專利名稱：油氣運移物理模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
油氣運移物理模擬裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及油氣成藏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油氣運移物理模擬裝置，用于 油氣二次運移宏觀運移過程和微觀運移機(jī)理的研究以及油氣二次運移過程中組分和同位 素等變化的物理模擬實驗研究。
背景技術(shù)：
[0002]目前油氣二次運移研究大都基于煤油運移實驗，但成品油(煤油)與原油之間無 論是密度還是化學(xué)組成都存在巨大的差異，這種差異必然導(dǎo)致原油二次運移過程中與地層 水和孔隙巖石之間的作用更加復(fù)雜，因此為了更準(zhǔn)確地把握油氣二次運移的宏觀運移模式 和微觀運移機(jī)理，需要開展原油二次運移實驗研究。但原油在常溫下流動性能差，不能用于 二次運移實驗研究。[0003]另外，在油氣二次運移過程中，不同分子量、不同極性，以及不同立體化學(xué)空間結(jié) 構(gòu)的化合物，在通過運載層的過程中，遭受吸附和解吸作用時，各自的表現(xiàn)不同，導(dǎo)致油氣 組份和同位素等都會發(fā)生變化，這在地質(zhì)上稱為地質(zhì)色層效應(yīng)，這種現(xiàn)象的發(fā)生可以幫助 石油地質(zhì)工作者判斷油氣運移的方向。但目前，無法進(jìn)行高溫高壓條件下散樣模型的原油 運移實驗，無法有效開展地下溫壓條件下油氣運移微觀組份變化研究。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型提出一種油氣運移物理模擬裝置和油氣運移實驗方法，以解決原油在 常溫下流動性能差，不能用于二次運移實驗研究的問題。本實用新型還能解決無法對模擬 地下溫壓條件下散樣模型的原油運移實驗。[0005]為此，本實用新型提出一種油氣運移物理模擬裝置，所述油氣運移物理模擬裝置 包括恒溫箱和設(shè)置在所述恒溫箱內(nèi)的填砂管。[0006]進(jìn)一步地，所述油氣運移物理模擬裝置還包括恒溫箱移動車，所述恒溫箱通過轉(zhuǎn) 軸能任意角度旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述恒溫箱移動車上，并示值鎖緊。[0007]進(jìn)一步地，所述填砂管為用于油氣二次運移宏觀可視觀察的常壓的玻璃填砂管。[0008]進(jìn)一步地，所述填砂管為用于油氣二次運移微觀研究的高溫高壓填砂管，所述高 溫高壓填砂管的一端為活動端，所述活動端設(shè)有封閉所述高溫高壓填砂管的擠壓活塞。[0009]進(jìn)一步地，所述油氣運移物理模擬裝置還包括與所述擠壓活塞連接并穿設(shè)出所 述恒溫箱的活塞導(dǎo)桿，所述擠壓活塞通過所述活塞導(dǎo)桿與位移光柵相連接，所述位移光柵 設(shè)置在所述恒溫箱之外。[0010]進(jìn)一步地，所述恒溫箱內(nèi)部設(shè)置有夾持所述填砂管的模型夾持器。[0011]進(jìn)一步地，所述恒溫箱內(nèi)部設(shè)置有角度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)鏡面，所述旋轉(zhuǎn)鏡面位于所述 常壓的玻璃填砂管之外，用于研究傾斜地層運移時，所述常壓的玻璃填砂管的頂面和正面 的過程監(jiān)測。[0012]進(jìn)一步地，所述恒溫箱為長方體，有效空間2000X400X500mm，最高工作溫度180°C，所述高溫高壓填砂管有效空間Φ38X 1800mm，最高工作壓力70MPa。[0013]進(jìn)一步地，所述高溫高壓填砂管內(nèi)設(shè)有壓力測點，所述油氣運移物理模擬裝置還包括檢測所述壓力測點處的壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述恒溫箱之外。[0014]由于本實用新型采用了恒溫箱，可以對設(shè)置在所述恒溫箱內(nèi)的填砂管進(jìn)行加熱， 因而，可以采用原油進(jìn)行原油運移實驗而克服了原油在常溫下流動性差的困難，完成了油氣二次運移可視物理模擬的研究。[0015]進(jìn)而，本實用新型還采用了高溫高壓填砂管，對填砂模型進(jìn)行加壓加溫，從而達(dá)到地下溫壓條件，得以完成高溫高壓不可視物理模擬研究的功能，能夠?qū)⒂蜌舛芜\移宏觀運移過程和微觀運移機(jī)理研究相結(jié)合，完善油氣二次運移物理模擬研究。


[0016]圖1為根據(jù)本實用新型實施例的油氣運移物理模擬裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2從俯視方向示出了根據(jù)本實用新型實施例的常壓的玻璃填砂管的結(jié)構(gòu)；[0018]圖3從俯視方向示出了根據(jù)本實用新型實施例的高溫高壓填砂管的結(jié)構(gòu)。[0019]附圖標(biāo)號說明[0020]1-萬向角輪，2-恒溫箱移動車，3-操作控制箱，4-支承座，5-旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)，6_支承軸[0021 ]7-限位塊，8-壓力傳感器，9-模型支架，10-位移光柵，11_恒溫箱，12-活塞導(dǎo)桿，13-擠壓活塞，14-模型管，15-模型測壓點，16-模型法蘭，17-模型管入口，[0023]18-恒溫箱電機(jī)，19-旋轉(zhuǎn)鏡面，20-常壓的玻璃填砂管，21-恒溫箱視窗，22-恒溫箱搭扣，[0024]23-高溫高壓填砂管，24-模型夾持器201-玻璃填砂管的靠近恒溫箱視窗的側(cè)面 203-玻璃填砂管的遠(yuǎn)離恒溫箱視窗的側(cè)面具體實施方式
[0025]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。[0026]圖1從側(cè)視方向示出了根據(jù)本實用新型實施例的油氣運移物理模擬裝置的整體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，根據(jù)本實用新型實施例的油氣運移物理模擬裝置包括恒溫箱11和設(shè)置在所述恒溫箱11內(nèi)的填砂管。恒溫箱11可以提供地下的溫度條件，填砂管內(nèi)可以裝有由用于油氣運移實驗的散樣模型(即填砂模型)，模擬地下滲透性砂巖地層。本實用新型的填砂管例如為一維填砂管，用于一維油氣二次運移物理模擬實驗研究。本實用新型的填砂管可以分別采用兩種填砂管，一種進(jìn)行常壓下的宏觀可視觀察，即采用常壓的玻璃填砂管， 開展油氣宏觀運移過程研究；一種用于高壓下的不可視的微觀運移研究，即采用高溫高壓填砂管，例如為高壓的不銹鋼填砂管，開展油氣運移過程微觀組份變化研究。[0027]如圖2和圖3所示，所述恒溫箱11內(nèi)部設(shè)置有夾持所述填砂管的模型夾持器24， 模型夾持器24安裝在恒溫箱11內(nèi)部設(shè)置的模型支架9上，通過模型夾持器24，填砂管被夾持在恒溫箱11內(nèi)部。[0028]如圖2所示，所述填砂管為用于油氣二次運移宏觀可視觀察的常壓的玻璃填砂管20，所述恒溫箱設(shè)有觀察所述常壓的玻璃填砂管20的觀察窗21，觀察窗21設(shè)置在常壓的玻璃填砂管20的外側(cè)。常壓的玻璃填砂管20即為常用的用于可視觀察的填砂管，本實用新型將常壓的玻璃填砂管20設(shè)置在所述恒溫箱內(nèi)，進(jìn)行加熱，因而，可以采用原油進(jìn)行原油運移實驗而克服了原油在常溫下流動性差的困難，完成了利用原有進(jìn)行油氣二次運移可視物理模擬的研究。[0029]進(jìn)一步地，如圖2所示，所述恒溫箱11內(nèi)部設(shè)置有角度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)鏡面19，所述旋轉(zhuǎn)鏡面19位于所述常壓的玻璃填砂管20之外，并位于遠(yuǎn)離或偏離觀察窗21的一側(cè)，用于研究傾斜地層運移時，所述常壓的玻璃填砂管20的頂面和正面的過程監(jiān)測。[0030]如圖2所示，恒溫箱11為長方體，以便制作。恒溫箱11為長方體，有效空間 2000 X 400 X 500mm ;恒溫箱通過支承座4和支承軸6固定于恒溫箱移動車2上，恒溫箱移動車2下面安裝有四個萬向角輪1，可以整體移動該套裝置；操作控制箱3集成在恒溫箱移動車2上，方便實驗操作；恒溫箱11可根據(jù)實驗要求通過支承軸6和限位塊7實現(xiàn)任意角度的傾斜，可通過旋轉(zhuǎn)鎖緊機(jī)構(gòu)5示值(顯示旋轉(zhuǎn)角度)并鎖緊；恒溫箱11下部設(shè)計有一個恒溫箱電機(jī)18，保證箱體內(nèi)部的溫度均衡，最高工作溫度為180°C，并可進(jìn)行溫度調(diào)控和選擇，可達(dá)到地下的溫度條件。[0031]觀察窗21位于恒溫箱11的一個側(cè)面上，其余各面由于設(shè)置其他部件，無法進(jìn)行觀察玻璃填砂管20，因而，通過觀察窗21只能觀察到常壓的玻璃填砂管20的靠近恒溫箱視窗 21的側(cè)面201，無法觀察到常壓的玻璃填砂管20的頂面和玻璃填砂管的遠(yuǎn)離恒溫箱視窗的側(cè)面203。通過設(shè)置角度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)鏡面19，就可以多角度的觀察常壓的玻璃填砂管20的情況，能夠得到各個方位的實驗過程。恒溫箱視窗21可以下翻，打開恒溫箱11。此外，還可以在觀察窗21外設(shè)置數(shù)碼攝像機(jī)和數(shù)碼照相機(jī)，可以對整個實驗過程進(jìn)行實時記錄。[0032]進(jìn)一步地，如圖3所示，所述填砂管為用于油氣二次運移微觀研究的高溫高壓填砂管23。高溫高壓填砂管與現(xiàn)有的常壓的玻璃填砂管20的主要區(qū)別有高溫高壓填砂管23為非玻璃材料，例如為鋼質(zhì)或金屬材質(zhì)，以承受高壓；另外，高溫高壓填砂管23的一端設(shè)有 封閉所述高溫高壓填砂管的擠壓活塞13。高溫高壓填砂管23設(shè)計有效空間為 Φ38X 1800mm,共設(shè)三段管體，長度分別為900mm、600mm、300mm，通過法蘭16連接，其中 300mm段內(nèi)設(shè)置擠壓活塞13。如圖1所示，所述高溫高壓填砂管23的一端(圖1中為上端) 為活動端，高溫高壓填砂管23的另一端(圖1中為下端)為模型管入口 17(即入口端)。 所述活動端設(shè)有封閉所述高溫高壓填砂管的擠壓活塞13，通過擠壓活塞13的移動，可以沿高溫高壓填砂管23的長度方向擠壓高溫高壓填砂管23的填砂模型，以對填砂模型的壓實， 達(dá)到地下壓力的條件。通過擠壓活塞13，可以為模型加壓，最高工作壓力70MPa。另外，高溫高壓填砂管23具有流體出口，流體出口位于活塞導(dǎo)桿的端口上。[0033]進(jìn)一步地，如圖1所示，所述油氣運移物理模擬裝置還包括與所述擠壓活塞13連接并穿設(shè)出所述恒溫箱11的活塞導(dǎo)桿12，活塞導(dǎo)桿12可以連接設(shè)置在恒溫箱11外的驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，例如連接電動泵，所述擠壓活塞13通過所述活塞導(dǎo)桿12與位移光柵 10(也稱電子尺或線位移光柵傳感器)相連接，可以記錄在增壓的過程中模型的壓實量，所述位移光柵10設(shè)置在所述恒溫箱11之外，可以免受恒溫箱11的高溫。[0034]進(jìn)一步地，如圖1所示，所述高溫高壓填砂管23內(nèi)設(shè)有壓力測點15，所述油氣運移物理模擬裝置還包括檢測所述壓力測點15處的壓力傳感器8，高溫高壓填砂管23內(nèi)分布有6個壓力測點15，而且還在模型管入口 17設(shè)置I個，在出口設(shè)置I個，用于記錄油氣運移 過程中，不同部位的壓力變化情況；模型內(nèi)壁采用電火花打毛，可盡量消除邊界效應(yīng)。所述 壓力傳感器8設(shè)置在所述恒溫箱11之外，以免受恒溫箱11的高溫。壓力傳感器8可以通 過有線連接檢測壓力測點15。[0035]本實用新型還提供一種油氣運移實驗方法，將常壓的玻璃填砂管20設(shè)置在恒溫 箱11內(nèi)，采用原油進(jìn)行油氣二次運移宏觀運移過程的實驗并進(jìn)行可視觀察。[0036]進(jìn)一步地，取出所述常壓的玻璃填砂管，用高溫高壓填砂管代替所述常壓的玻璃 填砂管，仍然采用原油進(jìn)行實驗，對所述高溫高壓填砂管進(jìn)行加壓，模擬油氣運移過程，研 究油氣微觀運移機(jī)理，分析油氣微觀組份變化。本實用新型可以替換采用常壓的玻璃填砂 管20和高溫高壓填砂管23分別進(jìn)行油氣二次運移可視物理模擬和高溫高壓不可視物理模 擬兩項實驗，更好地將油氣二次運移宏觀運移過程和微觀運移機(jī)理研究相結(jié)合，完善油氣 二次運移物理模擬研究的手段。[0037]由于可控的溫度設(shè)置，一維玻璃管可視模型(常壓的玻璃填砂管)可以進(jìn)行原油 二次運移物理模擬實驗，并通過一系列實驗研究取得了創(chuàng)新性認(rèn)識，發(fā)現(xiàn)原油二次運移過 程中由于自身粘滯力的作用，往往導(dǎo)致其自身運移的阻力大于油驅(qū)水運移的毛細(xì)管阻力， 對致密油氣成藏機(jī)制研究起到了良好的促進(jìn)作用；由于與可視模型對應(yīng)的高溫高壓模型 (高溫高壓填砂管)的研制，散樣模型實驗可以模擬地下的壓實條件，使實驗過程與地下更 加接近，增強(qiáng)了模擬結(jié)果的適用性。[0038]以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，并非用以限定本實用新型的范 圍。為本實用新型的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員， 在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新 型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述油氣運移物理模擬裝置包括恒溫箱和設(shè)置在所述恒溫箱內(nèi)的填砂管。
2.如權(quán)利要求1所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述油氣運移物理模擬裝置還包括恒溫箱移動車，所述恒溫箱通過轉(zhuǎn)軸能任意角度旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述恒溫箱移動車上，并示值鎖緊。
3.如權(quán)利要求1所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述填砂管為常壓的玻璃填砂管，所述恒溫箱設(shè)有觀察所述常壓的玻璃填砂管的觀察窗。
4.如權(quán)利要求1所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述填砂管為高溫高壓填砂管，所述高溫高壓填砂管的一端為活動端，所述活動端設(shè)有封閉所述高溫高壓填砂管的擠壓活塞。
5.如權(quán)利要求4所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述油氣運移物理模擬裝置還包括與所述擠壓活塞連接并穿出所述恒溫箱的活塞導(dǎo)桿，所述擠壓活塞通過所述活塞導(dǎo)桿與位移光柵相連接，所述位移光柵設(shè)置在所述恒溫箱之外。
6.如權(quán)利要求3所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述恒溫箱內(nèi)部設(shè)置有角度可調(diào)的旋轉(zhuǎn)鏡面，所述旋轉(zhuǎn)鏡面位于所述常壓的玻璃填砂管之外。
7.如權(quán)利要求4所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述恒溫箱為長方體，有效空間2000X400X500mm，最高工作溫度180°C，所述高溫高壓填砂管有效空間O38Xl8OOmm,最高工作壓力70MPa。
8.如權(quán)利要求4所述的油氣運移物理模擬裝置，其特征在于，所述高溫高壓填砂管內(nèi)設(shè)有壓力測點，所述油氣運移物理模擬裝置還包括檢測所述壓力測點處的壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述恒溫箱之外。
專利摘要本實用新型提出一種油氣運移物理模擬裝置，所述油氣運移物理模擬裝置包括恒溫箱和設(shè)置在所述恒溫箱內(nèi)的填砂管。本實用新型集成了油氣二次運移可視物理模擬和高溫高壓不可視物理模擬兩項功能，更好地將油氣二次運移宏觀運移過程和微觀運移機(jī)理研究相結(jié)合，完善油氣二次運移物理模擬研究的手段。
文檔編號E21B47/10GK202832512SQ20122041747
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者宋巖, 姜林, 柳少波, 洪峰, 趙孟軍, 方世虎, 公言杰, 郝加慶 申請人:中國石油天然氣股份有限公司