CN106504632B - 一种可调节式油气运聚成藏模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调节式油气运聚成藏模拟装置，可调节式油气运聚成藏模拟装置包括：反应釜，为箱体状；推板，推板为两个，两个推板分别设置在反应釜的两个相对侧端，每个推板均具有一斜面，两个推板的斜面相对且相互平行；叠置装置，每个斜面上均设置有多个叠置装置，每个叠置装置的一端与对应的斜面可拆卸地连接，每个叠置装置的另一端朝向相对的推板；驱动装置，与推板连接并能够推动推板在反应釜内移动。通过驱动装置推动两个推板的相向运动，使得位于两个推板之间的实验介质产生挤压和剪切应力，同时通过在推板的斜面上设置叠置装置，能够模拟复杂构造环境下的油气运聚成藏过程。

Description

一种可调节式油气运聚成藏模拟装置

技术领域

本发明涉及油气成藏物理模拟实验装置领域，具体是一种可调节式油气运聚成藏模拟装置。

背景技术

油气成藏物理模拟实验装置是用来模拟油气从生成到运移、聚集成藏的过程。随着油气成藏模拟技术的发展，已经可以实现常温常压下、动态可视化模拟。测定参数包括传感器压力(通过水柱或者传感器)、含油(水)饱和度(通过测定电阻率)、外部挤压力等。

目前的油气成藏模拟装置都是以均匀挤压作用为主，例如公开号为CN102777167B，发明名称为《二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置》的中国发明专利申请，该发明专利申请提出一种二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置，二维可定量挤压油气运聚可视物理模拟装置包括：具有填装二维地质模型的模型主体、盖板和带活塞的压板，盖板由透明玻璃制成并具有支撑二维地质模型的支撑面，二维地质模型位于盖板和带活塞的压板之间，带活塞的压板将二维地质模型挤压在盖板上。

然而，由于地层具有强的非均质性特征，不同的构造位置地层的受力往往有很大的差别，不能简单的视为均一(均匀)的受力。另外，由于构造应力的方向的不同，地层受到的应力也不是简单的挤压应力，如在走滑条件下，地层受到的应力为剪切应力，这些复杂的地质条件，现有的成藏模拟实验技术都不能有效的实现。

另外，在油气运聚成藏的模拟实验中，不同构造部位的地层的受力情况往往不同，因此需要在推板的不同位置设置不一样的凸起面以尽量精确地模拟这种区别，现有技术中，往往采用橡皮泥一类的物质粘合在推板上，但是由于橡皮泥本身就是软性物质，因此模拟效果往往不佳，而且不容易精确控制；而如果根据需要预先制作不同形状的推板，则灵活性太差，无法适应实际的需要，因此需要一种接近可标准化生产的、灵活性高的推板叠置装置。

发明内容

本发明提供了一种可调节式油气运聚成藏模拟装置，能够模拟复杂构造环境下的油气运聚成藏过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调节式油气运聚成藏模拟装置，可调节式油气运聚成藏模拟装置包括：反应釜，为箱体状；推板，推板为两个，两个推板分别设置在反应釜的两个相对侧端，每个推板均具有一斜面，两个推板的斜面相对且相互平行；叠置装置，每个斜面上均设置有多个叠置装置，每个叠置装置的一端与对应的斜面可拆卸地连接，每个叠置装置的另一端朝向相对的推板；驱动装置，与推板连接并能够推动推板在反应釜内移动。

进一步地，反应釜的侧壁与竖直方向平行，在水平方向的截面内，斜面与推板的移动向方向具有夹角。

进一步地，斜面上设置有多个间隔设置第一卡合槽，叠置装置包括：第一叠置件，第一叠置件的一端设置有用于与第一卡合槽配合插接的第一卡合体，第一叠置件的另一端设置有第二卡合槽；第三叠置件，第三叠置件的一端设置有用于与第二卡合槽配合插接的第三卡合体。

进一步地，叠置装置还包括第二叠置件，第二叠置件的一端设置有用于与第二卡合槽配合插接的第二卡合体，第二叠置件的另一端设置有有第三卡合槽，第二叠置件的两端能够分别连接第一叠置件和第三叠置件。

进一步地，第二叠置件为多个，多个第二叠置件的结构均相同。

进一步地，多个第一卡合槽沿斜面的延伸方向平行间隔设置。

进一步地，驱动装置包括液压缸和恒速恒压泵，液压缸为两个，每个液压缸均与一个推板连接，每个液压缸上均连接有一个恒速恒压泵。

进一步地，反应釜的一个侧壁为玻璃制成的可视窗口，反应釜与该侧壁相对的另一个侧壁设置有多个介质孔，每个介质孔内均设置有用于防漏的丝网。

进一步地，反应釜的顶部设置有压力缓冲装置，压力缓冲装置包括壳体、复位弹簧，密封块和排压口，壳体为底部开口顶部封闭的筒状结构，壳体的下端直径小于壳体的上端直径，壳体的底部置于反应釜内，密封块设置在壳体的下端，密封块通过复位弹簧与壳体的顶部连接，排压口设置在壳体的顶部。

本发明的有益效果是，在油气运聚成藏的模拟实验中，通过驱动装置推动两个推板的相向运动，使得位于两个推板之间的实验介质产生挤压和剪切应力，解决了现有的油气运藏模拟装置只能单一地模拟均匀挤压应力的问题，同时通过在推板的斜面上设置叠置装置，能够模拟复杂构造环境下的成藏过程。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置的水平方向剖视结构示意图；

图2为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置的第一叠置件的结构示意图；

图3为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置的第二叠置件的结构示意图；

图4为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置的第三叠置件的结构示意图；

图5为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置中推板的装配结构示意图；

图6为本发明可调节式油气运聚成藏模拟装置中压力缓冲装置的结构示意图。

图中附图标记：1、反应釜；2、液压缸；3、恒速恒压泵；4、数据采集装置；5、侧壁；6、缸体；7、橡胶密封圈；8、法兰螺栓；9、活塞；10、活塞杆；111、第一推板；112、第二推板；12、介质孔；13、流体注入泵；14、第一叠置件；15、第二叠置件；16、第三叠置件；17、第一卡合槽；18、第一卡合体；19、第二卡合槽；20、第二卡合体；21、第三卡合体；22、第三卡合槽；29、壳体；30、复位弹簧；31、密封块；32、排压口；34、下壳体；35、上壳体；36、计算机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种可调节式油气运聚成藏模拟装置，该可调节式油气运聚成藏模拟装置包括反应釜1、推板、叠置装置、驱动装置和数据采集装置4。反应釜1为箱体状。推板为两个，两个推板分别设置在反应釜1的两个相对侧端，每个推板均具有一斜面，两个推板的斜面相对且相互平行。每个斜面上均设置有多个叠置装置，每个叠置装置的一端与对应的斜面可拆卸地连接，每个叠置装置的另一端朝向相对的推板。驱动装置与推板连接并能够推动推板在反应釜1内移动。本发明实施例中，在两个推板之间设置有试验介质，用于模拟地层。

在油气运聚成藏的模拟实验中，通过驱动装置推动两个推板的相向运动，使得位于两个推板之间的实验介质产生挤压和剪切应力，解决了现有的油气运藏模拟装置只能单一地模拟均匀挤压应力的问题，同时通过在推板的斜面上设置叠置装置，能够模拟复杂构造环境下的成藏过程。

如图1所示，本发明实施例中反应釜1为矩形，该反应釜1的侧壁与竖直方向平行，反应釜1的顶壁和底壁与水平方向平行。上述推板的截面形状为直角三角形状，该直角三角形的两个直角边所在平面分别与反应釜1的其中两个相邻的侧壁抵接，该直角三角形的斜边所在平面为上述斜面，该斜面与推板的移动方向具有夹角。本发明实施例中，推板的移动方向为图1中水平横向方向(图中1水平箭头方向)。

需要说明的是，本发明实施例中的推板包括设置在反应釜1一端的第一推板111和设置在反应釜1另一端的第二推板112，其中，第一推板111和第二推板112呈中心对称布置，即第一推板111位于反应釜1的左端，第一推板111的直角位于图1中反应釜的左下角。第二推板112位于反应釜1的右端，第二推板112的直角位于图1中反应釜1的右上角。

本发明实施例中，上述推板的截面形状并不限于上述直角三角形的截面形状，例如还可以为直角梯形，直角梯形的上底和下底分别与反应釜1的两个相对侧壁抵接，直角梯形的斜边所在平面为上述斜面。

如图2至图5所示，斜面上设置有多个间隔设置第一卡合槽17，叠置装置包括第一叠置件14和第三叠置件16。第一叠置件14的一端设置有用于与第一卡合槽17配合插接的第一卡合体18，第一叠置件14的另一端设置有第二卡合槽19。第三叠置件16的一端设置有用于与第二卡合槽19配合插接的第三卡合体21。第三叠置件16的另一端不设置任何卡合槽。

本发明实施例中，上述第一叠置件14的主体截面为三角形，该第一叠置件14上三角形斜面所在的平面能够与上述斜面贴合，上述第一卡合槽17为沿水平方向设置的矩形槽，上述第一卡合体18为与该第一卡合槽17相适配的矩形凸起。上述第二卡合槽19设置在第一叠置件14的顶部，上述第二卡合槽19包括第一凹槽部和第二凹槽部，即第二卡合槽19的截面形状为L形。

第三叠置件16的主体截面为矩形，上述第三卡合体21包括与第一凹槽部配合的第一凸起部以及与第二凹槽部配合的第二凸起部，该第三叠置件16与第一叠置件14通过第三卡合体21和第二卡合槽19插接配合。

优选地，叠置装置还包括第二叠置件15，第二叠置件15的一端设置有用于与第二卡合槽19配合插接的第二卡合体20，第二叠置件15的另一端设置有第三卡合槽22。第二卡合体20的结构与第三卡合体21的结构相同，第三卡合槽22与第二卡合槽19结构相同，第二叠置件15的两端能够分别连接第一叠置件14和第三叠置件16，即第二叠置件15设置在第一叠置件14和第三叠置件16之间。

进一步地，上述第二叠置件15为多个，多个第二叠置件15的结构均相同。在实际操作中，可以根据不同模拟需要，选择不同数量的第二叠置件15进行连接，从而模拟复杂的地质条件。

需要说的是，本发明实施例中，第二叠置件15的主体截面为矩形上述第二卡合体20的结构与第三卡合体21的结构相同，第三卡合槽22与第二卡合槽19结构相同，因此对第二卡合体20与第二卡合槽19的结构不再进行赘述。

每个推板上的斜面沿其延伸方向均设置有多个平行间隔布置的第一卡合槽17，每个第一卡合槽17上均对应连接有一个上述叠置组件，如图5所示。本发明实施例中，上述叠置组件通过选择不同的布置位置和布置长度(图5中水平方向的长度)来实现模拟复杂构造应力环境的目的。

使用该叠置装置来改变不同构造应力环境来模拟地层情况，只需要统一制造出足够数量的统一规格的第一叠置件14、第二叠置件15和第三叠置件16即可，对于标准化的生产十分有利，使用灵活。第一卡合槽17的个数和间隔距离可以根据实际情况自行选择。推板和叠置装置的材质采用钢制或坚硬木质。

本发明实施例中，上述叠置装置可以设置在其中一个推板上，也可以同时设置在两个推板上，在安装时，应该保证上述叠置装置的安装稳定性，不容易脱落，具体实施方法均为现有技术，此处不再详细说明。

如图1所示，本发明实施例中的驱动装置包括液压缸2和恒速恒压泵3，液压缸2为两个，每个液压缸2均与一个推板连接，每个液压缸2上均连接有一个恒速恒压泵3。

具体地，液压缸2通过固定杆6与反应釜1的侧壁固定连接，液压缸2包括缸体6、活塞9和活塞杆10，缸体6与反应釜1的侧壁固定连接，活塞9设置在缸体6中，活塞杆10一端与活塞9连接，活塞杆10的另一端与对应的推板连接。每个液压缸2内的活塞9由一台恒速恒压泵3驱动做直线往复运动。

优选地，所述恒速恒压泵3的工作压力为70MPa，流量为0.01～20ml/min，选用连续无脉冲循环，能恒速、恒压工作的双缸泵。该泵计量准确、精度高，具有压力保护及位置上下限保护，泵头材料采用304不锈钢，具有抽吸、排液、预增压功能，该泵配置通讯口，可由计算机36进行操作。具体实施方法均为现有技术，此处不再详细说明。液压缸的容积为1000ml，最大工作压力为16Mpa，缸体材料采用1Cr18Ni9Ti，耐碱、酸性液体腐蚀，而且内胆经过精密磨床研磨，研磨后的精度可达±0.005mm，活塞由聚四氟乙烯制作。

反应釜1整体为钢体结构，反应釜1内壁上设置有耐腐蚀结构层，耐腐蚀结构层具体为镁合金或钛合金，耐腐蚀结构层防止了油气在反应釜1中模拟实验时对反应釜1造成损坏，从而增长了反应釜1的使用寿命。反应釜1的侧壁5为玻璃制成的可视窗口，可以直接用于观察实验现象或进行摄影和摄像。为了防止模型有内压的情况玻璃向外凸出，法兰螺栓8的边框设计有横-竖栅板网格。侧壁5与反应釜1的箱体框架之间设置有橡胶密封圈7，侧壁5通过法兰螺栓8固定在反应釜1箱体上，图1中，竖直方向箭头为观察方向。反应釜1与侧壁5相对的另外一个侧壁上设置有多个介质孔12，每个介质孔12内均设置有用于防漏的丝网。流体注入泵13与反应釜1上的介质孔12连接。本发明实施例中，上述介质孔12为九个。

如图6所示，反应釜1的顶部设置有压力缓冲装置，压力缓冲装置包括壳体29、复位弹簧30，密封块31和排压口32，壳体29为底部开口顶部封闭的筒状结构，壳体29的下端直径小于壳体29的上端直径，壳体29的底部置于反应釜1内，密封块31设置在壳体29的下端，密封块31通过复位弹簧30与壳体29的顶部连接，排压口32设置在壳体29的顶部。

具体地，上述壳体29由截面为矩形的下壳体34和截面为倒梯形的上壳体35构成，上述密封块31的外周壁与下壳体34的内周壁密封连接并能够相对滑动。正常时密封块31与下壳体34紧密配合进行密封，当反应釜1中的压力值过大时，压力会冲击壳体29内的密封块31，使得密封块31上移至上壳体35内，此时密封块31的密封作用失效，从而使得压力通过排压口32排出，当压力值稳定时，复位弹簧30带动密封块31复位继续密封。压力缓冲系统能有效应对油气压力突变带来的不良影响。

如图1所示，本发明实施例中的数据采集装置4主要包括：压力传感器、饱和度电性传感器和电阻率自动测量仪。其中压力传感器共设置了九个，布置在反应釜1内，所采集到的压力信号转换成电信号后传输给计算机36，由计算机36列表指示各点的数值。

在反应釜的侧板上均匀布置36个饱和度电性传感器，用于检测地层中的含油(水)饱和度，电极埋置于砂层(试验介质)中。

电阻是地层流体良好的指示性参数，地层的电阻率约为0～10000Ωm，精度1％。采用串联等效或并联等效电路，测试频率为12Hz-100kHz，共有503点频率可编程选择，配合计算机36自动采集器和电阻率自动测量仪实现计算机在线测试记录。

需要说明的是，计算机36的数据处理软件基于XP平台，操作灵活、方便，所有输入和提示都使用窗口式的对话框，实验流程示意，便于熟悉系统操作；实验过程中，出现超压、非正常失压等故障时，软件系统会自动监测到并弹出窗口警告操作人员，可以自动控制的，软件将自行对所出现的问题进行处理，需手动操作的，将提示操作人员对应的操作方法，保证实验人员可以安全高效地完成实验。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在油气运聚成藏的模拟实验中，通过驱动装置推动两个推板的相向运动，使得位于两个推板之间的实验介质产生挤压和剪切应力，解决了现有的油气运藏模拟装置只能单一地模拟均匀挤压应力的问题，同时通过在推板的斜面上设置叠置装置，能够实现模拟复杂构造环境下的成藏过程的目的。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (9)

1.一种可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述可调节式油气运聚成藏模拟装置包括：

反应釜(1)，为箱体状；

推板，所述推板为两个，两个所述推板分别设置在反应釜(1)的两个相对侧端，每个所述推板均具有一斜面，两个所述推板的所述斜面相对且相互平行；

叠置装置，每个所述斜面上均设置有多个所述叠置装置，每个所述叠置装置的一端与对应的所述斜面可拆卸地连接，每个所述叠置装置的另一端朝向相对的所述推板；

驱动装置，与所述推板连接并能够推动所述推板在所述反应釜(1)内移动。

2.根据权利要求1所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述反应釜(1)的侧壁与竖直方向平行，在水平方向截面内，所述斜面与所述推板的移动方向具有夹角。

3.根据权利要求1或2所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述斜面上间隔设置有多个第一卡合槽(17)，所述叠置装置包括：

第一叠置件(14)，第一叠置件(14)的一端设置有用于与第一卡合槽(17)配合插接的第一卡合体(18)，第一叠置件(14)的另一端设置有第二卡合槽(19)；

第三叠置件(16)，第三叠置件(16)的一端设置有用于与第二卡合槽(19)配合插接的第三卡合体(21)。

4.根据权利要求3所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述叠置装置还包括第二叠置件(15)，所述第二叠置件(15)的一端设置有用于与第二卡合槽(19)配合插接的第二卡合体(20)，所述第二叠置件(15)的另一端设置有第三卡合槽(22)，第二叠置件(15)的两端能够分别连接第一叠置件(14)和第三叠置件(16)。

5.根据权利要求4所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述第二叠置件(15)为多个，多个所述第二叠置件(15)的结构均相同。

6.根据权利要求3所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，多个第一卡合槽(17)沿所述斜面的延伸方向平行间隔设置。

7.根据权利要求1所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述驱动装置包括液压缸(2)和恒速恒压泵(3)，液压缸(2)为两个，每个液压缸(2)均与一个所述推板连接，每个液压缸(2)上均连接有一个恒速恒压泵(3)。

8.根据权利要求1所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，反应釜(1)的一个侧壁(5)为玻璃制成的可视窗口，反应釜(1)与所述侧壁(5)相对的另一侧壁上设置有多个介质孔(12)，每个介质孔(12)内均设置有用于防漏的丝网。

9.根据权利要求1所述的可调节式油气运聚成藏模拟装置，其特征在于，所述反应釜(1)的顶部设置有压力缓冲装置，所述压力缓冲装置包括壳体(29)、复位弹簧(30)，密封块(31)和排压口(32)，壳体(29)为底部开口顶部封闭的筒状结构，壳体(29)的下端直径小于壳体(29)的上端直径，壳体(29)的底部置于反应釜(1)内，密封块(31)设置在壳体(29)的下端，密封块(31)通过复位弹簧(30)与壳体(29)的顶部连接，排压口(32)设置在壳体(29)的顶部。