[發(fā)明專利]模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811558853.1
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109596497B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳偉;于靜;張苗苗;阮帥;夏璐璐;汪恒慧;陳瀅
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N13/00;G01N33/24;G01N1/28;G01D21/02
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

1.一種模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，包括地層模型承載器、流體供給體系、動力源、加壓器、供熱系統(tǒng)、參數(shù)傳感器和處理與統(tǒng)計系統(tǒng)；

地層模型承載器包括高強度透明容器，以及位于高強度透明容器內(nèi)的內(nèi)部頂部活塞、底部活塞、上加熱層、下加熱層和模擬地層，是實驗地層模型的承載容器，模擬地層由不同性質(zhì)、不同粒度的顆粒組成進行配比，所述模擬地層包括上部泥質(zhì)層模型、砂質(zhì)層模型、下部泥質(zhì)層模型；高強度透明容器左側(cè)鏤空由防砂塞封堵，防砂塞、上加熱層、下加熱層以及高強度透明容器之間放置模擬地層，從下往上依次為上部泥質(zhì)層模型、砂質(zhì)層模型、下部泥質(zhì)層模型，頂部活塞之下和底部活塞之上設(shè)有上加熱層和下加熱層；

流體供給體系包括液體配比容器和輸液管，液體配比容器由輸液管穿透防砂塞與砂質(zhì)層模型相連；

動力源，包括振動臺，用于提供不同強度、頻率、振 動方向的動力；振動臺位于高強度透明容器下方，與底部活塞為固定連接；

加壓器，包括縱向加壓桿、橫向加壓桿，受處理系統(tǒng)PU控制加壓，為實驗地層提供大小不同、方向不同的壓力，模擬真實地層的上覆巖層壓力；

加熱系統(tǒng)包括上加熱層、下加熱層，受處理系統(tǒng)PU控制加熱，為地層模型提供不同溫度環(huán)境，仿真不同深度、溫度不同的地質(zhì)環(huán)境；

參數(shù)傳感器由溫度傳感器、壓力傳感器、鹽度傳感器、粘度傳感器組成，為處理系統(tǒng)PU輸送條件參數(shù)，測量地層模型不同深度段的孔隙流體壓力、流體鹽度、流體粘度、地層溫度；

處理與統(tǒng)計系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)變送器、處理系統(tǒng)PU和微機，數(shù)據(jù)變送器用于收集各類模擬參數(shù)，處理系統(tǒng)PU負責條件參數(shù)的收集和對加壓器、加熱系統(tǒng)的控制，微機負責數(shù)據(jù)的處理和對比。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，不同性質(zhì)顆粒為石英和/或長石和/或粘土。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，100％含量的顆粒直徑為0.5mm的石英顆粒。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，75％含量的顆粒直徑為0.5mm的石英顆粒、25％含量的長石顆粒。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，70％含量的顆粒直徑為0.5mm的石英顆粒、20％含量的長石顆粒，另外10％含量的蒙脫石粘土。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，100％含量的顆粒直徑為0.2mm的石英顆粒。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，75％含量的顆粒直徑為0.2mm的石英顆粒、25％含量的長石顆粒。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，70％含量的顆粒直徑為0.2mm的石英顆粒、20％含量的長石顆粒，另外10％含量的蒙脫石粘土。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗裝置，其特征在于，所述流體包括礦化水和油。

10.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置模擬砂體液化侵入觸發(fā)機制與形成過程的實驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

①地層模型裝載，根據(jù)實驗要求裝載成分不同的上部泥質(zhì)層模型、砂質(zhì)層模型、下部泥質(zhì)層模型；

②初步壓實，按照初始設(shè)置的壓力進行縱向加壓、橫向加壓；

③配置不同配比和性質(zhì)的流體，所述流體為混合物，并充注入砂層中，之后粘度傳感器、鹽度傳感器實時記錄變化；

④縱向加壓桿施加高壓壓實，橫向加壓桿同時施壓，之后壓力傳感器實時記錄孔隙流體壓力；

⑤加熱至既定溫度，所述溫度由溫度傳感器顯示；

⑥設(shè)置振動臺垂向、橫向的傳動方式和頻率、強度；

⑦實時觀測地層模型中砂體變化并讀取相應(yīng)的流體溫度、壓力、粘度、鹽度參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)變化控制加壓或加熱；

⑧實時觀測砂體流化、液化及侵入的方式、過程、形態(tài)，對液化-侵入過程進行階段劃分，并分析各種現(xiàn)象與孔隙流體壓力變化間的關(guān)系；

⑨將整個實驗過程的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計分析液化-侵入不同階段、孔隙流體壓力變化參數(shù)與顆粒成分與組成、孔隙流體性質(zhì)、溫度、含水飽和度、上覆巖層壓力、動力方式之間的關(guān)系，厘定砂體液化的形成過程，探明砂體液化的控制因素。