實(shí)時(shí)在線定量物理模擬油氣運(yùn)移路徑裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣運(yùn)移技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及定量物理模擬油氣運(yùn)移路徑領(lǐng)域，具體 的說(shuō)是一種實(shí)時(shí)在線定量物理模擬油氣運(yùn)移路徑裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 油氣運(yùn)移一直是油氣勘探工業(yè)急需解決的難點(diǎn)問(wèn)題。20世紀(jì)90年代以前，油氣 運(yùn)移研宄的焦點(diǎn)是初次運(yùn)移的動(dòng)力、相態(tài)、過(guò)程及其地球化學(xué)效應(yīng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)， 油氣在輸導(dǎo)層中的運(yùn)移行為得到更廣泛的關(guān)注，這是因?yàn)闊N類流體在湖盆內(nèi)的二次運(yùn)移 是一個(gè)極不均一的過(guò)程，即便是在均勻的孔隙介質(zhì)內(nèi)，烴類流體的運(yùn)移也只沿著通道范圍 內(nèi)有限的路徑發(fā)生（Schowalter，1979;Demibickietal.，1989;Catalanetal.，1992) 〇 從已觀察到的運(yùn)移現(xiàn)象可以推斷，不同尺度上烴類流體運(yùn)移的路徑和過(guò)程可能很類似，但 仍存在一定的差異，某些宏觀上可視為均質(zhì)的過(guò)程在更小的尺度上往往是非均質(zhì)的（羅曉 容，2003)。
[0003] 油氣運(yùn)移路徑預(yù)測(cè)是油氣藏定位和油氣勘探部署的基礎(chǔ)。物理模擬實(shí)驗(yàn)是研宄烴 類油氣運(yùn)移路徑的有效方法之一。
[0004]目前的物理模擬研宄主要針對(duì)兩個(gè)方向開(kāi)展，一是針對(duì)砂巖透鏡體如何成藏，另 一是針對(duì)斷層如何控藏。
[0005] 關(guān)于砂巖透鏡體成藏問(wèn)題，有下列一些研宄。R.J.Cordell(1976)通過(guò)對(duì)美國(guó)德克 薩斯州北部和中部砂巖透鏡體中油氣運(yùn)移富集過(guò)程的模擬，認(rèn)為生油巖中的油氣是從砂巖 透鏡體的底部進(jìn)入透鏡體的，而透鏡體內(nèi)原有的水從上部排出。陳章明等（1998)進(jìn)行了一 系列砂巖透鏡體油的運(yùn)移和聚集模擬實(shí)驗(yàn)研宄，分別對(duì)源巖層內(nèi)、之上、之下的砂巖油水交 替演變進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，源巖層內(nèi)的凸鏡狀砂巖油藏形成機(jī)理，是毛細(xì)管作用 和源巖排烴壓力促使油水交替成藏；源巖外凸鏡體砂巖在有縫隙溝通源巖與砂體時(shí)也可由 上述機(jī)理形成油藏；以斷層為主要通道，石油可跨越泥巖層而向下伏砂巖等孔隙巖體運(yùn)移 成藏；源巖外泥巖層無(wú)縫隙溝通源巖中的凸鏡體砂巖能否形成油氣藏，尚須進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)探 討。曾濺輝等（2000)對(duì)由低滲透砂巖包圍的砂巖透鏡體石油聚集進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為油在 砂巖透鏡體中的充注受注入壓力、毛管壓力差和浮力影響。張?jiān)品宓龋?002)通過(guò)模擬認(rèn)為 烴源巖之下巖性油藏的形成必須滿足以下兩個(gè)必要的地質(zhì)條件，即烴源巖層的超壓和連通 烴源巖層與下伏砂體的斷層，其中足夠大的超壓提供了油氣向下運(yùn)移的動(dòng)力，而斷層則是 油氣向下運(yùn)移的通道。姜振學(xué)等（2003, 2004)應(yīng)用核磁共振技術(shù)對(duì)砂巖透鏡體油藏成藏過(guò) 程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)圍巖條件對(duì)巖性油藏的控制作用，認(rèn)為只有圍巖含油飽和度達(dá) 到一定門限后（烴濃度），油氣形成的滲透力、擴(kuò)散力和毛細(xì)管力才能突破油氣運(yùn)移的阻力 進(jìn)入巖心成藏。王黔駒等（2004)利用高溫高壓巖性油氣藏成藏模擬實(shí)驗(yàn)裝置，探討砂巖透 鏡體的油氣成藏特征（成藏過(guò)程和成藏機(jī)理），認(rèn)為砂巖透鏡體成藏是一個(gè)過(guò)程復(fù)雜、動(dòng)力 類型多樣、相互作用、復(fù)合動(dòng)力下完成的動(dòng)態(tài)力平衡成藏，同時(shí)烴源巖供油量越大越有利于 成藏。王永卓等（2006)針對(duì)圍巖含油飽和度對(duì)巖性油藏成藏的控制進(jìn)行物理模擬，實(shí)驗(yàn)結(jié) 果表明在一定壓力條件下，圍巖含油飽和度越大，供烴能力就越強(qiáng)，砂體中含油飽和度就越 大，越有利于砂體的成藏。李元昊等（2009)針對(duì)鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長(zhǎng)組低滲透巖性 油藏成藏開(kāi)展了物理模擬，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論烴源巖向上還是向下排烴，異常壓力越大 越有利于低滲透儲(chǔ)層成藏，成藏效率越高，含油飽和度越高。
[0006] 關(guān)于斷層成藏問(wèn)題，有下列一些研宄。張善文和曾濺輝（2003)針對(duì)斷層對(duì)沾化凹 陷館陶組石油運(yùn)移和聚集影響進(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn)研宄。尚爾杰（2005)以準(zhǔn)噶爾盆地西 北緣紅車斷裂帶為地質(zhì)模型，開(kāi)展了斷裂控油的物理模擬實(shí)驗(yàn)研宄。宮秀梅（2005)借助 物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)油在渤南洼陷深層沙四段兩種成藏模式中的充注、運(yùn)聚過(guò)程進(jìn)行了研宄。 郭凱（2010)針對(duì)斷層縱向輸導(dǎo)與儲(chǔ)層非均質(zhì)性耦合控運(yùn)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研宄。林曉英等 (2014)對(duì)低滲透砂巖天然氣運(yùn)移和聚集進(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn)。丁文龍（2014)對(duì)準(zhǔn)噶爾盆 地腹部斷裂控油進(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn)。上述研宄表明，斷層輸導(dǎo)體的時(shí)空展布控制著含油 氣流體運(yùn)動(dòng)的方向、路徑和分布。
[0007] 上述成果均是定性模擬，主要是模擬前的產(chǎn)物和模擬后的產(chǎn)物展開(kāi)計(jì)量和測(cè)試， 以及對(duì)模擬過(guò)程中的現(xiàn)象進(jìn)行圖像追蹤，以分析可能的油氣運(yùn)移路徑和運(yùn)聚過(guò)程，均未實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明中提到的在線定量模擬，以及進(jìn)口壓力和出口壓力可調(diào)控的特點(diǎn)。
[0008] 上述油氣運(yùn)聚模擬都是依賴于模擬實(shí)驗(yàn)裝置和方法。目前的物理模擬技術(shù)和方法 沒(méi)有同時(shí)解決模擬過(guò)程中實(shí)時(shí)在線定量檢測(cè)含油飽和度，和調(diào)控進(jìn)、出口壓力以真正實(shí)現(xiàn) 壓控物理模擬特點(diǎn)，也就無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)油氣運(yùn)移定量物理模擬和壓控物理模擬。
[0009] 現(xiàn)有的油氣運(yùn)移路徑模擬方法雖實(shí)現(xiàn)了從二維到三維的可視化特點(diǎn)，但仍存在一 下缺陷：
[0010] 1)現(xiàn)有的油氣運(yùn)移路徑物理模擬都是通過(guò)對(duì)模擬過(guò)程中的圖像追蹤或?qū)δM前 后產(chǎn)物檢測(cè)分析，均屬于定性物理模擬為主，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬過(guò)程中實(shí)時(shí)在線定量檢測(cè)功 能，因此未達(dá)到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)定量技術(shù)的要求；
[0011] 2)現(xiàn)有的油氣運(yùn)移路徑物理模擬方法或未考慮充注壓力對(duì)模擬路徑的影響，或 僅僅考慮了進(jìn)口壓力對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)的影響，由于實(shí)際地下油氣運(yùn)移受運(yùn)移動(dòng)力的支配，而地 層壓力是重要的運(yùn)移動(dòng)力之一，并且油氣運(yùn)移過(guò)程同時(shí)受到進(jìn)口壓力和出口壓力影響，即 實(shí)際地質(zhì)過(guò)程中的圍壓和泄壓條件影響，因此，現(xiàn)有技術(shù)未真正解決壓控下的模擬實(shí)驗(yàn)技 術(shù)；
[0012] 3)目前現(xiàn)有的技術(shù)沒(méi)有同時(shí)解決上述兩個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種精度高、實(shí)驗(yàn)效果好、更具有說(shuō) 服力實(shí)時(shí)在線定量物理模擬油氣運(yùn)移路徑裝置及方法。
[0014] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種實(shí)時(shí)在線定量物理模擬油氣運(yùn)移路徑裝置，包 括控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和中心控制平臺(tái)，中心控制平臺(tái)分別與控制系統(tǒng) 和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)與檢測(cè)系統(tǒng)連接，還包括模擬箱體，控制系統(tǒng)包括壓力 控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和電極控制系統(tǒng)，模擬箱體分別與壓力控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和 電極控制系統(tǒng)連接；檢測(cè)系統(tǒng)包括壓力檢測(cè)系統(tǒng)、電極檢測(cè)記錄系統(tǒng)和油水計(jì)量系統(tǒng)，模擬 箱體分別與壓力檢測(cè)系統(tǒng)、電極檢測(cè)記錄系統(tǒng)和油水計(jì)量系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)分 別與電極檢測(cè)記錄系統(tǒng)和油水計(jì)量系統(tǒng)連接；模擬箱體包括箱體主體和壓緊裝置，箱體主 體包括箱體外殼和箱體蓋，其上側(cè)為箱體蓋，箱體蓋的四周設(shè)有密封圈，壓緊裝置穿過(guò)箱體 蓋設(shè)置在箱體主體的四邊角上，箱體主體上下兩側(cè)貫穿箱體外殼均布有電阻探針、壓力探 針和溫度探針，箱體主體的四側(cè)面設(shè)有進(jìn)/出氣口，壓力控制系統(tǒng)的調(diào)壓閥與模擬箱體的 進(jìn)/出氣口分別連接。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置一改以往的定性測(cè)量方式，摒棄了以往采用測(cè)量進(jìn)入量和測(cè)量 出口量，進(jìn)而通過(guò)中間的損失來(lái)得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)極其不準(zhǔn)確，不能夠排出 實(shí)驗(yàn)中的干擾因素，而本發(fā)明完全改變了這一現(xiàn)狀。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的模擬箱體的上側(cè)設(shè)有可視透明蓋，其下側(cè)設(shè)有可活動(dòng)滾軸，其外 側(cè)設(shè)有箱體外框架，箱體外框架外側(cè)設(shè)有支架連接，箱體外框架與支架之間為可活動(dòng)連接， 支架底部設(shè)有帶剎車自動(dòng)腳輪。
[0017] 本發(fā)明的模擬箱體上側(cè)為可視透明蓋，能夠通過(guò)肉眼看到油氣的運(yùn)移路徑，在此 基礎(chǔ)上，結(jié)合后期的數(shù)據(jù)處理，可以更加精準(zhǔn)的演算實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)是否正確，模擬箱體 與支架之間為可活動(dòng)連接，包括活動(dòng)鉸接，軸承連接，這些連接方式實(shí)現(xiàn)了模擬箱體的360 度旋轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行不同角度的觀測(cè)和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了三維的觀測(cè)和檢測(cè)。
[0018] 進(jìn)一步地，箱體主體上的電阻探針、壓力探針和溫度探針與箱體主體為密封連接。
[0019] 本發(fā)明所研宄的實(shí)驗(yàn)，由于油氣運(yùn)移是在有壓力和壓強(qiáng)的環(huán)境中，所以模擬箱體 上的設(shè)備均為密封連接。
[0020] 進(jìn)一步地，壓力控制系統(tǒng)與水箱和高壓水泵連接，高壓水泵分別與壓力表、高壓閥 和穩(wěn)壓閥連接后與調(diào)壓閥連接。
[0021] 進(jìn)一步地，所述的電阻探針為50-100只，壓力探針為32-64只，溫度探針為1-2 只。
[0022] 本發(fā)明的探針個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同需要進(jìn)行調(diào)整，這里的探針數(shù)量?jī)H為本發(fā) 明實(shí)驗(yàn)對(duì)象最優(yōu)選的數(shù)量。
[0023] 進(jìn)一步地，電阻探針為雙壓模微型探針，探針體為ABS塑料雙模壓制而成，電極采 用2.0mm寬的銀環(huán)，在探針上設(shè)有n個(gè)測(cè)量電極En及供電極Pn，供電電極Pn與電源連接， 測(cè)量電極En與電阻測(cè)量?jī)x連接。
[0024] 本發(fā)明的電阻探針用于測(cè)量電位差其測(cè)量原理為如圖7中所示，在探針上有n個(gè) 電極，通過(guò)供電極P1和P2供給電流I，在地層