[发明专利]基于三轴转台的油气运移模拟装置及模拟实验方法

说明书

 

一、     技术领域：

本发明涉及石油地质领域中模拟油气运移的装置，具体地说是基于三轴转台的油气运移模拟装置及模拟实验方法。

二、背景技术：  

地质条件的非均质性和各种构造活动使得油气运移和聚集的过程复杂化，如较大的水动力作用，输导层和储集层的岩性、物性的空间变化，断裂的分隔和连通等等。作为油气运移的重要载体，任何一条断层实际上是一个具有长、宽、高（厚）度三维空间的一个不规则的板状地质体，油气在其中的运移是在一个三维空间体中进行。但由于这个地质体的厚度远远小于它的长度和宽度，为了便于地质研究，在进行宏观地质条件分析时，可将其看成一个平面（断层面），即使如此，油气在这样的断层面上的运移过程也是非常复杂，断裂在不同岩性地层中产生的断层倾角是不同的，断层倾角的变化差异影响着油向各砂层运移的动力，目前，研究不同断层倾角下的油气运移模拟装置仅仅是二维油气运移模拟，其模拟的精度不高，无法实现仿真三维油气运移模拟。

三、发明内容：

本发明的一个目的是提供基于三轴转台的油气运移模拟装置，它用于解决现有油气运移模拟装置模拟精度不高的问题，本发明的另一个目的是提供基于三轴转台的油气运移模拟装置的模拟实验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于三轴转台的油气运移模拟装置是在三轴转台的内框上安装地质模型箱体，三轴转台是以立式底座为主体的三轴正交的框架式结构，三轴转台有三个框，内框为横滚框，中框为俯仰框，外框为方位框，三个框架在空间上互相垂直；地质模型箱体上安装有滑动活塞，滑动活塞将箱体分成上、下两个腔体，下腔体用于盛装砂体，下腔体还有钢纱网制作的中间砂盒，中间砂盒上设置有长方形的盛装砂体的透槽，滑动活塞的底面有长方形的凹槽，中间砂盒上的透槽可插入滑动活塞的凹槽中；上腔体为上覆载加压室，下腔体设置有饱和度测量电极、流体进口和流体出口，饱和度测量电极一行高一行低的均布在地质模型箱体的底上；饱和度测量电极连接信息采集装置，信息采集装置连接计算机。

上述方案中的基于三轴转台的油气运移模拟装置包括有加热箱，加热箱有两扇可以打开或关闭的门，方形加热箱的四个角带有万向轮，以便推动加热箱行走，将加热箱的两扇门打开，可以将加热箱推到三轴转台及地质模型箱体处，并将三轴转台及地质模型箱体容纳入加热箱的箱体内，将加热箱的两扇门关闭，就可以对它们加热，以模拟地下温度。

上述方案中三轴转台的立式底座结构为UOO立式结构，外框为音叉式结构，简称“U”型结构；中框、内框采用方框式结构，简称“O”型结构，三轴转台接收操作员通过操控台给定的人工指令信号，控制中框、内框或外框的电机转动，从而可实现将地质模型箱体绕X、Y、Z三轴的姿态运动，地质模型箱体可以实时跟踪仿真计算机发出的位置指令旋转到任意倾角，从而实现对三维油气运移模拟。

上述方案中的基于三轴转台的油气运移模拟装置的模拟实验方法：

1）将砂岩填装到地质模型箱体内，边抽真空，边利用加压泵向上覆载加压室加压，对砂体产生上覆载压力。

2）注入饱和水，通过计算机观察饱和度，达到实验要求时停止注入。

3）操作员通过操控台给三轴转台下达指令信号，三轴转台接收到人工指令后，按该指令将地质模型箱体旋转到某个倾斜角度。

4）将煤油注入到模型中的砂体内，该过程中油气运移到的位置的饱和度测量电极将此信息发送给信息采集装置，信息采集装置再将处理后的信息发送给计算机，可以实时判断油气所运移到的位置，并通过计算机上安装的软件形成三维图像，实现对油气运移路径的实时追踪。

5）注入煤油的同时，将加热箱推过来，并将三轴转台及地质模型箱体容纳入加热箱的箱体内，加热，加热温度可高达150°，以模拟地下温度。

6）注入煤油的同时，可任意改变地质模型箱体的倾斜角度，以分析构造运动时对砂体形状变化时油气运移的影响。

有益效果：

1、本发明自动化程度高，不仅能实时测量地质模型箱体内的温度和压力，还可将构造运动与油气水的运移过程和聚集状态相结合，在三维空间中完整地模拟地下油气的运聚成藏过程，为油气成藏研究的深入发展提供了条件。

2、本发明通过改变地质模型箱体的旋转角度，可以调整流体进口和流体出口的高度，以实现改变砂层倾角，可模拟任意倾角下油气沿砂层的运移，分析输导后倾角对油气运移的影响。