一种天然气成藏模拟装置和天然气成藏模拟方法与流程

本发明涉及油气田开发，特别涉及一种天然气成藏模拟装置和天然气成藏模拟方法。

背景技术：

1、在天然气生成以及运移至储集层的过程中，伴随着天然气的进入与地层水的流出，以形成天然气藏。岩层经过沉积、溶蚀、埋藏、构造等复杂地质作用，储集层深埋地下并发育储集空间，在地层温度、压力条件下，天然气在成藏动力驱动下克服岩石毛细管力、粘滞力、重力等阻力向储集层运移，并经过漫长的地质历史时期形成天然气圈闭。在天然气运聚成藏过程中，大量的地层水被束缚在储层孔隙内，占据部分孔隙空间，成为天然气开发时的渗流阻力来源。因此，认识天然气运聚成藏过程中地层水在储层孔隙中的微观分布状态，对于成藏机理研究、油气田开发方案制定具有重要意义。

2、目前关于油气成藏模拟的实验方法主要集中在模型可视化及地质构造仿真，再现油气运聚成藏的地质过程，为科学普及提供演示手段，但其并不关注成藏过程中的气水运移与赋存状态。也有采用微观可视化模型进行气驱水实验，定性地展示了气驱水过程中的气水流动与赋存状态，但受限于模型的耐温耐压性能，无法体现地层条件下的天然气运聚成藏过程与微观机理。还有采用岩芯气驱水或离心至不产水时的状态作为岩芯束缚水状态，进行核磁共振测试获得束缚水孔隙分布，但无论哪种气驱水方式均不符合地层条件，也与真实天然气运移成藏的过程相差较远。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种天然气成藏模拟装置和天然气成藏模拟方法。

2、第一方面，本发明实施例提供一种天然气成藏模拟装置，该装置可以包括：恒温箱、岩芯夹持器、加压机构、流体注入机构和检测组件；

3、所述岩芯夹持器设置有环形腔和夹持室，所述夹持室用于夹持待检测岩芯；

4、所述岩芯夹持器位于所述恒温箱内，所述恒温箱用于向所述待检测岩芯供热至预设的温度；

5、所述加压机构与所述岩芯夹持器的环形腔连通，用于向所述夹持室提供预设的围压；

6、所述流体注入机构与所述夹持室连通，用于向所述待检测岩芯注入地层水和气体；

7、所述检测组件用于检测待检测岩芯的射线强度、岩芯夹持器两端和夹持室内部的压力。

8、可选的，所述恒温箱内设置有两组滑轨，所述滑轨与所述岩芯夹持器的位置对应；

9、所述检测组件可以包括：射线发生器、射线探测器和若干个压力传感器；

10、所述射线发生器和所述射线探测器分别卡接在所述滑轨上，所述射线发生器用于对所述待检测岩芯进行沿程扫描，所述射线探测器用于获得所述待检测岩芯的岩芯射线强度；

11、若干个所述压力传感器可以包括：位于所述流体注入机构和所述夹持室之间的第一压力传感器、位于所述夹持室和与所述夹持室外接的气液分离器之间的第二压力传感器、以及与所述夹持室连通的第三压力传感器；

12、所述第一压力传感器用于检测所述夹持室的入口端的压力值，所述第二压力传感器用于检测所述夹持室的出口端的压力值，所述第三压力传感器用于检测所述夹持室内部的压力值。

13、可选的，所述检测组件还可以包括与所述第一压力传感器连接的第一阀门、与所述第二压力传感器连接的第二阀门、和与所述第三压力传感器连接的第三阀门。

14、可选的，所述加压机构可以包括：流体储存罐和第一驱替泵，所述流体储存罐通过所述第一驱替泵与所述环形腔连通，用于向所述环形腔内注入流体以使所述夹持室达到预设的围压。

15、可选的，所述加压机构还可以包括：位于所述第一驱替泵和所述环形腔之间的第四阀门和压力表。

16、可选的，所述流体注入机构可以包括：地层水储存罐、第二驱替泵、气体储存罐和第三驱替泵；

17、所述地层水储存罐通过所述第二驱替泵与所述夹持室连通，用于向所述夹持室内夹持的待检测岩芯注入地层水；

18、所述气体储存罐通过所述第三驱替泵与所述夹持室连通，用于向所述待检测岩芯注入气体。

19、可选的，所述流体注入机构还可以包括：位于所述第二驱替泵和所述夹持室之间的第五阀门，以及位于所述第三驱替泵和所述夹持室之间的第六阀门。

20、可选的，所述夹持室内还设置有用于包裹待检测岩芯的胶皮套。

21、可选的，该装置还可以包括：与所述岩芯夹持器的夹持室连通气液分离器。

22、第二方面，本发明实施例提供一种天然气成藏模拟方法，该方法根据第一方面所述的天然气成藏模拟装置模拟，可以包括：

23、将待检测岩芯烘干放入到所述岩芯夹持器的夹持室内，通过所述加压机构注入流体，以使所述环形腔的压力与所述待检测岩芯所在地层的围压一致，并通过所述恒温箱对所述待检测岩芯供热至所述待检测岩芯所在地层的温度；

24、使用所述检测组件对所述待检测岩芯在烘干状态下进行沿程扫描，确定所述待检测岩芯在烘干状态下的各点对应切面的x射线强度平均值；

25、取出所述待检测岩芯，抽真空后饱和地层水，基于核磁共振测试获得初始横向弛豫时间；

26、将饱和地层水的所述待检测岩芯放入到所述岩芯夹持器的夹持室内，通过所述加压机构注入流体，以使所述环形腔的压力与所述待检测岩芯所在地层的围压一致，并通过所述恒温箱对所述待检测岩芯供热至所述待检测岩芯所在地层的温度；

27、使用所述检测组件对所述待检测岩芯在饱和水状态下进行沿程扫描，确定所述待检测岩芯在饱和水状态下的各点对应切面的x射线强度平均值；

28、使用所述流体注入机构向所述待检测岩芯注入地层水，直至与所述待检测岩芯所在地层的流体压力一致，以模拟天然气成藏过程，并实时监测所述待检测岩芯各点对应切面的x射线强度；

29、取出所述待检测岩芯，基于核磁共振测试获得第一横向弛豫时间，以根据所述初始横向弛豫时间和所述第一横向弛豫时间确定所述待检测岩芯不同部位孔隙水微观赋存状态变化。

30、可选的，所述模拟天然气成藏过程，并实时监测所述待检测岩芯各点对应切面的x射线强度，可以包括：

31、使用所述流体注入机构向所述待检测岩芯注气，以驱替所述地层水溢出，同时使用所述检测组件对所述待检测岩芯进行沿程扫描，获得各点对应切面的x射线强度。

32、本发明实施例中提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

33、本发明实施例中提供了一种天然气成藏模拟装置和天然气成藏模拟方法，该装置可以包括：恒温箱、岩芯夹持器、加压机构、流体注入机构和检测组件；岩芯夹持器设置有环形腔和夹持室，夹持室用于夹持待检测岩芯；岩芯夹持器位于恒温箱内，恒温箱用于向待检测岩芯供热至预设的温度；加压机构与岩芯夹持器的环形腔连通，用于向夹持室提供预设的围压；流体注入机构与夹持室连通，用于向待检测岩芯注入地层水和气体；检测组件用于检测待检测岩芯的射线强度、岩芯夹持器两端和夹持室内部的压力。本发明实施例中提供的上述装置，能够模拟与表征天然气成藏过程中孔隙水赋存状态及运移规律，提高天然气成藏模拟的真实性，能实时获取岩石内部含水饱和度，同时表征岩石中孔隙水微观赋存状态，进而深入揭示气藏成藏机理，明确气水微观赋存状态及运移规律，为气藏成藏机理、气藏开发产水机理等奠定关键理论与技术基础。

34、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

35、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。