CN111429790A - 一种模拟断层启闭的装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种模拟断层启闭的装置及其模拟方法，其中模拟断层启闭的装置包括第一玻璃板、第二玻璃板，第一玻璃板、第二玻璃板之间通过铺设不同粒径的颗粒材料形成上泥岩层、下泥岩层、断层、储层和输导层，橡胶密封条沿第一玻璃板、第二玻璃板四周把上泥岩层、下泥岩层、断层、储层和输导层封闭在内；储层两端分别设置排液口，断层穿过上泥岩层、储层，进入到下泥岩层中，断层的下端与输导层上端相接，输导层分成两侧翼状在下泥岩层中向下延伸，直至两侧的橡胶密封条，形成两个端面，一个端面设置进液口，另一个端面设置排液口；断层中设置断层阀。本发明通过在二维可视化模型中设计断层阀，可以在实验过程中改变断层的启闭性。

Description

一种模拟断层启闭的装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及的是油气勘探领域使用的实验装置，具体涉及一种模拟断层启闭的装置及其模拟方法。

背景技术

在断层发育的盆地中, 断层封闭性对油气运移、聚集与分布起着关键作用。断层对油气运移的作用具有双重性；断层活动时，它是开启的，是油气二次运移的优势通道；断层静止时，它是封闭的，是阻挡油气二次运移的遮挡物。在断层静止期，油气在断层下方进行聚集，断层下方油气压力的增高或者是地应力的变化引起断层开，在断层下方聚集的油气沿着断层进行调整，压力或地应力释放到一定程度后，断层又重新闭合，开始下一期的能量聚集，因此随着断层活动与静止交替进行，造成油气沿着断层进行幕式运移。目前在同一装置的同一实验过程中，尚未有改变断层启闭性的方法，这极大限制了油气沿着断层进行幕式运移特征和规律的研究，也难以探究沿断层进行幕式二次运移时对油气聚集和分布的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟断层启闭的装置，这种模拟断层启闭的装置用来解决现有技术中在同一装置的同一实验过程中不能改变断层启闭性的问题；本发明的另一个目的是提供这种模拟断层启闭的装置的模拟方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种模拟断层启闭的装置包括第一玻璃板、第二玻璃板，第一玻璃板、第二玻璃板之间通过铺设不同粒径的颗粒材料形成上泥岩层、下泥岩层、断层、储层和输导层，橡胶密封条沿第一玻璃板、第二玻璃板四周把上泥岩层、下泥岩层、断层、储层和输导层封闭在内，夹子将第一玻璃板、第二玻璃板夹紧固定；储层两端分别设置排液口，断层穿过上泥岩层、储层，进入到下泥岩层中，断层的下端与输导层上端相接，输导层分成两侧翼状在下泥岩层中向下延伸，直至两侧的橡胶密封条，形成两个端面，一个端面设置进液口，另一个端面设置排液口；断层中设置断层阀，断层阀包括左遮挡玻璃条、右遮挡玻璃条、过滤网，左遮挡玻璃条、右遮挡玻璃条将过滤网夹在内，矩形导流槽穿过第二玻璃板和过滤网，槽底为第一玻璃板，胶塞插入到矩形导流槽槽底，断层关闭，胶塞插入深度与第二玻璃板厚度相同，断层导通。

上述方案中过滤网为硬质海绵，过滤网被矩形导流槽分隔成上过滤网、下过滤网。

上述方案中第一玻璃板、第二玻璃板均为10mm钢化玻璃。

上述方案中泥岩层填充的颗粒材料为60目玻璃微珠，断层填充的颗粒材料为20目玻璃微珠，储层填充的颗粒材料为30目玻璃微珠，输导层填充的颗粒材料为40目玻璃微珠。

上述模拟断层启闭的装置的模拟方法：

一、将胶塞插入深度与第二玻璃板厚度相同，使所述模拟断层启闭的装置抽真空饱和水；

二、将胶塞进一步塞入到矩形导流槽槽底，封闭断层；

三、开启断层的排液口和储层的两个排液口；

四、通过进液口注入煤油，同时挤压所述模拟断层启闭的装置中的水从断层排液口排出；

五、注入的煤油持续在断层下方的输导层聚集；

六、轻拔胶塞，开启断层，断层下方聚集的油经过断层调整到储层；

七、依据需要对断层的开启和封闭状态进行多次调整。

上述方案中煤油注入两个小时后，在煤油没有充满输导层时开启断层，这时输导层中油在浮力作用下经断层调整到储层。

上述方案中煤油注入六个小时后，煤油充满输导层后，经断层排液口排出，这时再开启断层，输导层中的煤油经断层调整到上方储层。

上述方案中煤油以固定流量的方式注入，流量大小为0.2ml/min。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过在二维可视化模型中设计断层阀，可以在实验过程中改变断层的启闭性，为研究断层活动引起的幕式二次运移对油气聚集和分布的影响提供技术支持。

2.本发明在模型中断层区域设置断层阀，矩形导流槽中塞上胶塞，断层封闭，阻挡油气沿着断层运移；拔出矩形导流槽中的部分胶塞，断层开启，成为油气运移的优势通道。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是本发明中断层阀的主视图。

图4是图3中B-B剖视图。

图中：1.断层阀，1-1.左遮挡玻璃条，1-2.上过滤网，1-3.矩形导流槽，1-4右遮挡玻璃条，1-5.胶塞，1-6.下过滤网；

2.断层，3.泥岩层，4.橡胶密封条，5.储层，6.排液口A，7.输导层，8.进液口，9.排液口B，10.排液口C，11.第一玻璃板，12.第二玻璃板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1-图4所示，这种模拟断层启闭的装置包括第一玻璃板11、第二玻璃板12，第一玻璃板11、第二玻璃板12之间通过铺设不同粒径的颗粒材料形成泥岩层3、断层2、储层5和输导层7，泥岩层3包括上泥岩层、下泥岩层，橡胶密封条4沿第一玻璃板11、第二玻璃板12四周把上泥岩层、下泥岩层、断层2、储层5和输导层7封闭在内，夹子将第一玻璃板11、第二玻璃板12夹紧固定；储层5两端分别设置排液口，断层2穿过上泥岩层、储层5，进入到下泥岩层中，断层2的下端与输导层7上端相接，输导层7分成两侧翼状在下泥岩层中向下延伸，直至两侧的橡胶密封条4，形成两个端面，一个端面设置进液口8，另一个端面设置排液口。

参阅图3、图4，断层2中设置断层阀1，断层阀1包括左遮挡玻璃条1-1、右遮挡玻璃条1-4、过滤网，左遮挡玻璃条1-1、右遮挡玻璃条1-4将过滤网夹在内，矩形导流槽1-3穿过第二玻璃板12和过滤网，槽底为第一玻璃板11，胶塞1-5插入到矩形导流槽1-3槽底，断层2关闭，胶塞1-5插入深度与第二玻璃板12厚度相同，断层2导通。过滤网为硬质海绵，过滤网被矩形导流槽1-3分隔成上过滤网1-2、下过滤网1-6，胶塞1-5为橡胶胶塞。

本发明在模型中断层2区域设置断层阀1，矩形导流槽1-3中塞上胶塞1-5，断层2封闭，阻挡油气沿着断层2运移；拔出矩形导流槽1-3中的部分胶塞，断层2开启，成为油气运移的优势通道。

本发明模拟断层启闭装置的制作步骤包括：

1.在第二玻璃板上设计断层2的对应区域打孔，形成矩形导流槽1-3的一部分。

作为一种优选实施例，所钻孔的直径为3mm，位置以模型左下角为原点，坐标（400mm, 550mm）；第一玻璃板11、第二玻璃板12均为10mm钢化玻璃，尺寸800mm*800mm。

2.在第一玻璃板11上表面对应第二玻璃板12打孔位置设置断层阀1；

作为一种优选实施例，断层阀1中左遮挡玻璃条1-1和右遮挡玻璃条1-4宽15mm，高10mm，厚度3mm；断层阀1中矩形导流槽1-3的尺寸为15mm*3mm*3mm。

3.将第一玻璃板11平放，在第一玻璃板11上沿四周边缘固定橡胶密封条4。

作为一种优选实施例，所用橡胶密封条4宽10mm，厚度3mm。

4.按设计，用分隔条将第一玻璃板11上表面分割成泥岩层3、断层2、储层5和输导层7四个区域，断层2位于输导层7上方，储层5位于断层2两侧。泥岩层3填充的颗粒材料为60目玻璃微珠，断层2填充的颗粒材料为20目玻璃微珠，储层5填充的颗粒材料为30目玻璃微珠，输导层7填充的颗粒材料为40目玻璃微珠。

作为一种优选实施例，分隔条为3mm宽，0.5mm厚的铜皮；

5.在第一玻璃板11上表面的泥岩层3、断层2、储层5和输导层7区域分别铺设不同粒径的颗粒材料，颗粒材料厚度和橡胶密封条4的厚度相同。

6.拆掉泥岩层3、断层2、储层5和输导层7之间的分隔条，在第一玻璃板11上面对齐铺上第二玻璃板12。

7.用C形卡子将第一玻璃板11和第二玻璃板12固定，通过C形卡子产生的预应力使模型密封。

8.在输导层7右侧透过橡胶密封条4插入管线作为进液口8，在输导层7左侧和储层5左右两侧透过橡胶密封条4分别插入管线作为排液口。

9.在第二玻璃板12的孔上塞入橡胶塞，塞入深度为10mm。

10.装置抽真空饱和水。

本发明一种模拟断层启闭的方法和步骤包括

1.通过第二玻璃板12上的孔，将胶塞1-5进一步塞入到矩形导流槽1-3中，封闭断层2。

2.开启排液口A 6、排液口B 9和排液口C 10。

3.通过进液口8往模型中注入煤油，同时挤压模型中的水从排液口B9排出，煤油以固定流量的方式注入，流量大小为0.2ml/min。

4.注入的煤油通过持续在断层2下方的输导层7聚集。

5.轻拔胶塞1-5，开启断层2，断层2下方聚集的油经过断层2调整到上方储层5。

作为一种优选实施例，煤油注入两个小时后，在煤油没有充满输导层7时开启断层2；这是输导层7中油在浮力作用下经断层2调整到上方储层5；

作为另一种优选实施例，煤油注入六个小时后，煤油充满输导层7后经排液口B 9排出，这时再开启断层2，输导层7中的煤油经断层2调整到上方储层5，但是能够调整上方的油量以注入量为参照，其比例和上一种实例相比降低。

Claims (8)

1.一种模拟断层启闭的装置，其特征在于：这种模拟断层启闭的装置包括第一玻璃板（11）、第二玻璃板（12），第一玻璃板（11）、第二玻璃板（12）之间通过铺设不同粒径的颗粒材料形成上泥岩层、下泥岩层、断层（2）、储层（5）和输导层（7），橡胶密封条（4）沿第一玻璃板（11）、第二玻璃板（12）四周把上泥岩层、下泥岩层、断层（2）、储层（5）和输导层（7）封闭在内，夹子将第一玻璃板（11）、第二玻璃板（12）夹紧固定；储层（5）两端分别设置排液口，断层（7）穿过上泥岩层、储层（5），进入到下泥岩层中，断层（2）的下端与输导层（7）上端相接，输导层（7）分成两侧翼状在下泥岩层中向下延伸，直至两侧的橡胶密封条（4），形成两个端面，一个端面设置进液口（8），另一个端面设置排液口；断层（2）中设置断层阀（1），断层阀（1）包括左遮挡玻璃条（1-1）、右遮挡玻璃条（1-4）、过滤网，左遮挡玻璃条（1-1）、右遮挡玻璃条（1-4）将过滤网夹在内，矩形导流槽（1-3）穿过第二玻璃板（12）和过滤网，槽底为第一玻璃板（11），胶塞（1-5）插入到矩形导流槽（1-3）槽底，断层（2）关闭，胶塞（1-5）插入深度与第二玻璃板（12）厚度相同，断层（2）导通。

2.根据权利要求1所述的模拟断层启闭的装置，其特征在于：所述的过滤网为硬质海绵，过滤网被矩形导流槽（1-3）分隔成上过滤网（1-2）、下过滤网（1-6）。

3.根据权利要求2所述的模拟断层启闭的装置，其特征在于：所述的第一玻璃板（11）、第二玻璃板（12）均为10mm钢化玻璃。

4.根据权利要求3所述的模拟断层启闭的装置，其特征在于：所述的泥岩层（3）填充的颗粒材料为60目玻璃微珠，断层（2）填充的颗粒材料为20目玻璃微珠，储层（5）填充的颗粒材料为30目玻璃微珠，输导层（7）填充的颗粒材料为40目玻璃微珠。

5.一种权利要求4所述的模拟断层启闭的装置的模拟方法，其特征在于：

一、将胶塞（1-5）插入深度与第二玻璃板（12）厚度相同，使所述模拟断层启闭的装置抽真空饱和水；

二、将胶塞（1-5）进一步塞入到矩形导流槽（1-3）槽底，封闭断层（2）；

三、开启断层（2）的排液口和储层（5）的两个排液口；

四、通过进液口（8）注入煤油，同时挤压所述模拟断层启闭的装置中的水从断层排液口排出；

五、注入的煤油持续在断层（2）下方的输导层（7）聚集；

六、轻拔胶塞（1-5），开启断层（2），断层（2）下方聚集的油经过断层（2）调整到储层（5）；

七、依据需要对断层（2）的开启和封闭状态进行多次调整。

6.根据权利要求5所述的模拟断层启闭的装置的模拟方法，其特征在于：所述的煤油以固定流量的方式注入，流量大小为0.2ml/min。

7.根据权利要求6所述的模拟断层启闭的装置的模拟方法，其特征在于：所述的煤油注入两个小时后，在煤油没有充满输导层（7）时开启断层（2），这时输导层（7）中油在浮力作用下经断层（2）调整到储层（5）。

8.根据权利要求6所述的模拟断层启闭的装置的模拟方法，其特征在于：所述的煤油注入六个小时后，煤油充满输导层（7）后，经断层（2）排液口排出，这时再开启断层（2），输导层（7）中的煤油经断层（2）调整到上方储层（5）。

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