[发明专利]模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法

说明书

本发明公开了模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法，该装置包括地层模型承载器、流体供给体系、动力源、加压器、供热系统、参数传感器、处理与统计系统；本发明还公开了一种模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验方法。本发明能够在建立沉积体模型的基础上，通过调节上覆压力、孔间流体性质、动力震动方式、温度等条件，模拟获取孔间流体压力变化、砂体流化、致密围岩破裂侵入等现象，能够在各种参数和现象的统计分析中揭示砂岩侵入体的形成机制和控制因素。

技术领域

本发明属于地质勘探技术领域，涉及一种模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法。

背景技术

油气作为工业社会的血液，已经成为我们生活各个角落的必需品，同时作为主要的化石能源一直没有找到合适的替代能源。随着国内外油气勘探开发步伐地不断推进，易于寻找的石油和天然气资源已经发现殆尽，隐蔽油气藏成为21世纪油气勘探的主要目标领域。截至目前，岩性、地层等成因圈闭勘探已经发展了近20年，新型的隐蔽圈闭类型一直没有新突破，寻找新型储层与圈闭已经迫在眉睫。

砂岩侵入体是由沉积后的砂岩再活动并侵入到周围地层中形成的一种特殊砂体，有砂岩岩脉和岩床等多种表现形式。砂岩侵入体作为一种孤立砂体，在含油气盆地中具有重大的现实勘探意义，目前国外沉积盆地中发现了多处大规模砂岩侵入类型油气藏，而再过内南海珠江口盆地等油气勘探区域也发现了砂岩侵入异常反射体，这些砂岩侵入现象的发现为石油天然气勘探提供了新的契机。

砂体的液化侵入机制以及砂岩侵入体分布规律仍在探索之中。目前，相关学者常用的资料为地球物理数据和岩心露头数据，从地震数据可以获取砂岩侵入体的宏观结构；岩心露头数据则可以为大家进行砂体细节特征。但是两种静态研究方法很难从机理上认识砂体液化-侵入的过程，物理模拟和数值模拟在动态过程认识方面可以进行有益补充。目前，砂体侵入模拟还仅限于简单的物理模拟阶段，国外比较成功的物理模拟案例为以N.Rodrigues为代表的砂箱模拟实验和以D.Bureau为代表的砂箱模拟装置，这两种装置均对砂岩侵入的形成过程进行了物理过程模拟，简单模拟出了砂岩侵入、喷出的各种形态特征。但是，这两种模拟装置过于简单，涉及的模拟参数过于简单，模拟条件过于理想化，缺少许多关键参数的获取，使得实验存在重大缺陷，例如没有变更孔间流体性质、没有设置动力方式而是仅仅通过高压流体变相获得模拟现象等，对于形成过程极其复杂的砂岩侵入现象不能进行有效表征。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，在增加各种关键参数获取途径的基础上，设计了一台用于模拟砂体液化-侵入触发机制与形成过程的实验模拟装置。这台仪器能够在建立沉积体模型的基础上，通过调节上覆压力、孔间流体性质、动力震动方式、温度等条件，模拟获取孔间流体压力变化、砂体流化、致密围岩破裂侵入等现象，能够在各种参数和现象的统计分析中揭示砂岩侵入体的形成机制和控制因素。

其具体技术方案为：

一种模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，包括地层模型承载器、流体供给体系、动力源、加压器、供热系统、参数传感器、处理与统计系统；

地层模型承载器，主要为高强度透明容器，内部顶部活塞、底部活塞、上加热层、下加热层和模拟地层(上部泥质层模型、砂质层模型、下部泥质层模型)，是实验地层模型的承载容器，模拟地层可由不同性质、不同粒度的颗粒组成进行配比；

流体供给体系主要包括液体配比容器和输液管，它的作用为地层模型提供各种性质的混合物流体；

动力源，主要为振动台，可以提供不同强度、频率、震动方向等性质的动力；

加压器，包括纵向加压杆、横向加压杆，受处理系统PU控制加压，为实验地层提供大小不同、方向不同的压力，模拟真实地层的上覆岩层压力；

加热系统包括上加热层、下加热层，受处理系统PU控制加热，为地层模型提供不同温度环境，仿真不同深度、温度不同的地质环境；