CN115452679B - 一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
为解决现有技术中存在的缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法的技术问题，本发明实施例提供一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法，包括：密闭恒温装置，具有用于放置第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品的密闭恒温空间；片状柔性件，用于夹于第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间；增压器，用于与所述密闭恒温装置连接；原油仓，用于与所述密闭恒温空间连通；恒压定量泵，用于与原油仓连通以将原油仓中的原油泵入所述密闭恒温空间；以及原油收集器，用于与所述密闭恒温空间连通。本发明实施例实现了对不同埋深地质环境下油气沿裂缝运移的路径和充注量的模拟实验。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法。
背景技术
油气的运移是石油地质中最重要的研究内容，但也是最薄弱的环节。该领域物理模拟实验装置较少，现有的模拟基本以砂岩作为地层介质，关注的是砂岩地层中油气运移过程问题，缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移问题的研究，缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法的技术问题，本发明实施例提供一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法，以实现对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，包括：
密闭恒温装置，具有用于放置第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品的密闭恒温空间；
片状柔性件，用于夹于第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间；
增压器，用于与所述密闭恒温装置连接，以增大所述密闭恒温空间内的压力使第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品夹紧所述片状柔性件；
原油仓，用于与所述密闭恒温空间连通；
恒压定量泵，用于与原油仓连通以将原油仓中的原油泵入所述密闭恒温空间；以及
原油收集器，用于与所述密闭恒温空间连通。
进一步的，所述原油收集器通过压力监测仪与所述密闭恒温空间连通。
进一步的，所述片状柔性件为绵纸。
进一步的，所述增压器为机械增压器。
进一步的，所述密闭恒温空间内设有用于夹持碳酸盐岩样品的样品夹持器。
进一步的，所述密闭恒温空间通过若干个原油注入口与原油仓连通。
进一步的，所述原油收集器还连有用于统计原油收集器中原油的注入量和溢出量的原油量统计装置和用于监测原油收集器中原油注入和溢出的压力变化的压力监测装置。
进一步的，所述原油收集器还连有控制装置，所述控制装置分别与原油量统计装置和压力监测装置连接。
第二方面，本发明实施例提供一种基于所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置的实验方法，包括：
将第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品放入密闭恒温空间，并在第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间夹片状柔性件；
启动增压器使第一碳酸盐岩样品、夹片状柔性件和第二碳酸盐岩样品紧密接触；
控制密闭恒温装置升温至拟定地层温度；
控制恒压定量泵加压使原油仓中的原油注入密闭恒温空间，形成拟定压差；
在拟定压差下保持密闭恒温空间恒压，使片状柔性件中的原油渗透析出后聚集在原油收集器中；在恒压过程中，每隔一段时间统计原油的注入量和收集器中溢出量，同时记录注入和溢出的压力变化，完成实验。
进一步的，所述实验方法完成实验后还包括：
从密闭恒温空间中取出片状柔性件，在荧光灯下显示片状柔性件上原油的运移路径并拍照成图进行结果分析。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法，通过密闭恒温装置、片状柔性件、增压器、原油仓、恒压定量泵和原油收集器并通过控制密闭恒温空间内的温度和压力，实现了对不同埋深地质环境下油气沿裂缝运移的路径和充注量的模拟实验；解决了现有技术中缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置的结构示意图。
图2为油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验方法流程示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-密闭恒温箱，2-样品夹持器，3-机械增压器，4-恒压定量泵，5-原油仓，6-绵纸，7-压力监测仪，8-原油收集器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术中存在的缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法的技术问题，本发明实施例提供一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置及实验方法，以实现对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验,参考图1所示，包括：
密闭恒温装置，具有用于放置第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品的密闭恒温空间；
片状柔性件，用于夹于第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间；
增压器，用于与所述密闭恒温装置连接，以增大所述密闭恒温空间内的压力使第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品夹紧所述片状柔性件；
原油仓，用于与所述密闭恒温空间连通；
恒压定量泵，用于与原油仓连通以将原油仓中的原油泵入所述密闭恒温空间；以及
原油收集器，用于与所述密闭恒温空间连通。
具体地，参考图1所示，所述实验装置包括：密闭恒温装置、片状柔性件、增压器、原油仓、恒压定量泵4和原油收集器8；密闭恒温装置内部的密闭恒温空间用于放置碳酸盐岩样品；增压器为密闭恒温空间增加压力使第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品夹紧片状柔性件；密闭恒温空间的下方具有原油仓，密闭恒温空间通过原油注入口与原油仓连通；原油仓在恒压定量泵的作用下将原油仓中的原油泵入密闭恒温空间，第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间的片状柔性件吸收原油，片状柔性件的上端通过管道与原油收集器连通，从而，可使片状柔性件中的原油进入到原油收集器中进行收集，从而，实现对不同埋深地质环境下油气沿裂缝运移的路径和充注量的模拟实验。
从而，本发明实施例通过密闭恒温装置、片状柔性件、增压器、原油仓、恒压定量泵和原油收集器并通过控制密闭恒温空间内的温度和压力，实现了对不同埋深地质环境下油气沿裂缝运移的路径和充注量的模拟实验；解决了现有技术中缺少对碳酸盐岩地层中油气沿断裂和裂缝运移的模拟实验装置和方法的问题。
该实验装置的特点是:操作简单、维修方便、温压调节、既可以模拟开放系统又可以模拟封闭系统的真实地质环境。可选地，密闭恒温装置为密闭恒温箱1。
进一步的，所述原油收集器通过压力监测仪7与所述密闭恒温空间连通。
从而，可通过压力监测仪监测密闭空间内的压力变化。
进一步的，所述片状柔性件为绵纸6。
进一步的，所述增压器为机械增压器3。
进一步的，所述密闭恒温空间内设有用于夹持碳酸盐岩样品的样品夹持器2。
进一步的，所述密闭恒温空间通过若干个原油注入口与原油仓5连通。
进一步的，所述原油收集器还连有用于统计原油收集器中原油的注入量和溢出量的原油量统计装置和用于监测原油收集器中原油注入和溢出的压力变化的压力监测装置。
进一步的，所述原油收集器还连有控制装置，所述控制装置分别与原油量统计装置和压力监测装置连接。
第二方面，本发明实施例提供一种基于所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置的实验方法，参考图2所示，包括：
S1.将第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品放入密闭恒温空间，并在第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间夹片状柔性件；
S2.启动增压器使第一碳酸盐岩样品、夹片状柔性件和第二碳酸盐岩样品紧密接触；
S3控制密闭恒温装置升温至拟定地层温度；
S4.控制恒压定量泵加压使原油仓中的原油注入密闭恒温空间，形成拟定压差；
S5.在拟定压差下保持密闭恒温空间恒压，使片状柔性件中的原油渗透析出后聚集在原油收集器中；在恒压过程中，每隔一段时间统计原油的注入量和收集器中溢出量，同时记录注入和溢出的压力变化，完成实验。
进一步的，所述实验方法完成实验后还包括：
从密闭恒温空间中取出片状柔性件，在荧光灯下显示片状柔性件上原油的运移路径并拍照成图进行结果分析。
具体地，参考图2所示，所述实验方法包括：
1、将碳酸盐岩样品放入恒温密闭箱内，样品断裂面F夹绵纸；
2、用机械增压器使碳酸盐岩样品A和B紧密接触，控制样品裂缝的产状；
3、对恒温密闭箱进行升温，达到拟定地层温度；
4、对原油仓5进行加压，使原油缓慢注入样品仓中，直到4和7之间形成拟定的压差；
5、保持恒压，观察原油沿绵纸逐渐渗透析出，并聚集在收集器8中；
6、恒压过程中每隔一段时间统计原油的注入量和收集器中溢出量，同时记录注入和溢出的压力变化；
7、模拟结束后，将压力恢复为零，打开样品仓，取出绵纸，用荧光灯观察原油沿绵纸的运移路径，并拍照成图；
8、对模拟取得的结果进行分析。
应用案例
采用四川盆地川西栖霞组碳酸盐岩样品，开展油气充注和运移的模拟分析。该储层岩石类型为灰色、浅灰色泥-亮晶灰岩、微-粉晶云岩，储层基质孔隙度分布在0.42-7.49%之间，平均为2.28 %，渗透率分布在0.0001-9.72md，平均为1.24 md，按油气行业储层类型划分标准，栖霞组属于致密储层。由于该套储层在区域勘探中钻遇较好的油气显示，栖霞组储层见大量沥青发育，表明该区经历原油的充注和聚集。现有研究一致认为油气主要沿断层和裂缝充注进入栖霞组地层，但是油气进入储层的运移路径和方式缺认识不清楚，对油气充注强度和有利储层及其圈闭的评价造成困难。
模拟样品来自野外栖霞组出露地层中，储层样品经过预处理切割成长宽高分别为30×20×50 cm，在实验室中对样品进行差异挤压，产生断裂面F，将绵纸放置于F中并放入样品仓中。采用机械增压器将样品AB紧密接触， 将F的间距分别保持在1mm, 0.5mm,0.1mm，模拟浅层地下储层中裂缝、小裂缝和微裂缝的疏导性。本次模拟实验采用常温，地表条件，温度20℃，注入压力分别设置为0.5、1.3、2.1MPa，注入量为300ml。根据上述实验步骤分别获得油气运移的实验参数，见表1。
表1 栖霞组不同裂缝宽度油气运移模拟的特征参数及结果
从表1可以看出，栖霞组储层裂缝的发育程度明显控制了油气的充注的速率，裂缝越致密，油气充注的压力就越高，压差随之增大。对比显示，流体运移的量和裂缝发育程度成反比，裂缝越宽，排出量约低，表明流体吸附在裂缝中的量较多。
从而，本发明实施例操作简单，能控制模型内温度和压力，可以模拟不同埋深地质环境下油气沿裂缝运移的路径和充注量。
以上所述的具体实施方式，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方式而已，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)
1.一种油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，包括：
密闭恒温装置，具有用于放置第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品的密闭恒温空间；
片状柔性件，用于夹于第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间，所述片状柔性件用于在荧光下显示原油的运移路径；
增压器，用于与所述密闭恒温装置连接，以增大所述密闭恒温空间内的压力使第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品夹紧所述片状柔性件；
原油仓，用于与所述密闭恒温空间连通；
恒压定量泵，用于与原油仓连通以将原油仓中的原油泵入所述密闭恒温空间；以及原油收集器，用于与所述密闭恒温空间连通。
2.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述原油收集器通过压力监测仪与所述密闭恒温空间连通。
3.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述片状柔性件为绵纸。
4.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述增压器为机械增压器。
5.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述密闭恒温空间内设有用于夹持碳酸盐岩样品的样品夹持器。
6.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述密闭恒温空间通过若干个原油注入口与原油仓连通。
7.如权利要求1所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述原油收集器还连有用于统计原油收集器中原油的注入量和溢出量的原油量统计装置和用于监测原油收集器中原油注入和溢出的压力变化的压力监测装置。
8.如权利要求7所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置，其特征在于，所述原油收集器还连有控制装置，所述控制装置分别与原油量统计装置和压力监测装置连接。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述油气沿碳酸盐岩裂缝运移的模拟实验装置的实验方法，其特征在于，包括：
将第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品放入密闭恒温空间，并在第一碳酸盐岩样品和第二碳酸盐岩样品之间夹片状柔性件；
启动增压器使第一碳酸盐岩样品、夹片状柔性件和第二碳酸盐岩样品紧密接触；
控制密闭恒温装置升温至拟定地层温度；
控制恒压定量泵加压使原油仓中的原油注入密闭恒温空间，形成拟定压差；
在拟定压差下保持密闭恒温空间恒压，使片状柔性件中的原油渗透析出后聚集在原油收集器中；在恒压过程中，每隔一段时间统计原油的注入量和收集器中溢出量，同时记录注入和溢出的压力变化，完成实验。
10.如权利要求9所述实验方法，其特征在于，完成实验后还包括：
从密闭恒温空间中取出片状柔性件，在荧光灯下显示片状柔性件上原油的运移路径并拍照成图进行结果分析。
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