CN212363937U - 一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，包括沿液体流动方向依次连通的输送泵、岩心夹持装置、流量计以及液体收集器，岩心夹持装置内设置有岩心样本，岩心样本具有断层面，断层面将岩心样本分为第一岩层和第二岩层，第一岩层和所述第二岩层之间设置有泥沙岩层，岩心夹持装置的入口端设置有抽真空装置，岩心夹持装置的轴向及周向分别连接有轴压加载系统和围压加载系统。通过改变断层面的倾角、泥沙岩层的泥质含量以及断层面压力的大小，可以测试在不同断层面倾角、泥质含量和断层面压力的条件下岩心样本渗透率的变化，从而实现更方便、简捷地测试相关的断层特征参数对断层封闭性的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气勘探技术领域，特别是涉及一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置。
背景技术
断层封闭性受多种因素影响，不同地区控油断层的封闭模式是不同的。大量研究表明，油气的聚集与分布与断层有着密切的关系，断层在油气运移过程中既起着通道作用，又起着遮挡油气的作用。在油气运聚过程中，断层究竟起哪种作用，关键在于其封闭性，因此确定断层封闭性对油气勘探开发意义重大。
目前断层封闭性的研究方法主要有：
页岩涂抹系数法(SSF法)、泥岩涂抹势法(CSP法)和SGR法(断层泥比率法)，其主要是通过计算断移地层的泥质含量间接评价断层的封闭能力。
岩性配置法、岩泥对接概率法，通过确定断层的两盘对接处的泥沙岩情况，确定断层的封闭性，砂-泥岩对接时断层封闭性好，砂-砂岩对接时断层封闭性差。
断-储排替压力差法，通过研究断层岩的泥质含量、断层面压力和成岩程度等因素与断层排替压力之间的关系，定量评价断层的封闭性。
上述几种方法大都基于统计学原理，根据泥质物质涂抹对断层岩孔渗的影响对断层的封闭性进行半定量的评价，这几种方法反应的是断移地层断距范围内整体封闭性情况，不能反映断层局部的封闭性，且只适用于泥岩厚度分布较为均匀的地层，局限性较大，准确性不高。其次，上述几种方法在研究各断层封闭性特征参数对断层封闭性的影响时很少考虑断层倾角因素，同时评价过程复杂，定量性不强。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，以解决上述现有技术存在的问题，可以更方便、更简捷地测试相关的断层特征参数对断层封闭性的影响，同时考虑了断层面倾角因素对断层封闭性的影响，使断层封闭性的定量评价更加准确。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，包括沿液体流动方向依次连通的输送泵、岩心夹持装置、流量计以及液体收集器，所述岩心夹持装置内设置有岩心样本，所述岩心样本具有断层面，所述断层面将所述岩心样本分为第一岩层和第二岩层，所述第一岩层和所述第二岩层之间设置有泥沙岩层，所述岩心夹持装置的入口端还设置有抽真空装置，所述岩心夹持装置的轴向及周向分别连接有对所述岩心样本施加轴压的轴压加载系统和施加围压的围压加载系统。
优选地，还包括用于检测所述轴压大小的第一压力传感器和用于检测所述围压大小的第二压力传感器，预设所述轴压阈值和所述围压阈值，当所述第一压力传感器检测到所述轴压大于或小于所述轴压阈值时，控制所述轴压加载系统进行压力调整；当所述第二压力传感器检测到所述围压大于或小于所述围压阈值时，控制所述围压加载系统进行压力调整。
优选地，所述输送泵和所述岩心夹持装置之间还设置有缓冲容器。
优选地，所述输送泵为平流泵。
优选地，所述岩心夹持装置为岩心夹持器，所述岩心夹持器为活塞式圆筒状结构，且内部具有使液体仅能从所述岩心样本一端流入另一端流出的密封胶筒。
本实用新型还提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价方法，包括以下步骤，
S010，制备样本：根据预设的断层面倾角，将岩心切割制造断层面；根据预设的比例将泥沙混合，并均匀涂抹到所述断层面上，得到最终的岩心样本；
S020，将所述岩心样本装入岩心夹持器中，利用抽真空装置对所述岩心样本进行抽真空，通过轴压加载系统对所述岩心样本施加轴压，通过围压加载系统向所述岩心样本施加围压，所述轴压和所述围压垂直于所述断层面的合力为断层面压力；
S030，开启输送泵，并保证所述输送泵使液体连续、恒速流入所述岩心样本；
S040，通过流量计计算通过所述岩心样本的液体流量，并记录结果；
S050，改变所述断层面倾角值，重复步骤S010-S040，最终得到若干组泥沙岩层比例一定、断层面压力一定、断层面倾角变化的实验数据，当所述断层面倾角减小时，所述液体流量减小，即所述断层面倾角越小，断层封闭能力越强。
优选地，还包括步骤S051，通过改变所述轴压和所述围压的大小调整断层面压力，重复步骤S020-S040，最终得到若干组断层面倾角一定、泥沙岩层比例一定、断层面压力变化的实验数据，当所述断面层压力增大时，所述液体流量减小，即所述断面层压力越大，断层封闭能力越强。
优选地，还包括步骤S052，改变泥沙混合比例，重复步骤S010-S040，最终得到若干组断层面倾角一定、断层面压力一定、泥沙岩层比例变化的实验数据，当所述泥沙岩层的泥质含量增大时，所述液体流量减小，即所述泥沙岩层的泥质含量越大，断层封闭能力越强。
优选地，在步骤S020之前，检查装置的气密性。
优选地，所述液体为原油。
本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本实用新型的装置在岩心夹持装置中设置具有断层面的岩心样本，并且岩心样本的断层面处还设置有泥沙岩层，通过改变断层面的倾角、泥沙岩层的泥质含量以及断层面压力的大小，可以测试在不同断层面倾角、泥质含量和断层面压力的条件下岩心样本渗透率的变化，实现通过实验模拟断层在不同断层面倾角、泥质含量和断层面压力下的封闭能力，进而实现更方便、简捷地测试相关的断层特征参数对断层封闭性的影响。
2、本实用新型考虑了断层面倾角因素对断层封闭性的影响，通过保证泥质含量和断层面压力不变，选取不同角度的断层面倾角可以实现研究断层面倾角因素对断层封闭性的影响，从而使断层封闭性的定量评价更加准确。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置结构示意图；
图2为岩心样本示意图；
其中，1、输送泵；2、岩心夹持器；3、流量计；4、液体收集器；5、第一压力传感器；6、第二压力传感器；7、缓冲容器；8、开关；11、第一岩层；12、第二岩层；13、泥沙岩层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，以解决上述现有技术存在的问题，可以更方便、更简捷地测试相关的断层特征参数对断层封闭性的影响，同时考虑了断层面倾角因素对断层封闭性的影响，使断层封闭性的定量评价更加准确。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图2所示，本实施例提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，包括沿液体流动方向依次连通的输送泵1、岩心夹持装置、流量计3以及液体收集器4。
岩心夹持装置可以采用岩心夹持器2，也可以采用现有技术中其它任何能够有效夹持岩心的装置。本实施例中优选岩心夹持器2，岩心夹持器2为活塞式圆筒状结构，并且内部具有使液体仅能从岩心样本一端流入另一端流出的密封胶筒。
在岩心夹持器2内设置有岩心样本，岩心样本具有断层面，断层面将岩心样本分为第一岩层11和第二岩层12，第一岩层11和第二岩层12之间设置有泥沙岩层13，其中断层面的角度以及泥沙岩层13的泥质含量均可根据实际需要进行调整，岩心夹持器2的入口端还设置有抽真空装置，岩心夹持器2的轴向及周向分别连接有轴压加载系统和围压加载系统，分别用于对岩心样本施加轴压和围压，模拟实际的地质环境。
流量计3用于记录经岩心样本渗透的液体流量，并且流经流量计3的液体最终通过液体收集器4进行收集。
进一步的，本实施例中还包括用于检测轴压大小的第一压力传感器5和用于检测围压大小的第二压力传感器6，预设轴压阈值和围压阈值，当第一压力传感器5检测到轴压大于或小于轴压阈值时，控制轴压加载系统将轴压相应的减小或增大，从而将轴压控制在固定范围；当第二压力传感器6检测到围压大于或小于围压阈值时，控制围压加载系统将围压相应的减小或增大，从而将围压控制在固定范围。
进一步的，为使输送泵1向岩心样本中输送的液体的压力、流速等更加稳定，本实施例中在输送泵1和岩心夹持器2之间还设置有缓冲容器7。
进一步的，为更好的实现连续恒速、恒压输送液体，本实施例中的输送泵1优选流量精度高的平流泵。
实施例二
如图1-图2所示，本实施例提供一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价方法，应用实施例一中的装置进行模拟实验，包括以下步骤，
S010，制备样本：如图2所示，圆柱形岩心的轴线呈水平放置，断层面倾角为断层面与竖直方向的夹角，设为α，α取70°，利用岩心切割机按照该角度将岩心切割制造断层面，该断层面将岩心分为第一岩层11和第二岩层12；
按泥质含量75％的比例将泥沙混合，并均匀涂抹到第一岩层11和第二岩层12的断层面上形成泥沙岩层13，得到最终的岩心样本；
S020，检查装置的气密性，将岩心样本装入岩心夹持器2中，利用抽真空装置对岩心样本进行抽真空，通过轴压加载系统对岩心样本施加轴压，通过围压加载系统向岩心样本施加围压，轴压和围压垂直于断层面的合力为断层面压力，通过轴压加载系统和围压加载系统施加的断层面压力为6.7MPa，并在实验阶段保持该压力；
S030，开启输送泵1，并打开装置中的开关8，保证输送泵1使液体连续、恒速流入岩心样本；
S040，通过流量计3计算在规定时间内通过岩心样本的液体流量，并记录结果，得到通过岩心样本的流量数据为36.4ml；
S050，将α值设置为65°，保持泥沙岩层13的泥质含量、断层面压力不变，重复步骤S010-S040，最终得到泥沙岩层13的泥质含量为75％、断层面压力为6.7MPa、断层面倾角分别为70°和65°的两组实验数据，当α值为70°时，流量计3计量的液体流量为36.4ml，当α值为65°时，流量计3计量的液体流量为35.5ml，可以看出当断层面倾角减小时，液体流量减小，即渗透率降低，由此可以得到断层面倾角对断层封闭性的影响：断层面倾角越小，断层封闭能力越强。
为验证断层面倾角对断层封闭性的影响，可以再设置若干组具有不同α值，而断层面压力和泥沙岩层13泥质含量不变的岩心样本进行实验，根据更多的岩心样本能够得到更加准确的判断。其中断层面压力和泥质含量的具体数值也可以设置为除上述6.7MPa和75％之外的其它数值，只要保证在研究断层面倾角对封闭性的影响时，保持这两个参数不变即可。
进一步的，还可以研究断层面压力以及泥沙岩层13的泥质含量对断层封闭性的影响，采用以下步骤：
S051，保持α值为70°不变，泥沙岩层13的泥质含量75％不变，重复步骤S020-S040，并改变轴压和围压的大小，从而将断层面压力调整为7.0MPa，最终得到断层面倾角为70°、泥沙岩层13的泥质含量为75％、断层面压力分别为6.7MPa、7.0MPa的两组实验数据，当断层面压力为6.7MPa时，流量计3计量的液体流量为36.4ml，当断层面压力为7.0MPa时，流量计3计量的液体流量为35.0ml，可以看出当断层面压力增大时，液体流量减小，即渗透率降低，由此可以得到断层面压力对断层封闭性的影响：断层面压力越大，断层封闭能力越强。
S052，保持α值为70°不变，断层面压力为6.7MPa不变，泥沙岩层13的泥质含量比例设为80％，重复步骤S010-S040，最终得到断层面倾角为70°、断层面压力为6.7MPa、泥沙岩层13的泥质含量分别为75％、80％的两组实验数据，当泥沙岩层13的泥质含量为75％时，流量计3计量的液体流量为36.4ml，当泥沙岩层13的泥质含量为80％时，流量计3计量的液体流量为34.7ml，可以看出当泥沙岩层13的泥质含量增大时，液体流量减小，即渗透率降低，由此可以得到泥沙岩层13的泥质含量对断层封闭性的影响：泥沙岩层13的泥质含量越高，断层封闭能力越强。
具体的实验数据如表1所示：
表1：实验数据记录表
本领域技术人员悉知，为使评价结果更加准确，可采用更多的数据进行实验验证，本实施例中通过选取其中的几组数据对评价原理进行阐述，对其它数据不再赘述。
本实施例中实验所采用的液体可以为水、油或其他任何能够通过岩心渗透的液体，为更好的模拟真实环境，本实施例中优选原油进行实验。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本实用新型的保护范围内。
本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，其特征在于：包括沿液体流动方向依次连通的输送泵、岩心夹持装置、流量计以及液体收集器，所述岩心夹持装置内设置有岩心样本，所述岩心样本具有断层面，所述断层面将所述岩心样本分为第一岩层和第二岩层，所述第一岩层和所述第二岩层之间设置有泥沙岩层，所述岩心夹持装置的入口端还设置有抽真空装置，所述岩心夹持装置的轴向及周向分别连接有对所述岩心样本施加轴压的轴压加载系统和施加围压的围压加载系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，其特征在于：还包括用于检测所述轴压大小的第一压力传感器和用于检测所述围压大小的第二压力传感器，预设所述轴压阈值和所述围压阈值，当所述第一压力传感器检测到所述轴压大于或小于所述轴压阈值时，控制所述轴压加载系统进行压力调整；当所述第二压力传感器检测到所述围压大于或小于所述围压阈值时，控制所述围压加载系统进行压力调整。
3.根据权利要求1所述的一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，其特征在于：所述输送泵和所述岩心夹持装置之间还设置有缓冲容器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，其特征在于：所述输送泵为平流泵。
5.根据权利要求4所述的一种基于物理模拟实验的断层封闭性评价装置，其特征在于：所述岩心夹持装置为岩心夹持器，所述岩心夹持器为活塞式圆筒状结构，且内部具有使液体仅能从所述岩心样本一端流入另一端流出的密封胶筒。
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| CN114034622A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-02-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种储气库圈闭密封性的确定方法、装置以及处理设备 |
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