CN105137035B - 砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砂体‑不整合面‑断层输导体系控油运移实验装置及实验方法，所述实验装置包括设有流体注入口和流体输出口的模拟器以及与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统，所述模拟器包括底部砂箱和位于底部砂箱端部的侧面砂箱，底部砂箱与侧面砂箱活动连接，所述底部砂箱和侧面砂箱分别设有在砂箱上自由滑动的插槽板，底部砂箱的插槽板与侧面砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。本发明以实现模拟在砂体‑不整合面‑断层输导体空间形式的油气运聚过程，分析影响油气沿砂体‑不整合面‑断层输导体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，同时也可很好地为实验教学服务。
Description
技术领域
本发明涉及油气运聚的实验装置及实验方法，具体地说，涉及一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移的物理模拟实验装置及实验方法，通过改变砂体-不整合面-断层的配置关系，从而示踪砂体-不整合面-断层控油运移路径和运移过程的物理模拟方法。
背景技术
油气从源岩中初次运移排烃后，进入圈闭之前的过程中，在运移通道中经过二次运移进入圈闭。这些主要的运移通道包括输导层(高孔渗砂体)、不整合面、断层以及这3种类型的组合类型。
砂体是盆地油气运移的最基本也是最重要的一种运移通道。砂体也是一个值得研究的自然体，在含有非渗透性页岩的剖面中，砂体是地下水和油气的渗透通道(佩蒂庄，1977)。详细研究砂体的分布，延伸和形态特点，对确定有利储油地区有极重要意义(刘宝珺等，1985)。佩蒂庄(1977)就将砂体定义为一个单独而连续的可制图的砂体。《中国石油地质志》(卷二下)将砂体定义为沉积砂岩相的总和，属于沉积体系的一部分。田兆成等(2002)则认为砂体是砂砾堆积物所占据的空间形体，它是沉积环境、沉积空间、沉积物颗粒的综合反映，是沉积体系的一部分。按形态可将砂体分为席状的、楔状的(扇状)、带状的和复杂分叉的(何起祥，1978)；按成因砂体可分为河流砂体、三角洲砂体、河口湾砂体、海岸砂体、障壁岛砂体、陆棚砂体、湖泊砂体等等(刘宝珺等，1985)。
不整合是地层中保留下来的地层缺失所呈现出的一种不协调的接触关系，代表着区域性的沉积间断和剥蚀事件，是构造运动和海平面升降的产物(Adams，1954；程日辉等，1998)。1983年，潘钟祥论述了不整合对油气运移聚集的重要性。蔡春芳等，何登发，刘孝汉等于1995年研究了不整合在塔里木盆地及陕甘宁盆地油气成藏中的作用。付广等(1995)认为不整合面的存在可以改善油气的储集空间及性能。不整合面形成时，岩溶作用对不整合面下的储层具有建设性的改造作用，受改造的次生储层，溶蚀孔、洞、缝发育，是油气聚集的有利场所(艾华国等，1996；吴亚军等，1996)。不整合的存在可提供潜山型、地层剥蚀型和地层超覆型3种类型的油气圈闭(吕修祥，1997)。同时由于不整合面的分布具有区域性、稳定性的特点，它能够横向连接相互独立的砂体构成有效的运聚通道，时间上存在相对稳定性，所以它是油气长距离侧向运移的重要通道(陈中红等，2002，2003，2007)，如Bethke等(1992)研究得出北美ILinois盆地中、西部储层中的油气是以不整合面为运移通道，来源于100km外盆地的最南端。
断层作为油气运移通道，可以直接连接烃源岩与圈闭。断层作为油气运移通道主要是通过其内及其附近的裂缝网络系统进行的，它可使纵向上相距较远的烃源岩与圈闭连接起来，是烃源岩与圈闭之间的桥梁，是油气在纵向上长距离运移的重要途径。如准噶尔盆地内断裂对沟通油源与圈闭起着至关重要的作用，由于盆地中烃源岩埋藏深度大，在隆起区往往无烃源岩或烃源岩较薄，其油气主要通过油源断裂来源于两侧的凹陷，在该盆地南缘已发现的齐古油田、呼图壁气田均发育有油源断裂；在该盆地腹部陆南凸起，尽管缺失二叠系主力烃源岩，但是由于其北部的近东西向展布的陆南断裂伸到玛湖凹陷，其南部具有北东向展布的基东断裂插入盆1井西凹陷中，成为油源断裂，构成油气运移的主要通道，将大量的油气引入到凸起上的有利圈闭中聚集成藏。由于断层的通道作用，导致了油气在空间上成藏系统的范围与断层的空间展布密切相关，同时断层活动史也控制了油气的主要运聚史。
所谓油气输导体系是指连接源岩与圈闭的运移通道所组成的输导网络(付广等，2001)，它是源与藏之间的“桥梁与纽带”，是油气藏形成和分布的关键控制因素。烃源岩生成的油气只有经过有效的输导体系才能进入圈闭，形成油气藏(林社卿等，2004)。刘震等(2003)认为输导体系是相对某一独立的油气运移单元含油气系统而言的，是含油气系统中所有运移通道及其相关围岩的总和。不同的含油气盆地具有不同的输导体系，输导体系不同油气运移的方式就不同，而含烃流体的运移反过来又可改造甚至形成新的输导体系。
从构成输导体系的宏观表现形式出发，地层砂体、不整合面和断层是构成输导体系的三要素，它们可以单独构成简单的运移输导体系，也可以组合起来构成相对复杂的运移复合输导体系。简单输导体系包括:①连通砂体输导体系；②断层输导体系；③不整合面输导体系。复合输导体系包括：①砂体-不整合面组成的输导体系；②砂体-断层组成的输导体系；③不整合面-断层组成的输导体系；④砂体-不整合面-断层组成的输导体系。其中砂体-断层-不整合面组成的输导体系代表自然地质体中最重要的一种类型之一。譬如准噶尔盆地腹部陆相隆起白垩系发现了整装的大型油气田。据研究(陈中红等，2002，2003，2007)，该油气田的油来自于西边的玛湖凹陷和盆1井西凹陷的二叠系风城组和乌尔禾源岩。这些源岩生成的石油，从源岩排出后，首先在砂体运载层里运移，然后通过二叠系和三叠系内部和顶部的不整合面向陆梁地区作长距离运移，运移距离长达20km左右，到达陆梁地区后再通过纵向上的正断层，做垂向运移，一直运移到浅层的白垩系，形成陆梁油气田。因此，砂体-断层-不整合面组成的复合输导体系对油气做长距离运移意义非凡。
输导体系的不同形式对油气藏类型、分布起着不同的控制作用。以断层为主要运移通道形成的油气藏，由于断层具有良好的垂向输导能力，常可形成于距烃源层时空跨度较大的层位，在断层带附近可以形成多层叠置的油气藏。以连通砂体为主要运移通道形成的油气藏，常形成于距烃源层较近或相邻的层位，油气在砂体中的分布位置主要取决于砂体物性的非均质性，油气常在砂体的相对高孔渗部位聚集成藏。
中国中西部广泛发育着具有挤压构造背景的中新生代前陆盆地，中国东部广泛发育着具有拉张构造环境的新生代断陷湖盆，无论是这些前陆盆地还是断陷湖盆，具有一些相似的油气地质特征，如具有多套储盖组合，下生上储的特点，不整合面是油气侧向运移的重要通道，断层是沟通下部烃源岩和上部储层的通道等。因此，油气沿地层砂体-不整合面-砂体输导的能力是影响盆地油气成藏的一个重要因素，决定了油气在何处成藏和成藏的规模。
由于断层、砂体、不整合面三者都是盆地油气运移的主要通道，断层、砂体和不整合面在空间上往往会构成砂体-不整合面-断层复合输导体系，由于地质作用的不同，这种砂体-不整合面-断层输导体系会形成不同的空间分布型式，控制了油气的运移和聚集，因此三者是形成油气藏及控制油气藏规模的重要因素，针对砂体-不整合面-断层输导体系控油的研究对于掌握复合输导体系在油气成藏和石油勘探开发中的作用具有重要意义。
现有的油气运聚机理物理模拟基本上都是在一个大的沙箱内进行，通过在沙箱内构置不同地质模型，来模拟或验证某个地区的油气运移聚集规律，尚未发现有专门针对地层砂体-不整合面-断层油气运移的物理模型设计，以及针对改变地层砂体-不整合面-断层配置空间方式来进行地层砂体-不整合面-断层控油机理研究的实验装置和实验方法。
因此，发明一种地层砂体-不整合面-断层组合的复合输导体系的实验装置及实验方法，可以用于探讨砂体-不整合面-断层控油气运移机制，不仅能促进石油地质学科的发展，对油气勘探工业也非常有意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，基于砂体-不整合面-断层输导体系对油气运移路径的影响，提供了一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置及实验方法，以实现模拟在砂体-不整合面-断层输导体空间形式的油气运聚过程，分析影响油气沿砂体-不整合面-断层输导体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，同时也可很好地为实验教学服务。
本发明的技术方案是：一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，包括设有流体注入口和流体输出口的模拟器以及与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统，所述模拟器包括底部砂箱和位于底部砂箱端部的侧面砂箱，底部砂箱与侧面砂箱活动连接，所述底部砂箱和侧面砂箱分别设有在砂箱上自由滑动的插槽板，底部砂箱的插槽板与侧面砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。由于所述底部砂箱与侧面砂箱活动连接，可以实现侧面砂箱自由摆动，以此改变侧面砂箱的倾角，即改变纵向断层的倾角。同时，由于插槽板可在砂箱上自由滑动，改变插槽板在底部砂箱和侧面砂箱的位置，可以改变插板(即不整合面)的倾角。综合起来即可完成砂体-不整合面-纵向断层疏导体系配置形态的变化。
进一步的，所述底部砂箱、侧面砂箱和插板的侧面均设有打开砂箱的旋钮开关。就像公文包一样，打开旋钮开关，可打开砂箱和插板，向砂箱和插板内填充石英砂，填充好后，再关闭旋钮开关，关闭砂箱和插板进行实验。
作为优选，所述侧面砂箱的顶、底板均为无孔玻璃板。由于油气只能通过作为不整合面的插板进入侧面砂箱，而不能直接从底部砂箱进入侧面箱体，将侧面砂箱的顶、底面设为无孔玻璃板能有效保证油气从所配置的输导体系内完成油气运移。
作为优选，所述流体注入口位于底部砂箱的左、右两端，流体输出口位于侧面砂箱的顶端内侧，流体注入口和流体输出口为对角设置。流体注入口和流体输出口的这种设计方式保证了油气在实验装置发生充分的运移，从而可以实现对油气运移现象的观察。
作为优选，所述插板为平直形、凹形或凸形。插板根据实验需要可以选择不同的形态，来模拟自然地质体中不整合面的形态。
作为优选，所述插板与插槽板连接的接触端为带微孔的防砂网。所述微孔的孔径为50-75微米，该孔径对于粒径在200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、水可以通过上述各板进行流通，使整个实验装置成为一个流体可以自由贯通的有效整体，但由于防砂渗漏有效，因此每个单元结构又是独立的。
进一步的，所述侧面砂箱包括右侧砂箱和左侧砂箱，右侧砂箱和左侧砂箱分别插装于底部砂箱的右端和左端。
作为优选，所述模拟器还包括可伸缩的箱盖，箱盖位于右侧砂箱和左侧砂箱的顶部，底部砂箱、右侧砂箱、左侧砂箱和箱盖构成一个四方体结构，其中，箱盖起稳固作用。
作为优选，所述模拟器由全透明的玻璃组成，便于观察油气运聚的过程。
作为优选，所述右侧砂箱的插槽板与左侧砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。
作为优选，所述流体注入口压力控制系统包括一端与流体注入口连接的输油气软管以及依次安装在输油气软管上的稳压阀、压力表和流量仪，输油气软管的另一端连接有输油气桶，输油气桶连接有压力泵。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表和流量仪对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。
本发明还提供了一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂放于底部砂箱、侧面砂箱和插板内，关闭底部砂箱、侧面砂箱和插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)连接侧面砂箱和底部砂箱，将插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动插槽板，按实验对不整合面倾角的要求固定好插槽板的位置；摆动侧面砂箱倾斜幅度，按实验对断层倾角的要求固定好侧面砂箱的位置。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开流体注入口和流体输出口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入原油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，从流体输出口采集实验后的原油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的原油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
本发明的有益效果是：(1)本发明对自然地质体中常见的地层砂体-不整合面体-断层输导体系的模型进行整体设计，利用选择砂箱、插板的联接不同状态和选择不同粒径的石英砂，可方便快捷地实现模拟不同地层砂体-不整合面体-断层输导体系表现方式时对油气运移路径效果的实验。(2)本发明实验装置操作方便，灵便轻巧，成本低，能很好地多角度、多因素展现地层砂体-不整合面体-断层输导体系控油气运聚机理，因此，还可以更好地为本科生和研究生等试验教学服务。(3)本发明砂箱和插板均采用公文包式设计，通过旋钮开关可快速方便地进行装砂设计。(4)本发明在外观上为360°全透明设计，实时三维观察油气在地层砂体-不整合面体-断层输导体系不同部位的运聚状态，具有三维可视化的特点。(5)本发明模拟实验过程中可根据压力和流量的控制，实现多模拟实验过程的控制，以及充注压力、流速对油气运聚的影响。
附图说明
附图1为本发明实施例1中砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置的结构图。
附图2为本发明实施例插板与插槽板连接的接触端结构示意图。
附图3为本发明实施例5的实验模型图。
附图4为本发明实施例5的实验现象示意图。
附图5为本发明实施例6的实验模型图。
附图6为本发明实施例6的实验现象示意图。
附图7为本发明实施例7的实验模型图。
附图8为本发明实施例7的实验现象示意图。
附图9为本发明实施例8的实验模型图。
附图10为本发明实施例实施例8的实验现象示意图。
附图11为本发明实施例实施例9的实验现象示意图。
附图12为本发明实施例实施例10的实验现象示意图。
附图13为本发明实施例实施例11的实验现象示意图。
附图14为本发明实施例实施例12的实验现象示意图。
附图15为本发明实施例实施例13的实验模型图。
附图16为本发明实施例实施例13的实验现象示意图。
图中，1、流体注入口，2、流体输出口，3、底部砂箱，4、右侧砂箱，5、左侧砂箱，6、箱盖，7、插槽板，8、插板，9、输油气软管，10、稳压阀，11、压力表，12、流量仪，13、输油气桶，14、压力泵，15、300微米粒径石英砂，16、600微米粒径石英砂，17、1000微米粒径石英砂，18、薄层玻璃挡板。
具体实施方式
以下结合附图及几个实施例对本发明的实验装置及实验方法进行进一步的说明。
实施例1：如图1所示，一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，包括设有流体注入口1和流体输出口2的模拟器以及与模拟器的流体注入口1相连的流体注入口压力控制系统，所述模拟器包括底部砂箱3和位于底部砂箱3端部的侧面砂箱，所述底部砂箱3与侧面砂箱活动连接，所述底部砂箱3和侧面砂箱分别设有在砂箱上自由滑动的插槽板7，底部砂箱的插槽板7与侧面砂箱5的插槽板7之间插接有带空腔的插板8。由于底部砂箱3与侧面砂箱活动连接，可以实现侧面砂箱自由摆动，以此改变侧面砂箱的倾角，即改变纵向断层的倾角。同时，由于插槽板7可在砂箱上自由滑动，改变插槽板7在底部砂箱3和左侧砂箱5的位置，可以改变插板(即不整合面)的倾角。综合起来即可完成砂体-不整合面-纵向断层疏导体系配置形态的变化。
如图1所示，本实施例中，所述侧面砂箱包括右侧砂箱4和左侧砂箱5，右侧砂箱4和左侧砂箱5分别插装于底部砂箱3的右端和左端。
本实施例中，所述底部砂箱3、右侧砂箱4、左侧砂箱5和插板8的侧面均设有打开砂箱的旋钮开关。就像公文包一样，打开旋钮开关，可打开砂箱和插板，向砂箱和插板内填充石英砂，填充好后，再关闭旋钮开关，关闭砂箱和插板进行实验。
本实施例中，所述右侧砂箱4和左侧砂箱5的顶、底板均为无孔玻璃板。由于油气只能通过作为不整合面的插板进入右侧砂箱4和左侧砂箱5，而不能直接从底部砂箱进入右侧砂箱4和左侧砂箱5，将右侧砂箱4和左侧砂箱5的顶、底面设为无孔玻璃板能有效保证油气从所配置的输导体系内完成油气运移。
如图1所示，本实施例中，所述流体注入口位于底部砂箱的左、右两端，流体输出口位于右侧砂箱和左侧砂箱的顶端内侧，流体注入口和流体输出口为对角设置。流体注入口和流体输出口的这种设计方式保证了油气在实验装置发生充分的运移，从而可以实现对油气运移现象的观察。
如图1和图2所示，本实施例中，所述插板8为平直形。适于模拟自然地质体中平直形形态的不整合面。
本实施例中，所述插板8与插槽板7连接的接触端为带微孔的防砂网。所述微孔的孔径为50-75微米，该孔径对于粒径在200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、水可以通过上述各板进行流通，使整个实验装置成为一个流体可以自由贯通的有效整体，但由于防砂渗漏有效，因此每个单元结构又是独立的。
如图1所示，本实施例中，所述模拟器还包括可伸缩的箱盖6，箱盖6位于右侧砂箱4和左侧砂箱5的顶部，底部砂箱3、右侧砂箱4、左侧砂箱5和箱盖6构成一个四方体结构，其中，箱盖6起稳固作用。
本实施例中，所述模拟器由全透明的玻璃组成，便于观察油气运聚的过程。
如图1所示，本实施例中，所述流体注入口压力控制系统包括一端与流体注入口1连接的输油气软管9以及依次安装在输油气软管9上的稳压阀10、压力表11和流量仪12，输油气软管9的另一端连接有输油气桶13，输油气桶13连接有压力泵14。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表11和流量仪12对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。
在进行实验时，底部砂箱3呈水平状态，用于模拟地层砂体；右侧砂箱4和左侧砂箱5呈竖直状态，用于模拟倾角接近90度的纵向断层；插板8连接在底部砂箱3和左侧砂箱5之间，呈倾斜状态，用于模拟不整合面，构成砂体-不整合面-纵向断层输导体系。底部砂箱、侧面砂箱和插板里面可盛装不同粒径的石英砂。由于在自然地质体中，地层砂体、不整合面到断层的孔渗性依次增强，因此，本实施例中通过不同粒径的石英砂充填来模拟地层砂体、不整合面和纵向断层输导能力的差别。根据自然地质体里通常发现的地层砂体、不整合面和纵向断层的地质特征，本实施例中，底部砂箱里选择250-500微米粒径的石英砂代表自然地质体中常见的中砂岩，作为不整合面的插板里选择500-750微米粒径的石英砂代表自然地质体中常见的粗砂岩，侧面砂箱里选择750-1000微米粒径作为砾岩。
本实施例中的实验装置在进行模拟实验时不仅能观察砂箱及插板组成的砂体-不整合面-断层组成的输导体系的油气运聚过程，还可以对进入实验装置前后的油气组分进行地球化学检测，如进行色谱-质谱检测，通过对生物标志物参数的变化分析油气运移效应现象。
若进行天然气运移模拟实验时，可以直接从流体输出口联接管线到集气瓶，通过排水法采集气样。
实施例2：与具体实施例1不同的是，实施例2中所述的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其插板设计为凸形。适于模拟自然地质体中凸形形态的不整合面。
实施例3：与具体实施例1不同的是，实施例3中所述的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其插板设计为凹形。适于模拟自然地质体中凹形形态的不整合面。
实施例4：与具体实施例1不同的是，实施例3中所述的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，右侧砂箱的插槽板与左侧砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。适用于复杂输导体系的模拟实验。
实施例5：以模拟地层砂体-平直形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，平直形不整合面倾角为30度，断层倾角为90度。实验采用实施例1中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出平直形插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择300微米粒径、600微米粒径、1000微米粒径石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂按照图3所示实验模型分别放于底部砂箱、左侧砂箱和平直形插板内，关闭底部砂箱、左侧砂箱和平直形插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)将左侧砂箱插入底部砂箱内，将平直形插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动插槽板，使平直形插板倾角为30度时，卡住插槽板，固定插槽板的位置；使左侧砂箱保持90度竖直状态，盖上箱盖，使整个实验装置稳固。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开左端流体注入口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入带染成红色的煤油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，用吸入式针管从流体输出口采集实验后的煤油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的煤油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图4表示了上述实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图4可以看出，原油从地层砂体到不整合面，运移速率明显加快，再从不整合面运移到竖直的断层，运移速率进一步加大，这是由于从地层砂体到不整合面再到断层，一方面是由孔渗性越来越好，另一方面油运移方向从水平状态到倾斜状态再到竖直状态，随倾角变大，浮力增强的缘故。
实施例6：以模拟地层砂体-平直形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，平直形不整合面倾角为60度，断层倾角为90度。实验采用实施例1中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出平直形插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择300微米粒径、600微米粒径、1000微米粒径石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂按照图5所示实验模型分别放于底部砂箱、左侧砂箱和平直形插板内，关闭底部砂箱、左侧砂箱和平直形插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)将左侧砂箱插入底部砂箱内，将平直形插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动插槽板，使平直形插板倾角为60度时，卡住插槽板，固定插槽板的位置；使左侧砂箱保持90度竖直状态，盖上箱盖，使整个实验装置稳固。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开左端流体注入口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入带染成红色的煤油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，用吸入式针管从流体输出口采集实验后的煤油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的煤油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图6表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图6可以看出，本实施例中的运移现象与实例5中相似，不同的是油在不整合面体内运移速率较实例5进一步提高，这表明提高不整合面倾角，能提高油的运移速率。
实施例7：以模拟地层砂体-凸形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，凸形不整合面倾角为30度，断层倾角为90度。实验采用实施例2中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出凸形插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择300微米粒径、600微米粒径、1000微米粒径石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂按照图7所示实验模型分别放于底部砂箱、左侧砂箱和凸形插板内，关闭底部砂箱、左侧砂箱和凸形插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)将左侧砂箱插入底部砂箱内，将凸形插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动插槽板，使凸形插板倾角为30度时，卡住插槽板，固定插槽板的位置；使左侧砂箱保持90度竖直状态，盖上箱盖，使整个实验装置稳固。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开左端流体注入口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入带染成红色的煤油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，用吸入式针管从流体输出口采集实验后的煤油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的煤油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图8表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图8可以看出，运移现象与实例5相似，不同的是油在不整合面体内运移速率较实例5而言，刚开始速率加大，这是由于坡度加大的缘故，随后较实例5有所降低，这这是由于变缓的缘故。这表明，凸型不整合面体对油聚集有利，油容易聚集到凸型不整合面体的高点。
实施例8：以模拟地层砂体-凹形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，凹形不整合面倾角为45度，断层倾角为90度。实验采用实施例3中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出凹形插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择300微米粒径、600微米粒径、1000微米粒径石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂按照图9所示实验模型分别放于底部砂箱、左侧砂箱和凹形插板内，关闭底部砂箱、左侧砂箱和凹形插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)将左侧砂箱插入底部砂箱内，将凹形插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动插槽板，使凹形插板倾角为45度时，卡住插槽板，固定插槽板的位置；使左侧砂箱保持90度竖直状态，盖上箱盖，使整个实验装置稳固。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开左端流体注入口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入带染成红色的煤油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，用吸入式针管从流体输出口采集实验后的煤油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的煤油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图10表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图10可以看出，运移现象与实例5相似，不同的是油在不整合面体内运移速率较实例5而言，刚开始速率减小，这是由于凹形不整合面坡度开始减小的缘故；随后较实例5有所升高，这是由于凹形不整合面过了低点后，坡度开始增加的缘故。这表明，凹型不整合面体对油聚集不利，由于坡度缓，油运移动力减弱，另外油在凹形不整合面运移流线呈发散状态，容易使油散失。
实施例9：以模拟地层砂体-平直形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，平直形不整合面倾角为30度，断层倾角为90度。实验采用实施例1中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
与实施例5不同的是，本实施例中的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，选择右端流体注入口注入煤油。由于从右端流体注入口注入油，因此形成发生油运移的地层砂体与不整合面呈顺向切割关系，而实施例5中为反向地层切割。
图11表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图11可以看出，运移现象与实例5相似，不同的是油从地层砂体的右端向左端运移，遇到不整合面体后，较实例5而言，向不整合面体内运移速率加快，这是由于不整合面与地层砂体呈顺向切割关系时，油运移阻力小，但这也容易在没有良好盖层封盖的情况下使油发生散失。
实施例10：以模拟地层砂体-平直形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，平直形不整合面倾角为60度，断层倾角为90度。实验采用实施例1中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
与实施例5不同的是，本实施例中的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，插板的倾角为60度，选择右端流体注入口注入煤油。由于从右端流体注入口注入油，因此形成发生油运移的地层砂体与不整合面呈顺向切割关系，而实施例5中为反向地层切割。
图12表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图12可以看出，运移现象与实例5相似，不同的较实例5而言，油在不整合面体内运移速率加快，这是由于不整合面体倾角变大的缘故。
实施例11：以模拟地层砂体-凸形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，凸形不整合面倾角为45度，断层倾角为90度。实验采用实施例2中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
与实施例7不同的是，本实施例中的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，选择右端流体注入口注入煤油。由于从右端流体注入口注入油，因此形成发生油运移的地层砂体与不整合面呈顺向切割关系，而实施例7中为反向地层切割。
图13表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图13可以看出，运移现象与实例5相似，不同的较实例5而言，油在不整合面体内运移速率开始加快，到达凸型脊部以后，运移速率下降。
实施例12：以模拟地层砂体-凹形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，凹形不整合面倾角为45度，断层倾角为90度。实验采用实施例3中所述的实验装置。
实验时，模拟器选择使用底部砂箱3和左侧砂箱5，右侧砂箱4空置无需使用。在实验过程中地层砂箱里填充300微米粒径石英砂做中砂岩，插板里填充600微米粒径石英砂做粗砂岩，左侧砂箱里填充1000微米粒径石英砂作为砾岩；实验中采用染成红色的煤油代替原油。
与实施例8不同的是，本实施例中的一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，选择右端流体注入口注入煤油。由于从右端流体注入口注入油，因此形成发生油运移的地层砂体与不整合面呈顺向切割关系，而实施例8中为反向地层切割。
图14表示了该实验过程中可展现的原油沿地层砂体-不整合面-断层运移的实验现象。由图14可以看出，运移现象与实例5相似，不同的较实例5而言，油在不整合面体内运移速率开始下降，到达凹型槽部以后，运移速率有所上升。
实施例13：以模拟地层砂体-平直形不整合面-纵向断层-平直形不整合面-纵向断层为例对本发明的实验方法进行说明。其中，平直形不整合面倾角为30度，断层倾角为90度。实验采用实施例4中所述的实验装置。
一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用上面所述的实验装置，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)拔出两个平直形插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择300微米粒径、600微米粒径、1000微米粒径石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂按照图15所示实验模型分别放于底部砂箱、左侧砂箱和两个平直形插板内，关闭底部砂箱、左侧砂箱和两个平直形插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触。
(5)将左侧砂箱插入底部砂箱内，将平直形插板插入砂箱的插槽板内。
(6)滑动底部砂箱和左侧砂箱的插槽板，使下部的平直形插板倾角为30度时，卡住插槽板，固定插槽板的位置，滑动左侧砂箱和右侧砂箱的插槽板，使上部的平直形插板与水平线的夹角为30度，使左侧砂箱保持90度竖直状态；在左侧砂箱上部的平直形插板位置的上方插入薄层玻璃挡板；盖上箱盖，使整个实验装置稳固。
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求。
(8)打开左端流体注入口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入带染成红色的煤油。
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，用吸入式针管从流体输出口采集实验后的煤油产物。
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(11)对从流体输出口采集到的煤油产物进行地球化学检测。
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图16表示了该实验过程中可展现的原油沿砂体-不整合面-断层-不整合面-断层运移的实验现象。由图16可以看出，运移现象前部分与实例5相似，不同的是当油运移到左侧砂箱时，油会继续向上方运移，当到达第二个不整合面插板时，由于在其上方有非渗透性挡板遮挡，油会改变运移方向，进入不整合面体运移；由于改变了运移方向和孔渗性下降，油进入第二个不整合面体的运移速率明显下降；油从第二个不整合面体进入到右侧砂箱时，运移速率又有所提高。
由上述实施例可知，作为上述实施例的延伸，根据自然地质体的不同形态，可以改变插板的形状和倾角，以及改变侧面砂箱的倾角，完成砂体-不整合面-纵向断层输导体系配置形态的变化，实现模拟在不同砂体-不整合面-断层疏导空间形式的油气运聚过程。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：包括设有流体注入口和流体输出口的模拟器以及与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统，所述模拟器包括底部砂箱和位于底部砂箱端部的侧面砂箱，底部砂箱与侧面砂箱活动连接，所述底部砂箱和侧面砂箱分别设有在砂箱上自由滑动的插槽板，底部砂箱的插槽板与侧面砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。
2.根据权利要求1所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述底部砂箱、侧面砂箱和插板的侧面均设有打开砂箱的旋钮开关。
3.根据权利要求1所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述侧面砂箱的顶、底板均为无孔玻璃板。
4.根据权利要求1所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述流体注入口位于底部砂箱的左、右两端，流体输出口位于侧面砂箱的顶端内侧，流体注入口和流体输出口为对角设置。
5.根据权利要求1所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述插板为平直形、凹形或凸形。
6.根据权利要求1所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述插板与插槽板连接的接触端为带微孔的防砂网。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述侧面砂箱包括右侧砂箱和左侧砂箱，右侧砂箱和左侧砂箱分别插装于底部砂箱的右端和左端。
8.根据权利要求7所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述模拟器还包括可伸缩的箱盖，箱盖位于右侧砂箱和左侧砂箱的顶部，底部砂箱、右侧砂箱、左侧砂箱和箱盖构成一个四方体结构。
9.根据权利要求7所述的砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验装置，其特征在于：所述右侧砂箱的插槽板与左侧砂箱的插槽板之间插接有带空腔的插板。
10.一种砂体-不整合面-断层输导体系控油运移实验方法，采用如权利要求1所述的实验装置，其特征在于：其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测实验装置设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据；
(2)拔出插板、分离底部砂箱和侧面砂箱，打开底部砂箱、侧面砂箱和插板，按照实验要求进行岩性配置；
(3)根据岩性配置选择石英砂，用水浸润；
(4)将包含水的石英砂放于底部砂箱、侧面砂箱和插板内，关闭底部砂箱、侧面砂箱和插板，震荡5-6分钟，使石英砂充分接触；
(5)连接侧面砂箱和底部砂箱，将插板插入砂箱的插槽板内；
(6)滑动插槽板，按实验对不整合面倾角的要求固定好插槽板的位置；摆动侧面砂箱倾斜幅度，按实验对断层倾角的要求固定好侧面砂箱的位置；
(7)调节流体注入口压力控制系统，使进口压力达到实验目的要求；
(8)打开流体注入口和流体输出口，连接压力泵，设定注入速率，开始从流体注入口注入原油；
(9)观察实验过程中油气运聚现象，并实时照相或录像，从流体输出口采集实验后的原油产物；
(10)达到实验要求后，停止物理模拟实验；
(11)对从流体输出口采集到的原油产物进行地球化学检测；
(12)对比分析实验过程的现象和实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
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