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

有效

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• 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(xué)
• 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

本發(fā)明公開了模擬砂體液化侵入觸發(fā)機(jī)制與形成過程的實驗裝置及方法，該裝置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、處理與統(tǒng)計系統(tǒng)；本發(fā)明還公開了一種模擬砂體液化侵入觸發(fā)機(jī)制與形成過程的實驗方法。本發(fā)明能夠在建立沉積體模型的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)上覆壓力、孔間流體性質(zhì)、動力震動方式、溫度等條件，模擬獲取孔間流體壓力變化、砂體流化、致密圍巖破裂侵入等現(xiàn)象，能夠在各種參數(shù)和現(xiàn)象的統(tǒng)計分析中揭示砂巖侵入體的形成機(jī)制和控制因素。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種模擬砂體液化侵入觸發(fā)機(jī)制與形成過程的實驗裝置及方法。

背景技術(shù)

油氣作為工業(yè)社會的血液，已經(jīng)成為我們生活各個角落的必需品，同時作為主要的化石能源一直沒有找到合適的替代能源。隨著國內(nèi)外油氣勘探開發(fā)步伐地不斷推進(jìn)，易于尋找的石油和天然氣資源已經(jīng)發(fā)現(xiàn)殆盡，隱蔽油氣藏成為21世紀(jì)油氣勘探的主要目標(biāo)領(lǐng)域。截至目前，巖性、地層等成因圈閉勘探已經(jīng)發(fā)展了近20年，新型的隱蔽圈閉類型一直沒有新突破，尋找新型儲層與圈閉已經(jīng)迫在眉睫。

砂巖侵入體是由沉積后的砂巖再活動并侵入到周圍地層中形成的一種特殊砂體，有砂巖巖脈和巖床等多種表現(xiàn)形式。砂巖侵入體作為一種孤立砂體，在含油氣盆地中具有重大的現(xiàn)實勘探意義，目前國外沉積盆地中發(fā)現(xiàn)了多處大規(guī)模砂巖侵入類型油氣藏，而再過內(nèi)南海珠江口盆地等油氣勘探區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了砂巖侵入異常反射體，這些砂巖侵入現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為石油天然氣勘探提供了新的契機(jī)。

砂體的液化侵入機(jī)制以及砂巖侵入體分布規(guī)律仍在探索之中。目前，相關(guān)學(xué)者常用的資料為地球物理數(shù)據(jù)和巖心露頭數(shù)據(jù)，從地震數(shù)據(jù)可以獲取砂巖侵入體的宏觀結(jié)構(gòu)；巖心露頭數(shù)據(jù)則可以為大家進(jìn)行砂體細(xì)節(jié)特征。但是兩種靜態(tài)研究方法很難從機(jī)理上認(rèn)識砂體液化-侵入的過程，物理模擬和數(shù)值模擬在動態(tài)過程認(rèn)識方面可以進(jìn)行有益補(bǔ)充。目前，砂體侵入模擬還僅限于簡單的物理模擬階段，國外比較成功的物理模擬案例為以N.Rodrigues為代表的砂箱模擬實驗和以D.Bureau為代表的砂箱模擬裝置，這兩種裝置均對砂巖侵入的形成過程進(jìn)行了物理過程模擬，簡單模擬出了砂巖侵入、噴出的各種形態(tài)特征。但是，這兩種模擬裝置過于簡單，涉及的模擬參數(shù)過于簡單，模擬條件過于理想化，缺少許多關(guān)鍵參數(shù)的獲取，使得實驗存在重大缺陷，例如沒有變更孔間流體性質(zhì)、沒有設(shè)置動力方式而是僅僅通過高壓流體變相獲得模擬現(xiàn)象等，對于形成過程極其復(fù)雜的砂巖侵入現(xiàn)象不能進(jìn)行有效表征。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，在增加各種關(guān)鍵參數(shù)獲取途徑的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一臺用于模擬砂體液化-侵入觸發(fā)機(jī)制與形成過程的實驗?zāi)M裝置。這臺儀器能夠在建立沉積體模型的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)上覆壓力、孔間流體性質(zhì)、動力震動方式、溫度等條件，模擬獲取孔間流體壓力變化、砂體流化、致密圍巖破裂侵入等現(xiàn)象，能夠在各種參數(shù)和現(xiàn)象的統(tǒng)計分析中揭示砂巖侵入體的形成機(jī)制和控制因素。

其具體技術(shù)方案為：

一種模擬砂體液化侵入觸發(fā)機(jī)制與形成過程的實驗裝置，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、處理與統(tǒng)計系統(tǒng)；

地層模型承載器，主要為高強(qiáng)度透明容器，內(nèi)部頂部活塞、底部活塞、上加熱層、下加熱層和模擬地層(上部泥質(zhì)層模型、砂質(zhì)層模型、下部泥質(zhì)層模型)，是實驗地層模型的承載容器，模擬地層可由不同性質(zhì)、不同粒度的顆粒組成進(jìn)行配比；

流體供給體系主要包括液體配比容器和輸液管，它的作用為地層模型提供各種性質(zhì)的混合物流體；

動力源，主要為振動臺，可以提供不同強(qiáng)度、頻率、震動方向等性質(zhì)的動力；

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；