不整合超覆油氣藏物理模擬實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油氣運移與聚集的實驗裝置及實驗方法，具體地說，涉及一種不整合超覆油氣藏形成機制的物理模擬裝置，通過改變地層不整合面傾角及巖性對油氣的封堵性程度，從而示蹤超覆地層不整合面對油氣運聚的控制作用。
【背景技術】
[0002]地殼差異升降運動常引起水體的進退，在剖面上表現為地層的“超覆”和“退覆”。當水體漸進時，沉積范圍逐漸擴大，較新沉積層覆蓋在較老的沉積層之上，并向陸地方向擴展，與更老的地層侵蝕面以不整合相接觸時就形成了地層超覆。在水體漸進時，水盆逐漸擴大，沿著沉積拗陷邊緣的侵蝕面沉積了儲集性能較好的水進砂體或底礫巖，隨著水盆繼續(xù)擴大，水體加深，在砂層之上超覆沉積了滲透性差的泥巖，泥巖往往含有有機質，既可作為良好的生油巖，同時又可作為良好的蓋層，因此便形成了地層超覆型圈閉。多次的水退水進變化，便可形成旋回式和側變式的生儲蓋組合。油氣生成后，就近運移或沿不整合面運移至地層超覆圈閉中聚集起來，形成地層超覆油氣藏。
[0003]不整合面是含油氣盆地油氣藏的一種重要主控因素，不整合面超覆油氣藏是地層油氣藏形成的一種成因類型。超覆型不整合面與油氣成藏作用密切相關，一方面可以作為遮擋體對油氣起著封閉作用，另一方面又可以作為運移主通道進行輸導油氣。以準噶爾盆地為例，例如塔里木盆地輪南油田、塔中101東河砂巖油藏，均屬于此種類型的油氣藏。準噶爾盆地形成的超覆不整合油氣藏集中分布于西北緣斜坡區(qū)，由于湖平面多期次的上升與下降，導致水進砂體在垂向上相互疊置，構成多套含油層系，形成的油氣藏規(guī)模也較大，典型的有五區(qū)南油田。在我國東部含油氣盆地斜坡區(qū)也廣泛發(fā)育著超覆不整合油氣藏，如黃驊坳陷埕北斷坡張東構造沙三段油氣藏，濟陽坳陷惠民凹陷中央隆起帶館陶組底部砂體油氣減等。
[0004]不整合面對油氣聚集成藏既有建設性作用，又有破壞性作用。建設性作用主要有:①為油氣運移提供良好的通道;②改善了不整合面下儲集層或儲集體的儲集性能，造就了不整合面上水進砂體或底礫巖儲集體;③不整合面上、下發(fā)育大量的不整合圈閉；④為烴源巖二次生油氣提供必需的條件。破壞性作用表現為對先成油氣藏的破壞，主要是對蓋層的破壞使油氣大量散失，即使是部分破壞，原油也將受到不同程度的氧化、水洗，使輕質組分逸散，重質組分留下，形成稠油或瀝青。此外，不整合面與通入古地表斷裂結合會使油氣沿不整合面、斷裂面運移到地表逸散，使油氣藏遭到一定程度的破壞。
[0005]專利號為201210408379.0的中國專利公開了一種不整合結構體油氣輸導優(yōu)勢方向物理模擬系統(tǒng)及實驗方法，模擬系統(tǒng)包括由連接子系統(tǒng)連接的模擬子系統(tǒng)和注入子系統(tǒng)，所述的模擬子系統(tǒng)包括底座以及安裝于底座上的模擬器，所述模擬器與底座之間設置有孔隙，底座與連接子系統(tǒng)相接;所述模擬器為縱截面呈“U”型的透明容器，模擬器的橫截面包括板狀部分、槽狀部分和脊狀部分。該發(fā)明主要用于揭示不整合結構體油氣運移優(yōu)勢方向，不能反映不整合超覆油氣藏的結構特征和控藏機理。
[0006]申請?zhí)枮?01510716261.8的中國專利申請公開了一種不整合遮擋油氣藏物理模擬實驗裝置及實驗方法，所述實驗裝置包括地層油氣藏模擬器，該地層油氣藏模擬器包括地層箱體和位于地層箱體上方的不整合艙體，地層箱體與不整合艙體的側面連接有斷裂帶箱體，斷裂帶箱體上的注油孔和出油孔分別連接流體注入系統(tǒng)和流體輸出系統(tǒng)。該發(fā)明模擬在不整合面遮擋下的油氣運聚過程，分析地層不整合遮擋油氣藏形成機制及控制因素。不整合遮擋油氣藏和不整合超覆油氣藏是兩種不同性質和特征的地層油氣藏，因此該申請專利與本發(fā)明有著本質的不同。
[0007]現有的油氣運聚機理物理模擬大多是在一個大的沙箱內進行，通過在沙箱內構置不同地質模型，來模擬或驗證某個地區(qū)的油氣運移聚集規(guī)律，尚未發(fā)現有針對不整合面超覆油氣藏而設計的實驗裝置和實驗方法。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷和不足，基于超覆型不整合面對油氣運聚的影響，提供了一種不整合超覆油氣藏物理模擬實驗裝置，以實現模擬在不整合面超覆下的地層中油氣運聚過程，分析不整合超覆油氣藏形成機制及控制因素，深化對地層油氣成藏成因和油氣分布規(guī)律的認識，為含油氣盆地的油氣勘探提供依據，同時也可很好地為實驗教學服務。
[0009]根據本實用新型一實施例，提供了一種不整合超覆油氣藏物理模擬實驗裝置，包括地層油氣藏模擬器，該地層油氣藏模擬器包括地層箱體、位于地層箱體下方的不整合艙體和位于地層箱體上方的頂板;所述地層箱體包括多層獨立的模擬室，下層模擬室的長度小于上層模擬室的長度，每層模擬室均與不整合艙體接觸連接;每層模擬室與不整合艙體接觸的側板以及不整合艙體的頂板上均設有孔，與所述側板相對的每層模擬室側板的底部均設有與流體注入系統(tǒng)連接的注油孔;所述不整合艙體內設有多個滲透性擋板，所述滲透性擋板將不整合艙體分割成與模擬室數量相同的艙體單元，且模擬室與艙體單元一一對應。
[0010]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述地層箱體包括三層獨立的抽屜式模擬室，相鄰模擬室之間設有滑道，當需要裝砂時，模擬室可以沿滑道自由拉出。地層箱體設計為三層模擬室，可以充填300-1000微米粒徑的石英砂，代表中砂-礫巖的范圍，可以較大地滿足巖性組合差異性搭配的需要。所述不整合艙體設有兩個滲透性擋板，將不整合艙體分割為三個艙體單元，用以模擬不整合結構側向上的差異性。
[0011]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，每層模擬室與不整合艙體接觸的側板均為帶有微孔的玻璃板，其余各板均為無孔玻璃板，可以保證每層模擬室的油氣運聚是獨立的，彼此之間不受影響；側板上微孔的孔徑為200-300微米，該孔徑對粒徑在200微米以上的石英砂防漏有效，但卻不能阻止油、氣、水的滲流，因此油、氣、水可以通過每層模擬室與不整合艙體接觸的側板向不整合艙體流通，此時可以檢測不整合艙體對油氣運聚的封堵作用。
[0012]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，在每層模擬室與不整合艙體接觸的頂部均設有流體采集孔。在實驗過程中，可以打開流體采集孔，采集流體進行檢測分析，通過比較流體的地球化學參數特征，來對比分析不同地層單元油氣運聚機制的差異。譬如說，對采集到油樣的分子生物標志物進行分析，可以研究原油運移過程中的地質色層效應，從而深化地層油藏形成機制的認識。
[0013]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，每層模擬室的側面均設有內凹型把手，把手的設計，可以便于模擬室的安裝與拆卸。
[0014]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，每層模擬室、不整合艙體及頂板的頂底面均為起伏彎曲的曲面結構，以模擬地下地層的實際形態(tài)。
[0015]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述不整合艙體包括艙體和與艙體連接的艙蓋，艙體上設有插裝滲透性擋板的插槽，艙蓋的頂部設有開關旋鈕。艙蓋通過設置在其頂部的開關旋鈕控制，打開開關旋鈕時，艙蓋可以圍繞艙蓋旋轉軸自由打開，以方便填砂等試驗過程的需要。
[0016]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述不整合艙體的頂板為帶有微孔的玻璃板，微孔的孔徑設計為200-300微米，流體可以自由滲入，其余側板均為無孔玻璃板，流體不能滲入。
[0017]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述實驗裝置還包括底座和支架，支架固定安裝于底座的一端，不整合艙體安裝于支架和底座上。
[0018]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述支架包括安裝于底座上的可伸縮性支撐桿和位于可伸縮性支撐桿頂部的軟橡皮護墊，軟橡皮護墊與不整合艙體連接。通過設置在可伸縮性支撐桿上的控制旋鈕調節(jié)可伸縮性支撐桿的高度，使地層油氣藏模擬器的傾角可變，用以模擬地層產狀對油氣聚集效率的影響。
[0019]為保證實驗過程中的可視化，在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述不整合艙體、每層模擬室和頂板均由全透明的玻璃組成，可以承受高達1MPa的工作壓力。
[0020]在根據本實用新型上述實施例所述的實驗裝置中，所述流體注入系統(tǒng)包括一端與注油孔連接的輸油軟管以及依次安裝在輸油軟管上的壓力表、穩(wěn)壓閥和流量儀，輸油軟管的另一端連接有輸油桶，輸油桶連接有壓力栗。多個壓力閥門的控制可實現對壓力的控制，壓力表和流量儀對注入流體的強度起監(jiān)測作用。模擬實驗時，可以通過進口壓力的大小，考察進口壓力對油氣運聚的控制作用。
[0021]本實用新型的有益效果是:(I)本實用新型實驗裝置設計多層模擬室的地層結構物理模型，可以充填不同巖性和膠結程度的物質，以模擬地層箱體內部結構的非均質性和對油氣運移的影響，從而模擬在不整合超覆下不同沉積環(huán)境下沉積物物性差異對原油聚集效率的影響；設計不整合艙體，通過滲透性擋板將不整合艙體分割為與模擬室數量相同的艙體單元，可以充填不同的巖性，用以模擬超覆不整合面?zhèn)认驇r性差異時，對油氣聚集的影響，從而模擬不整合面地層巖性和物性對油氣運聚的控制作用，以及研究不整合超覆油藏物性封閉下限的問題;本實用新型實驗裝置操作方便、靈便輕巧，能夠多角度、多因素展現地層油氣藏形成機理，為含油氣盆地的油氣勘探提供依據，能夠很好的為本科生和研究生等提供實驗教學服務。(2)本實用新型實驗裝置每層模擬室、不整合艙體及頂板的頂底面均設計為起伏彎曲的曲面結構，用以模擬地下地層的實際形態(tài)，可以更接近地下真實狀況。
(3)本實用新型模擬裝置能夠模擬不整合體的立體空間結構，改變了傳統(tǒng)上將不整合面描述為線狀或面狀結構存在的不能有效模擬不整合面對油氣運聚影響的問題。(4)本實用新型實驗裝置還設計有底座和支架，通過底座和支架使得底層油氣藏模擬器傾角可變，能夠探討地層箱體產狀(即傾角)對油氣聚集效率的影響。(5)本實用新型實