一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置

1.本实用新型涉及油气运聚实验模拟教学技术领域，具体涉及一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置。


背景技术：

2.油气在地下的聚集是在圈闭中的输导层发生的，因此模拟油气在圈闭里的聚集过程是油气成藏机理研究的核心内容。输导层是沉积盆地中油气运移的重要通道，是指内部可以运移聚集石油和天然气的渗透性地层。输导层褶皱变形、上方和四周被非渗透性盖层所封闭的地质构造是背斜圈闭，油气在地下的运聚过程实际上是经过输导层对多个圈闭进行不同程度充注的过程。因此，多圈闭下的油气充注过程是研究油气成藏过程的重要任务。
3.在饱含地层水的储集层中，由于油气水的密度差，油气在浮力作用下向上倾方向运移，石油、天然气和水沿输导层差异聚集，气通常占据背斜的顶部，油居中分布，水位于底部承托着油气，在同时具备储集层和封闭条件的构造部位(圈闭)汇聚起来形成油气藏。当圈闭中充满了油气，下倾方向仍有油气来源时，油气在开始向外溢出的点，是圈闭的溢出点，该点控制了圈闭能够储存油气的最大量。从圈闭中该储层的最高点到溢出点之间的海拔高差，为该圈闭的闭合高度。油气运聚机理是油气藏定位和油气勘探部署的基础，开展物理模拟实验是研究油气运聚机理的有效方法之一。目前尚未有专门的实验及教学的模拟装置，不方便在实验及教学过程中模拟油气在真实的地下输导层差异聚集以进行研究。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是目前尚没有专门的用于油气在真实的地下输导层差异聚集研究的模拟装置，不便于实验及教学研究。目的在于提供一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置，以解决以上问题。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置，包括：
7.连续圈闭模拟管，所述连续圈闭模拟管采用透明材质，且设有多个弯曲的拱起部，各拱起部的高度沿连续圈闭模拟管的进口端向出口端的方向依次升高；
8.流体供应机构，所述流体供应机构的出口端连通所述连续圈闭模拟管，以向所述连续圈闭模拟管供应煤油、水；
9.高压动力装置，所述高压动力装置的出口连通所述流体供应机构的进口端、连续圈闭模拟管的进口端。
10.可选地，还包括流体回收罐，所述流体回收罐的进口连通所述连续圈闭模拟管的出口，且流体回收罐的进口端高度低于连续圈闭模拟管出口端的高度。
11.可选地，所述高压动力装置向流体供应机构、连续圈闭模拟管的进入管路上、流体供应机构向连续圈闭模拟管的流出管路上、连续圈闭模拟管向流体回收罐的流出管路上均设有开关阀。
12.可选地，所述连续圈闭模拟管采用玻璃材质制成。
13.可选地，各所述拱起部连续设置，且沿靠近连续圈闭模拟管的进口端向靠近连续圈闭模拟管的出口端方向所述拱起部的弯曲度逐渐升高，
14.可选地，所述拱起部设置3个；
15.各所述拱起部的最高点与和其相邻的拱起部连接处的最高点的竖向垂直间距相等；
16.所述连续圈闭模拟管的内径为2cm、管壁厚为2~3cm，所述连续圈闭模拟管的进口端与出口端沿水平方向的间距为55cm。
17.可选地，所述连续圈闭模拟管内填充有玻璃球。
18.可选地，所述流通供应机构包括煤油供应罐、水供应罐，所述煤油供应罐、水供应罐的进口均连接所述高压动力装置，煤油供应罐、水供应罐的出口均连接所述连续圈闭模拟管。
19.可选地，所述煤油供应罐、水供应罐均采用透明玻璃材质。
20.可选地，所述高压动力装置为人工增压装置。
21.本实用新型提供的一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置，相比于现有技术的优点和有益效果是：
22.（1）本实用新型通过在连续圈闭模拟管上设置多个拱起部，由各个拱起部即可模拟输导层的褶皱变形、顶面拱起，且连续圈闭模拟管1的管体封闭即可模拟输导层上方和四周封闭的地质构造。同时各拱起部的高度沿连续圈闭模拟管1的进口端向出口端的方向依次升高，使连续圈闭模拟管1的进口端低于其出口端，即可以模拟输导层在地下朝向地面的上倾构造。
23.并结合高压动力装置、流体供应机构，即可以模拟在输导层中水相存在下油相、气相的运移、聚集过程。此装置结构简单，设计科学合理，可以实现真实模拟，可专用于实验及教学过程中的研究，为教学和实验研究提供大大的便利。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
25.图1为本实用新型实施例提供的一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置的结构示意图。
26.附图中标记及对应的零部件名称：
27.1-连续圈闭模拟管，2-拱起部，301-煤油供应罐，302-水供应罐，4-高压动力装置，5-流体回收罐，6-开关阀，7-玻璃球，8-第一管路，9-第二管路，10-第三管路，11-第四管路，12-第五管路，13-第六管路。
具体实施方式
28.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，
对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
29.在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
30.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
31.在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
实施例
32.在一实施例中，一种用于油气沿地下输导层差异聚集过程的模拟装置，包括：
33.连续圈闭模拟管1，所述连续圈闭模拟管1采用透明材质，且设有多个弯曲的拱起部2，各拱起部2的高度沿连续圈闭模拟管1的进口端向出口端的方向依次升高；
34.流体供应机构，所述流体供应机构的出口端连通所述连续圈闭模拟管1，以向所述连续圈闭模拟管1供应煤油、水；
35.高压动力装置4，所述高压动力装置4的出口连通所述流体供应机构的进口端、连续圈闭模拟管1的进口端。
36.具体地，连续圈闭模拟管1用来模拟地下输导层的褶皱变形、顶面拱起及上方和四周封闭的地质构造，即是模拟背斜圈闭的构造。如图1中所示，定义在图1的前方面向图1时，横向为水平方向，纵向为竖直方向，由连续圈闭模拟管1的进口端向其出口端延伸时的纵向方向为向上，由连续圈闭模拟管1的出口端向其进口端延伸时的纵向方向为向下。
37.由此，在连续圈闭模拟管1上设置有多个拱起部2，各个拱起部2朝向上方拱起延伸，且各个拱起部2为弯曲状，形成类似v字型的结构，各个拱起部2形成一个圈闭结构，各个拱起部2的高度沿。由各个拱起部2即可模拟输导层的褶皱变形、顶面拱起，且连续圈闭模拟管1的管体封闭即可模拟输导层上方和四周封闭的地质构造。同时各拱起部2的高度沿连续圈闭模拟管1的进口端向出口端的方向依次升高，使连续圈闭模拟管1的进口端低于其出口端，即可以模拟输导层在地下朝向地面的上倾构造。连续圈闭模拟管1的进口端至出口端之间沿水平向的间距即模拟了在输出层的圈闭中能够储存油气的最大量，连续圈闭模拟管1的出口端即为输出层圈闭的溢出点，连续圈闭模拟管1的进口端至出口端之间沿竖直向的间距即模拟了输出层圈闭的闭合高度。连续圈闭模拟管1采用透明材质，如玻璃材质，方便管内各相流动情况的观察。
38.在连续圈闭模拟管1的进口端设置流体供应机构，用来向连续圈闭模拟管1内分别供应煤油和水，同时还设置有流体供应机构连通的高压动力装置4，用来为煤油、水两相的流动提供动力，同时高压动力装置4还作为气相来源，与连续圈闭模拟管1连通，用来提供高压气体以替代天然气。从而由高压动力装置4、流体供应机构结合连续圈闭模拟管1，即可以模拟在输导层中水相存在下油相、气相的运移、聚集过程。此装置结构简单，设计科学合理，可以实现真实模拟，可专用于实验及教学过程中的研究，为教学和实验研究提供大大的便利。
39.在一实施例中，还包括流体回收罐5，所述流体回收罐5的进口连通所述连续圈闭模拟管1的出口，且流体回收罐5的进口端高度低于连续圈闭模拟管1出口端的高度。
40.具体地，流体回收罐5可以采用玻璃管，设置在连续圈闭模拟管1的出口处，并且流体回收罐5的入口低于连续圈闭模拟管1的出口，用来回收流出的水、煤油及气体。同时流体回收罐5还设有出口端，当流体回收罐5内的流体满时，经其出口端流到外部的处理设备或接收空间。还可以在流体回收罐5的罐体上设置刻度线，以方便研究。
41.在一实施例中，所述高压动力装置4向流体供应机构、连续圈闭模拟管1的进入管路上、流体供应机构向连续圈闭模拟管1的流出管路上、连续圈闭模拟管1向流体回收罐5的流出管路上均设有开关阀6。
42.具体地，如图1中所示，高压动力装置4向连续圈闭模拟管1的进入管路为第一管路8，高压动力装置4向流体供应机构中的煤油供应罐301的流入管路分别为第二管路9，高压动力装置4向流体供应机构中的水供应罐302的流入管路为第三管路10，煤油供应罐301向连续圈闭模拟管1的流出管路为第四管路11，水供应罐302向连续圈闭模拟管1的流出管路为第五管路12，连续圈闭模拟管1向流体回收罐5的流出管路为第六管路13，在第一、二、三、四、五、六管路上均设置有开关阀6。从而根据实际需要控制各相的流速和流量，可以真实模拟地下储层中流体的赋存环境。
43.在一实施例中，各所述拱起部2连续设置，且沿靠近连续圈闭模拟管1的进口端向靠近连续圈闭模拟管1的出口端方向所述拱起部2的弯曲度逐渐升高；这样的设置即可以模拟地下处于倾斜地层中各个圈闭的溢出点逐渐升高的连续圈闭的分布形态；
44.优选地，所述拱起部2设置3个；此3个拱起部2的设置有利于实现气、油、水的空间差异分布，体现流体在压力和重力作用下产生的分异，实现对地质原理的完整演示，设计科学合理。
45.各所述拱起部2的最高点与和其相邻的拱起部2连接处的最高点的竖向垂直间距相等，可以设置为10cm，即如图1中的a点与b点之间的垂直间距为10cm；这样设置可以控制实验变量，使实验更具科学性。
46.所述连续圈闭模拟管1的内径为2cm、管壁厚为2~3cm，所述连续圈闭模拟管1的进口端与出口端沿水平方向的间距为55cm，同时可以设置连续圈闭模拟管1的总成度为130cm。这些尺寸设计便于操作人员进行操作。
47.在一实施例中，所述连续圈闭模拟管1内填充有玻璃球7。以模拟真实地层中流体在输导层中的流动环境；且玻璃球7表面光滑不易吸附煤油，从而不影响对多相流体沿输导层差异聚集过程的物理模拟实验观测。
48.在一实施例中，所述流通供应机构包括煤油供应罐301、水供应罐302，所述煤油供
应罐301、水供应罐302的进口均连接所述高压动力装置4，煤油供应罐301、水供应罐302的出口均连接所述连续圈闭模拟管1。其中所述煤油供应罐301、水供应罐302均采用透明玻璃材质，可以在煤油供应罐301、水供应罐302上均设置刻度线，以方便操作和研究过程。各个供应罐的体积可以设置为10~15l，设置为连续圈闭模拟管1体积的4倍左右。
49.在一实施例中，所述高压动力装置4为人工增压装置。具体地该人工增压装置可以采用现有技术，利用人工增压装置可以更加真实地模拟地层条件下的断续非线性压力变化环境。
50.利用本实用新型进行模拟测试的过程为：
51.（1）、打开第六管路13上的开关阀6；
52.（2）、启动高压动力装置4，打开第三管路10、第五管路12上的开关阀6，向连续圈闭模拟管1内注水，然后关闭各开关阀6；
53.（3）、打开第二管路9、第四管路11上的开关阀6，向连续圈闭模拟管1内注煤油至三个拱起部2形成的圈闭内都含煤油，然后关闭各开关阀6；
54.（4）、最后打开第一管路8上的开关阀6，向连续圈闭模拟管1内注入少量空气；
55.（5）、关闭第一管路8上的开关阀6；
56.（6）、待连续圈闭模拟管1中的液面稳定后，观察圈闭的溢出点、闭合高度、油水界面、气油界面、气顶高度和含油高度等；
57.（7）、打开第三管路10、第五管路12上的阀门，使连续圈闭模拟管1的出水速度与进水速度平衡，待连续圈闭模拟管1内液面稳定后，观察油水界面和气油界面。
58.其中，出水速度与进水速度平衡指出水速度与进水速度相同或大致相同；可以通过控制水的进口、出口的阀门开启程度来控制进水速度与出水速度平衡。
59.通过本实用新型，能够在静水条件和动水条件下观测多相流体沿输导层差异聚集过程，实现了输导层联通下的模拟油气经过多圈闭的运聚过程的观测，从而便于加深实验人员对油气差异聚集过程及原理的理解。另外本装置在使用时，可将连续圈闭模拟管1由固定支架安装在实验平台上，保证模拟的稳定性。
60.以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。