装置，采用恒温电热加热炉，与反应釜接触，对反应釜进行加热。

2.如权利要求1所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述恒温电热加热炉，包括：

碳化硅炉膛；

设于碳化硅炉膛外的高铝外膛；

设于高铝外膛外的硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板，所述硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板作为耐火材料和保温材料；

设于硅酸铝针刺毡和加厚橡胶石棉板外的不锈钢外壳。

3.如权利要求2所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述碳化硅炉膛绕有镍铬电热丝。

4.如权利要求2所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述恒温电热加热炉的外部预留有两个传感器插孔，其中一个传感器插孔用于插入对碳化硅炉膛接触的反应釜进行检测的传感器，另一个传感器插孔用于插入对高铝外膛进行检测的传感器。

5.如权利要求1所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述总成控制装置，包括：

温度控制系统，用于控制样品室系统固体、气体和液体样品的温度；

压力控制系统，用于控制样品室系统固体、气体和液体样品的压力；

流体注入排出及计量系统，用于控制气体和液体样品的注入、排出和计量。

6.如权利要求5所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述压力控制系统，包括：

液压机，用于提供静岩压力。

7.如权利要求5所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述流体注入排出及计量系统，包括：

泵，用于提供流体压力。

8.如权利要求5所述的储层成岩模拟系统，其特征在于，所述流体注入排出及计量系统，包括：

报警装置，用于在气体和液体样品的注入、排出或计量发生异常时，产生报警信号。

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