[實用新型]一種預測塑性地層變形的模擬裝置

有效

• 申請號: 201720500600.3
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN206740998U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王芝堯;周立宏;蘇俊青;錢茂路;葛維;王瑀;董曉偉;湯戈
• 申請（專利權）人: 中油（天津）國際石油勘探開發技術有限公司;中國石油大港油田勘探開發研究院
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 王夢

技術領域

本實用新型涉及地層變形趨勢預測技術領域，特別涉及一種預測塑性地層變形的模擬裝置。

背景技術

現有的預測塑性地層變形的工作中，常采用計算手段對地震數據體屬性進行提取來預測塑性地層在平面上的變形形態展布。雖然該手段能夠對地震數據體進行全面分析，獲得相應的塑性地層變形趨勢，但缺乏實驗模擬手段通過對實際塑形地層環境進行模擬，以對現有預測手段所得到的變形趨勢的結論進行進一步的驗證，以及對塑形地層變形形態的形成過程和變形機理進行進一步探究。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能夠模擬地層變形的平面展布形態及剖面樣式以及對塑性地層變形機理進行預測的模擬裝置。

為此，本實用新型技術方案如下：

該預測塑性地層變形的模擬裝置，包括由水平設置的矩形底板和設置在矩形底板上表面四個邊緣處的四塊圍板圍成一個頂部開口的箱體；其中，矩形底板上表面自每組對側側邊的一側邊緣中部沿徑向開設有兩條相互平行且延伸至另一側邊緣處的活動軌道；每塊圍板底面設有與其下方兩條平行活動軌道相互配合的軌道連接件，使四塊圍板能夠通過軌道連接件與活動軌道活動連接并沿活動軌道在矩形底板上往復運動；在每組對側圍板的外側還設置有用于推動圍板往復運動的驅動裝置。

其中，箱體設置為頂部開口的形式便于從箱體上方觀察模擬地層的平面展布形態及后續的形態變化過程。

進一步地，每塊圍板均包括共平面設置的一塊主板和位于主板兩側的兩塊輔助板，輔助板的高度和厚度與主板一致；構成同一塊圍板的主板與輔助板之間通過合頁活動連接，使輔助板能夠相對于箱體外側翻折，且在兩塊輔助板外側壁面相同位置處各設置有一個具有徑向通孔的扣環，使活動連接的主板和兩塊輔助板通過插裝在兩個扣環上的連桿將二者相對位置鎖死。其中，主板寬度固定，而輔助板相應可設計有多種不同寬度，以便于根據待模擬地層的情況對圍欄的整體寬度進行適時調整。由于在后期地層受應力影響發生運動時，當一組對側圍板發生相對運動后導致另一組對側圍板運動受阻時，可以通過拆下連桿，恢復主板和輔助板之間原有的活動連接狀態，使圍板受阻后，輔助板翻折改變圍板的寬度后，繼續在底板上進行相對移動，以模擬受應力后的運動結果。

進一步地，開設在矩形底板上表面的活動軌道上部內徑小于下部內徑，使活動軌道軸向剖面呈倒T形；軌道連接件設置在主板底面上，其包括兩個自每塊主板底面沿軸向延伸形成的與倒T形活動軌道相互配合的兩個倒T形凸起結構，使軌道連接件只能自活動軌道一端沿徑向進入活動軌道內，而對其在軸向方向上的活動進行限制，避免在模擬過程中軌道連接件脫出活動軌道。

進一步地，矩形底板為一塊不銹鋼矩形板；構成圍板的主板和輔助板均由一塊有機玻璃板和設置在有機玻璃板頂面和底面的兩塊不銹鋼短板構成；有機玻璃板和兩塊不銹鋼短板共平面設置，且依次連接固定。

在對圍板的設計中，采用有機玻璃板并設置在中部為了便于在模擬過程中觀察塑性地層在剖面上的變形形態變化；而有機玻璃板上、下兩端各拼接固定一塊不銹鋼短板，是為了便于設置附加構件而不破壞主板和輔助板的結構強度，即連接合頁和扣壞均設置在不銹鋼短板上。其中，有機玻璃板的面積約占主板或輔助板整體面積的2/3。

其中，有機玻璃板和兩端的不銹鋼短板可以采用粘結的方式連接固定，也可以采用底板和圍板之間的活動連接方式進行活動連接，即在有機玻璃板的上端面和下端面分別加工出T形凸起結構和倒T形凸起結構，而在位于上方的不銹鋼短板的下端面上和在位于下方的不銹鋼短板的上端面上開設有分別與T形凸起結構和倒T形凸起結構相適應的活動軌道，使三者連接固定且在軸向方向上不易脫出發生分離。

進一步地，在箱體內鋪設試驗材質，模擬塑性地層及上覆或下伏的圍巖地層。具體地，在頂部開口的箱體內鋪設有采用含水黃粘土模擬的泥巖層或采用聚酯硅膠模擬的鹽巖層，采用白鐵皮模擬的斷層，以及采用海灘砂、河砂或石英砂模擬的細砂巖圍巖層、粗砂巖圍巖層和石英砂巖圍巖層。

在實際工作中，主要常見塑性地層類型為泥巖與鹽巖，因此，為了有效模擬塑性地層，采用黃粘土加水調制與實際地層密度和粘度一致的粘土層來模擬實際泥巖層；采用聚酯硅膠層模擬鹽巖模擬實際鹽巖層；針對周圍圍巖情況，則采用海灘砂、河砂和石英砂分別模擬實際地層中的細砂巖、粗砂巖、石英砂巖；而實際地層下的斷層則采用白鐵皮插入相應試驗材質中模擬斷層。

進一步為了便于觀察，可以對不同性質層、不同種類的圍巖進行區別染色，以在模擬地層受力過程中分辨其變形過程中的平面展布形態和剖面樣式的變化。