CN109100274A - 细粒沉积模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种细粒沉积模拟装置，包括：机架、细粒沉积模型、加细颗粒容器、阿基米德式推进器、动力系统、活水控制装置、流速传感器和摄像机；细粒沉积模型固定于机架上；阿基米德式推进器位于机架上，阿基米德式推进器的出砂口位于细粒沉积模型的上方，阿基米德式推进器的进砂口与加细颗粒容器连接；动力系统与阿基米德式推进器连接，用于驱动阿基米德式推进器，以将来自加细颗粒容器的细砂推入细粒沉积模型中；活水控制装置位于细粒沉积模型中；流速传感器位于细粒沉积模型中；摄像机位于机架上，以进行海相页岩细粒的沉积规律模拟试验，为页岩气精细勘探提供沉积理论基础，满足海相页岩气的精细勘探开发需求。

Description

细粒沉积模拟装置

技术领域

本发明涉及沉积地质技术领域，具体地，涉及一种细粒沉积模拟装置。

背景技术

沉积主要指悬浮在液体中的固体细颗粒的连续沉降。传统沉积学主要研究对象为砂岩和碳酸岩等常规储层，而对细粒沉积岩的研究属于相对薄弱领域。近年来随着页岩气的兴起，细粒沉积岩的研究得到大幅增加。现有的研究多为对细粒沉积岩分布、岩相、烃源岩特征及储层物性等的描述和规律总结，而对细粒沉积岩的沉积过程的探讨基本空白，难以满足目前海相页岩气的精细勘探开发需求。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种细粒沉积模拟装置，以进行海相页岩细粒的沉积规律模拟试验，为页岩气精细勘探提供沉积理论基础，满足海相页岩气的精细勘探开发需求。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种细粒沉积模拟装置，包括：机架、细粒沉积模型、加细颗粒容器、阿基米德式推进器、动力系统、活水控制装置、流速传感器和摄像机；

细粒沉积模型固定于机架上，用于放置水和细砂；

阿基米德式推进器位于机架上，阿基米德式推进器的出砂口位于细粒沉积模型的上方，阿基米德式推进器的进砂口与加细颗粒容器连接；

动力系统与阿基米德式推进器连接，用于驱动阿基米德式推进器，以将来自加细颗粒容器的细砂推入细粒沉积模型中；

活水控制装置位于细粒沉积模型中，用于使细粒沉积模型中的水处于流动状态；

流速传感器位于细粒沉积模型中，用于采集细粒沉积模型中的水的流速数据；

摄像机位于机架上，用于采集细粒沉积模型中的细砂图像；

其中，流速数据和细砂图像用来确定细砂的沉积规律。

本发明实施例的细粒沉积模拟装置包括：机架、细粒沉积模型、加细颗粒容器、阿基米德式推进器、动力系统、活水控制装置、流速传感器和摄像机；细粒沉积模型固定于机架上；阿基米德式推进器位于机架上，阿基米德式推进器的出砂口位于细粒沉积模型的上方，阿基米德式推进器的进砂口与加细颗粒容器连接；动力系统与阿基米德式推进器连接；活水控制装置位于细粒沉积模型中；流速传感器位于细粒沉积模型中；摄像机位于机架上，以进行海相页岩细粒的沉积规律模拟试验，为页岩气精细勘探提供沉积理论基础，满足海相页岩气的精细勘探开发需求。

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，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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。

图1是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的正视图；

图2是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的俯视图；

图3是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的第一局部示意图；

图4是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的第二局部示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

鉴于目前对细粒沉积岩的沉积过程的探讨基本空白，本发明实施例提供一种细粒沉积模拟装置，以进行海相页岩细粒的沉积规律模拟试验，为页岩气精细勘探提供沉积理论基础，满足海相页岩气的精细勘探开发需求。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的正视图。图2是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的俯视图。图3是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的第一局部示意图。如图1至图3所示，细粒沉积模拟装置包括：机架1、细粒沉积模型2、加细颗粒容器15、阿基米德式推进器16、动力系统3、活水控制装置4、流速传感器17和摄像机5。

细粒沉积模型2通过螺纹连接固定于机架1上，用于放置水和细砂；

阿基米德式推进器16位于机架上1，阿基米德式推进器16的出砂口位于细粒沉积模型2的上方，阿基米德式推进器16的进砂口与加细颗粒容器15连接；

动力系统3与阿基米德式推进器16连接，用于驱动阿基米德式推进器16，以将来自加细颗粒容器15的细砂推入细粒沉积模型2中；

活水控制装置4位于细粒沉积模型2中，用于使细粒沉积模型2中的水处于流动状态；

流速传感器17位于细粒沉积模型2中，用于采集细粒沉积模型2中的水的流速数据；

摄像机5位于机架1上，用于采集细粒沉积模型2中的细砂图像；

其中，流速数据和细砂图像用来确定细砂的沉积规律。

如图2所示，还包括：多个位于细粒沉积模型2的侧壁的底部的水流分布器8，用于分散水流；通过螺纹连接安装在细粒沉积模型2底部的地形模具6，用于模拟不同的地形。其中，细粒沉积模型2的侧壁通过螺纹连接均布安装有多个加热器，用于对细粒沉积模型2中的水进行加热。

一实施例中，活水控制装置4为带传动机构，带传动机构的主动轮连接动力系统3，带传动机构的从动轮固定在机架1上，带传动机构的同步带位于细粒沉积模型2的水中；动力系统3与带传动机构连接，用于驱动带传动机构以令同步带在水中转动。

一实施例中，还包括：控制系统7，控制系统7分别与动力系统3、流速传感器17和摄像机5连接，用于接收流速数据和细砂图像，并根据流速数据生成控制指令，发送控制指令至动力系统3；动力系统3具体用于：根据来自控制系统7的控制指令驱动带传动机构以令同步带在水中转动。同步带在水中的截面积小，很难形成流速，所以在同步带上均布有多个推水板以增加截面积，推动细粒沉积模型2中的水。其中，同步带既可以让水流正向流动，也可以让水流反向流动。

具体实施时，流速数据通过流速传感器17反馈给控制系统7，控制系统7根据流速数据生成控制指令：将流速数据与预设数据作比较，当流速数据大于预设数据时，发出减速指令，动力系统3根据减速指令降低同步带的转动速度以降低流速；当流速数据低于预设数据时，发出增速指令，动力系统3根据增速指令增大同步带的转动速度以增大流速。

一实施例中，动力系统3包括：伺服电机13和伺服减速电机14；伺服电机13分别与控制系统7和伺服减速电机14连接，用于接收来自控制系统7的控制指令以驱动伺服减速电机14；伺服减速电机14分别与阿基米德式推进器16和带传动机构连接，用于驱动阿基米德式推进器16和带传动机构。

如图1所示，带传动机构的主动轮通过销连接在伺服减速电机14上，带传动机构的从动轮采用销连接，通过轴承与轴承座组合固定在机架1的一端。加细颗粒容器15通过螺纹固定在阿基米德式推进器16上。加砂时，伺服电机13控制伺服减速电机14的转速，伺服减速电机14连接阿基米德式推进器16的螺旋轴，从而令细砂沿螺旋匀速前进到达阿基米德式推进器16的出砂口，实现匀速出砂。控制系统7通过控制伺服电机13的转速来控制出砂速度和出砂量。

图4是本发明实施例中细粒沉积模拟装置的第二局部示意图。如图4所示，还包括：放空活塞9、放空传动机构10和放空传动轮11；放空活塞9位于细粒沉积模型2的底部或侧壁的底部；放空传动机构10分别连接放空活塞9和放空传动轮11；放空传动轮11用于：通过连接的放空传动机构10使放空活塞9脱离细粒沉积模型2，以使细粒沉积模型2中的水和细砂排出。

其中，放空传动机构10可以为丝杠螺母机构，放空活塞9上设计有密封圈径向密封。当细粒沉积模型2需要装水时，摇动放空传动轮11，将丝杠向里移动，直到放空活塞9与细粒沉积模型2侧面的底部接触形成关闭密封。当细粒沉积模型2需要放空水时，反向摇动放空传动轮11，将丝杠向外移动，带动放空活塞9离开细粒沉积模型2侧面的底部，实现排水，不会因为细粒堵塞阀口而无法开启，或磨损阀体的密封面而造成泄漏。

如图4所示，还包括：位于细粒沉积模型2下方的收集器12，用于收集来自细粒沉积模型2中的水和细砂。

采用本发明实施例的细粒沉积模拟装置进行试验的具体流程如下：

1、将细砂加入加细颗粒容器15中，控制系统7控制伺服电机13的转速来控制出砂速度和出砂量，伺服电机13控制伺服减速电机14的转速，伺服减速电机14连接阿基米德式推进器16的螺旋轴，从而令细砂沿螺旋匀速前进到达阿基米德式推进器16的出砂口，实现匀速出砂，将细砂推入细粒沉积模型2中，可以设置不同颗粒粒径的自动加入，接近现实环境要求，减轻人工工作量。工作人员可以通过改变细砂的类型来确定不同细砂类型对应的沉积规律，通过改变出砂量确定不同出砂量对应的沉积规律。

2、动力系统3根据来自控制系统7的控制指令驱动带传动机构以令同步带在水中转动。具体地，流速传感器17将流速数据反馈给控制系统7，控制系统7根据流速数据生成控制指令：将流速数据与预设数据作比较，当流速数据大于预设数据时，发出减速指令，动力系统3根据减速指令降低同步带的转动速度以降低流速；当流速数据低于预设数据时，发出增速指令，动力系统3根据增速指令增大同步带的转动速度以增大流速，工作人员可以根据摄像机5采集的细砂图像和流速数据确定不同流速下细砂的沉积规律。

3、细粒沉积模型2中还包括温度计，用来测量细粒沉积模型2中的水温。加热器对细粒沉积模型2中的水进行加热，工作人员可以根据摄像机5采集的细砂图像和温度计采集的温度数据确定不同水温下细砂的沉积规律。

4、地形模具6通过螺纹连接安装在细粒沉积模型2的底部，可以模拟不同的地形。工作人员可以根据摄像机5采集的细砂图像和不同的地形模具6确定不同地形下细砂的沉积规律。

5、试验完成后，反向摇动放空传动轮11，将丝杠向外移动，带动放空活塞9离开细粒沉积模型2侧面的底部，令水和细砂流出，位于细粒沉积模型2下方的收集器12收集来自细粒沉积模型2中的水和细砂。

综上所述，本发明实施例提供的细粒沉积模拟装置具有以下有益效果：

(1)本发明实施例的细粒沉积模拟装置可以通过改变细砂的类型来确定不同细砂类型对应的沉积规律，通过改变出砂量确定不同出砂量对应的沉积规律，通过改变流速确定不同流速下细砂的沉积规律，通过改变温度确定不同水温下细砂的沉积规律，通过改变地形确定不同地形下细砂的沉积规律，结构简单，维护方便，为页岩气精细勘探提供沉积理论基础，满足海相页岩气的精细勘探开发需求；

(2)本发明实施例的细粒沉积模拟装置可以实现匀速出砂，接近现实环境要求，减轻人工工作量；

(3)本发明实施例的细粒沉积模拟装置不会因为细粒堵塞阀口而无法开启，或磨损阀体的密封面而造成泄漏。

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 (10)

1.一种细粒沉积模拟装置，其特征在于，包括：机架、细粒沉积模型、加细颗粒容器、阿基米德式推进器、动力系统、活水控制装置、流速传感器和摄像机；

所述细粒沉积模型固定于所述机架上，用于放置水和细砂；

所述阿基米德式推进器位于所述机架上，所述阿基米德式推进器的出砂口位于所述细粒沉积模型的上方，所述阿基米德式推进器的进砂口与所述加细颗粒容器连接；

所述动力系统与所述阿基米德式推进器连接，用于驱动所述阿基米德式推进器，以将来自所述加细颗粒容器的细砂推入所述细粒沉积模型中；

所述活水控制装置位于所述细粒沉积模型中，用于使所述细粒沉积模型中的水处于流动状态；

所述流速传感器位于所述细粒沉积模型中，用于采集所述细粒沉积模型中的水的流速数据；

所述摄像机位于所述机架上，用于采集所述细粒沉积模型中的细砂图像；

其中，所述流速数据和所述细砂图像用来确定细砂的沉积规律。

2.根据权利要求1所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，

所述活水控制装置为带传动机构，所述带传动机构的主动轮连接所述动力系统，所述带传动机构的从动轮固定在所述机架上，所述带传动机构的同步带位于所述细粒沉积模型的水中；

所述动力系统与所述带传动机构连接，用于驱动所述带传动机构以令所述同步带在水中转动。

3.根据权利要求2所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

控制系统，所述控制系统分别与所述动力系统、所述流速传感器和所述摄像机连接，用于接收所述流速数据和所述细砂图像，并根据所述流速数据生成控制指令，发送所述控制指令至所述动力系统；

所述动力系统具体用于：根据来自所述控制系统的控制指令驱动所述带传动机构以令所述同步带在水中转动。

4.根据权利要求3所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，所述动力系统包括：

伺服电机和伺服减速电机；

所述伺服电机分别与所述控制系统和所述伺服减速电机连接，用于接收来自所述控制系统的控制指令以驱动所述伺服减速电机；

所述伺服减速电机分别与所述阿基米德式推进器和所述带传动机构连接，用于驱动所述阿基米德式推进器和所述带传动机构。

5.根据权利要求1所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：放空活塞、放空传动机构和放空传动轮；

所述放空活塞位于所述细粒沉积模型的底部或侧壁的底部；

所述放空传动机构分别连接所述放空活塞和所述放空传动轮；

所述放空传动轮用于：通过连接的所述放空传动机构使所述放空活塞脱离所述细粒沉积模型，以使所述细粒沉积模型中的水和细砂排出。

6.根据权利要求5所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

位于所述细粒沉积模型下方的收集器，用于收集来自所述细粒沉积模型中的水和细砂。

7.根据权利要求5所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

多个位于所述细粒沉积模型的侧壁的底部的水流分布器，用于分散水流。

8.根据权利要求1所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

位于所述细粒沉积模型底部的地形模具，用于模拟不同的地形。

9.根据权利要求2所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

位于所述同步带上的推水板，用于推动所述细粒沉积模型中的水。

10.根据权利要求1所述的细粒沉积模拟装置，其特征在于，还包括：

多个位于所述细粒沉积模型的侧壁的加热器，用于对所述细粒沉积模型中的水进行加热。