[實用新型]多周期交變應力斷層模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201520248608.6
• 申請日: 2015-04-23
• 公開（公告）號: CN204631027U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 完顏祺琪;鄭得文;丁國生;鄭雅麗;趙艷杰;韓冰潔
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司勘探開發研究院廊坊分院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/08;G01N1/28
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

技術領域

本實用新型涉及油氣田開發領域科研院所用模擬實驗裝置，具體的說是一種多周期交變應力斷層模擬實驗裝置。

背景技術

地下儲氣庫在多次注采過程中會形成的多周期交變應力，在此條件下斷層的封閉性會發生變化，斷層封閉性是指斷層對油氣的封閉能力，斷層對油氣的運移、聚集、保存和破壞等控制本質就是斷層封閉性問題，在石油勘探和開發領域極具現實意義，其中儲氣庫斷層封閉性失效會導致儲氣庫泄露甚至失效。因此，如何確定和評價不同地質條件儲氣庫注采壓力上下限及儲氣庫薄弱點分布，對于判斷斷層封閉性來說至關重要。而目前沒有專門針對斷層評價在內的圈閉有效性評價的裝置，導致斷層封閉性不易判斷。

發明內容

為了克服現有的地下儲氣庫斷層封閉性不易判斷的不足，本實用新型提供一種多周期交變應力斷層模擬實驗裝置，該裝置不僅能對儲庫斷層樣品的封閉性參數進行測試，而且可以實現模擬儲庫多周期交變應力條件下樣品的應變狀態等進行實時連續監測，還可以結合儲庫其它地質條件（如巖性、斷層充填物、斷層參數等）對儲庫多周期交變應力運行條件下的斷層封閉條件進行綜合評價。

本實用新型的技術方案是：一種多周期交變應力斷層模擬實驗裝置，包括巖心制備系統、抽真空組件、主機模型系統、數據采集分析系統、壓力注入系統，所述的巖心制備系統包括巖心鉆取機、巖心切割機，所述的巖心鉆取機包括鉆取平臺、取心鉆頭，鉆取平臺放置在鉆床的升降座下方，鉆取平臺底部設有水槽，周邊設有擋水罩，鉆取平臺上方固定有巖樣卡具，且巖樣卡具中心與取心鉆頭中心對正；所述的巖心切割機包括機箱、切割片、切磨輪及用于夾持巖心的旋轉夾具，機箱內固定有水槽底板，水槽底板周邊設有切割機水槽，水槽底板上部通過砂輪固定板固定有砂輪主體，砂輪主體的兩側分別通過轉軸連接有切割片及切磨輪，砂輪固定板兩側的水槽底板上分別固定有巖心進給裝置，巖心進給裝置包括橫向托板、縱向托板，其中橫向托板與橫向絲杠相連，縱向托板與縱向絲杠相連；所述用于夾持巖心的旋轉夾具固定在縱向托板上；

所述的抽真空組件包括移動支架、真空泵，移動支架上部固定有飽和瓶及干燥塔；

所述的主機模型系統包括油缸、龍門架、巖心樣品，龍門架內固定有底座，底座上部固定有圍壓腔，圍壓腔外部設有柔性加熱套，所述的巖心樣品置于圍壓腔內，且通過外部的膠筒固定在底座上，巖心樣品上部設有堵頭，堵頭上部通過活塞桿與油缸的伸縮桿相連；所述的龍門架側面設有USB串接口及應變測量轉接板接口；

所述的數據采集分析系統由顯示屏、工控主機、采集控制箱、應變采集儀組成，應變采集儀包括應變片、補償片，應變片布置在巖心裂縫處的邊緣，補償片布置在該多周期交變應力斷層模擬實驗裝置上除巖心以外的位置，來參考應變的變化；所述的數據采集分析系統通過工控主機和采集控制箱、應變采集儀，根據軟件分析處理不同壓力條件下巖樣裂縫處的不同應變，動態監測不同壓力組合下對巖樣的影響，并顯示在顯示屏上；

?所述的壓力注入系統包括增壓泵、氣源。????????????????????????????????

所述巖心切割機上的旋轉夾具包括固定立柱、巖心固定塊，巖心固定塊連接在兩個固定立柱之間，且一端通過鎖緊螺桿鎖緊，另一端通過球頭立柱固定，球頭立柱上開有垂直于巖心固定塊軸線的小孔，孔內置有彈簧，彈簧位于巖心固定塊的一端連接有定位球，巖心固定塊表面開有與定位球相配合的凹槽；所述的巖心固定塊上連接有與其軸線垂直的鎖緊絲桿，鎖緊絲桿兩端分別與導向圈A及導向圈B相配合，且導向圈A與導向圈B的螺紋旋向相反。

所述主機模型系統的堵頭上部設有球頭，所述的活塞桿下端連接有壓頭座，壓頭座與球頭采用球面配合，且活塞桿上端與球形座通過球面配合，球形座上部通過銷軸連接壓頭，壓頭與油缸的伸縮桿相連。

所述主機模型系統的底座上分別設有mm規格巖心槽及mm規格巖心槽；且底座上連接有管線，且管線外部設有絕緣的護線套。

本實用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，該實驗裝置可以根據不同儲氣庫評價目標斷層性質，通過斷層實驗樣品，模擬地下儲氣庫的地質條件，實現不同注采運行工況的模擬，進行多周次的注采模擬，探討斷層性質的變化。通過物理模擬與評價軟件的數值模擬相結合的綜合評價方法，預測斷層的密封性，為儲氣庫建庫條件的評價、預測儲氣庫斷層薄弱點、制定更合理的注采氣方案、以及庫容參數（上限壓力）的優化提供重要的參考依據和指標。