含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，裝置包括框架子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、壓實子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng)；框架子系統(tǒng)包括支架及位于支架上的橫梁；壓實子系統(tǒng)包括壓實容器、壓實器和壓實螺桿；測量子系統(tǒng)包括壓力檢測單元；壓實容器位于橫梁的下方，壓實螺桿與橫梁螺紋連接，壓實容器內設置有壓實器，壓實器與壓實螺桿接觸，壓實器的下方設置有壓力檢測單元，壓力檢測單元檢測壓力信號并輸出顯示；動力子系統(tǒng)為壓實螺桿提供壓實動力。本實用新型操作簡單，實用性強，可根據(jù)對粘土層施加不同壓力，對應突破壓力的變化，揭示壓實作用對風化粘土層封蓋強度的影響，建立定量評價與預測模型。
【專利說明】
含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于石油天然氣勘探領域，具體涉及到一種含油氣盆地不整合風化粘 土層壓實裝置。
【背景技術】
[0002] 不整合是地層間的一種非連續(xù)接觸關系，與斷裂、褶皺構成含油氣盆地三大常見 控油氣構造。不整合不僅是構造運動或海（湖)平面變動事件的記錄者，而且還代表了后期 地質作用對前期沉積巖(物)不同程度的改造(劉波，1997)，這種改造程度的不均一性以及 后期水進形成的上覆巖石使得不整合具有了空間層次結構(吳孔友等，2002;付廣等，2005; Eriksson P G et al., 2014)。
[0003] 張克銀等（1996)在研究塔北隆起碳酸鹽巖頂部間斷面時，將不整合在縱向上自上 而下分為殘積層、滲流層和潛流層。其實不論是滲流層還是潛流層，均屬于基巖風化淋濾的 產物，何發(fā)歧(2002)進一步將這種基巖風化帶在縱向上分為地表巖溶帶、垂直滲流巖溶帶 及水平潛流巖溶帶。實際上，長期的風化作用，尤其是生物風化作用能在基巖之上形成一層 粘土層（N P詹姆斯等，1992)即古土壤層，同時當后期水進或水侵時在不整合之上常形成 水進砂體或底爍巖(Levorsen A 1，1934;艾華國等，1996;湯良杰等，2002;Lorilleux et al.，2002)。因此，不整合在縱向上可劃分為三層結構：不整合之上巖石（水進砂體或底礫 巖）、風化粘土層及半風化巖石（吳孔友等，2002;隋風貴等，2006;宋國奇等，20 10; Leszczynski S et al.，2015)，亦可將不整合稱為結構體，分為結構體上層、中層和下層 (吳孔友等，2012;徐懷民等，2013)。目前，對不整合控藏作用的研究主要集中在不整合結構 的上層和下層對油氣的輸導與儲集作用方面（趙文智等，2001;牟中海等，2005;曹劍等， 2006;何登發(fā)，2007;隋風貴等，2010;Zou C Ν·，2012;張善文，2013;Leszczynski S et al.，2015)，而對不整合結構中層即風化粘土層的研究較少。
[0004] 不整合風化粘土層是物理風化細粒殘積物再經(jīng)生物、化學風化作用堆積的結果， 又稱古土壤，往往內含有機質，導致該層經(jīng)上覆地層壓實成巖后，致密而有韌性，可構成上 覆圈閉的底板、下伏圈閉的頂板，是不整合相關油氣藏形成的關鍵控制因素(潘鐘祥，1983; 査明等，2008;宋國奇等，2010;鄒才能等，2011 ;Kongyou WU，2013)。
[0005] 宋國奇等(2008)、李曉燕等(2009)通過樣品測試分析，認為風化粘土層中長石、云 母等原生礦物蝕變強烈，而高嶺石、伊利石及蒙脫石等次生粘土礦物明顯增多，且Ca、Na元 素含量減少,Fe、A1元素富集。
[0006] 劉海濤等(2008)利用物理實驗，模擬了不整合結構與隱蔽油氣藏成藏的關系，指 出風化粘土層是下伏油氣藏的封蓋層。
[0007] 吳孔友等（2009)通過模擬實驗證實，油氣沿不整合縱向結構運移受控于巖石物 性、坡度，容易在風化粘土層薄弱環(huán)節(jié)突破，進行竄層運移。
[0008] 但目前，受不整合遮擋的油氣藏規(guī)?；蛴椭叨染烤古c風化粘土層有何定量關 系，風化粘土層的封蓋強度受何因素控制，至今未能開展詳細研究，更沒有相應的物理模擬 實驗系統(tǒng)和方法進行驗證。
[0009] 不整合是含油氣盆地中常見的地質現(xiàn)象，對油氣運聚成藏起重要控制作用，而不 整合縱向上又普遍發(fā)育三層結構，其中中層結構風化粘土層是基巖長期風化的細粒殘積 物，經(jīng)上覆地層壓實成巖后，致密而有韌性，是良好的封蓋層。由于該層是在地表長期堆積 而成，與正常沉積的泥巖有著根本的區(qū)別，且其厚度一般較薄，很少有該層位取心資料，其 封蓋強度難以評價。 【實用新型內容】
[0010] 本實用新型的目的在于提供一種含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，解決了 對風化粘土層封蓋油氣能力研究時，無法模擬風化粘土層封蓋強度的技術問題。
[0011] 為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案予以實現(xiàn)：
[0012] -種含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓實裝置包括框架子系統(tǒng)、動 力子系統(tǒng)、壓實子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng);所述框架子系統(tǒng)包括支架及位于支架上的橫梁;所述 壓實子系統(tǒng)包括壓實容器、壓實器和壓實螺桿;所述測量子系統(tǒng)包括壓力檢測單元;所述壓 實容器位于所述橫梁的下方，所述壓實螺桿與所述橫梁螺紋連接，所述壓實容器內設置有 壓實器，所述壓實器與所述壓實螺桿接觸，所述壓實器的下方設置有壓力檢測單元，所述壓 力檢測單元檢測壓力信號并輸出顯示;所述動力子系統(tǒng)為所述壓實螺桿提供壓實動力。
[0013] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述測量子系統(tǒng)包括控制 器，所述控制器用于接收所述壓力檢測單元檢測的壓力信號并顯示，所述控制器輸出控制 信號控制所述動力子系統(tǒng)。
[0014] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述動力子系統(tǒng)包括驅動電 機和傳動機構，所述傳動機構與所述壓實螺桿聯(lián)動。
[0015] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述傳動機構包括設置于橫 梁上的與所述驅動電機聯(lián)動的傳動輪、與壓實螺桿嚙合的蝸輪，所述傳動輪與所述蝸輪通 過傳動桿聯(lián)動。
[0016] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓實螺桿上設置有手動 施力把手。
[0017] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓實器的中心部位設置 有凹槽，所述凹槽與所述壓實螺桿接觸。
[0018] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓實器由中心部位向外 緣逐漸變薄。
[0019] 如上所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓實容器的側壁為透明 鋼化玻璃。
[0020] 與現(xiàn)有壓力脈沖測滲透率技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是：
[0021] 本實用新型含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，對不整合風化粘土取樣并進 行壓實，操作簡單，實用性強，與風化粘土在地下經(jīng)歷的成巖過程相似度高，可以在油氣勘 探中廣泛使用，具有很好的推廣價值。實驗開始前，先將一定厚度的風化粘土放入壓實容器 中，再將壓實器置于其上，通過動力子系統(tǒng)帶動壓實螺桿向下，擠壓壓實器，通過壓力檢測 單元，記錄風化粘土承受的壓力，再對壓實樣品測試突破壓力，即可分析壓實作用對封蓋強 度的影響。根據(jù)施加不同壓力，對應突破壓力的變化，揭示壓實作用對風化粘土層封蓋強度 的影響，建立定量評價與預測模型。
[0022] 結合附圖閱讀本實用新型實施方式的詳細描述后，本實用新型的其他特點和優(yōu)點 將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型具體實施例壓實裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細地描述。
[0025] 如圖1所示，本實施例提出了一種含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，所述壓 實裝置包括框架子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、壓實子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng)。
[0026]框架子系統(tǒng)包括底座11，位于底座11上的支架12及位于支架12上的橫梁13。
[0027] 壓實子系統(tǒng)包括壓實容器21、壓實器22和壓實螺桿23。壓實容器21位于橫梁13的 下方，壓實螺桿23與橫梁13螺紋連接，壓實容器21內設置有壓實器22,壓實器22與壓實螺桿 23接觸。壓實器22為鋼制結構，壓實器22的中心部位設置有凹槽，凹槽與壓實螺桿23接觸。 壓實器22的面積約等于壓實容器21底壁面積的1/2;壓實器22由中心部位向外緣逐漸變薄。 壓實容器21的側壁為透明鋼化玻璃，便于觀察壓實變形的過程。
[0028]測量子系統(tǒng)包括壓力檢測單元31;壓力檢測單元31設置在壓實器22的下方，壓力 檢測單元31檢測壓力信號并輸出顯示;動力子系統(tǒng)為壓實螺桿23提供壓實動力。壓力檢測 單元31檢測的壓力信號可直接輸出至壓力表顯示，根據(jù)壓力表顯示的壓力控制動力子系 統(tǒng)，直至壓力表顯示的壓力達到設定壓力?；蛘撸瑴y量子系統(tǒng)還包括控制器32,控制器32用 于接收壓力檢測單元31檢測的壓力信號并顯示，控制器32輸出控制信號控制動力子系統(tǒng)， 直至壓力檢測單元31檢測的壓力信號達到設定壓力。
[0029]動力子系統(tǒng)包括驅動電機41和傳動機構，傳動機構與壓實螺桿23聯(lián)動。驅動電機 41安裝于底座11上，傳動機構包括設置于橫梁13上的與驅動電機41聯(lián)動的傳動輪42、與壓 實螺桿23嚙合的蝸輪43,傳動輪42與蝸輪43通過傳動桿44聯(lián)動。進一步的，壓實螺桿23上設 置有手動施力把手45，可手動對壓實螺桿23進行微調。
[0030]開始實驗時，先將在野外不整合風化粘土層出露處取的風化粘土倒入壓實子系統(tǒng) 的壓實容器21中，將粘土頂面修平，再將壓實器22放在松散的粘土之上，并對準動力子系統(tǒng) 的壓實螺桿23。開始時，可以先通過手動施力把手45對壓實螺桿23手動加壓，至手動施力把 手45不能再向下旋轉為止，通過測量子系統(tǒng)讀出壓力值，作為第一設定壓力，然后靜止1周 左右，取下壓實器22,對壓實后的風化粘土鉆取柱狀樣品，編號封存。再重新取土，重復手動 壓實至不能旋轉為止，然后啟動驅動電機41加壓，達到一定第二設定壓力后停止，靜止1周 后，取樣封存。如此重復幾次，取出設定壓力不同時，一系列樣品。如下表：

L〇〇32」壓買強度x與封蓋強度y的足量夫糸y=f(x)的獲取萬法為：對小整合風化粘土層取 樣若干份，分別對取樣的風化粘土施加不同的設定壓力一段時間，對壓實后的土層鉆取柱 狀樣品;再對柱狀樣品進行突破壓力測試得到突破壓力。
[0033]本實施例中不同樣品的土層的設定壓力和突破壓力可如下表所示：
[0035]將設定壓力與突破壓力進行線性擬合，得到設定壓力與突破壓力的關系式，根據(jù) 設定壓力與突破壓力的關系式，建立壓實強度X與封蓋強度y的定量關系y=f(x)。
[0036] 獲取待測不整合風化粘土層在地下的埋深h，巖石平均密度P，計算壓實強度Pas= G/S=mg/S=pVg/S=phg，根據(jù)壓實強度X與封蓋強度y的定量關系y=f( X)計算封蓋強度1?蓋。
[0037] 最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解： 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等 同替換;而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術 方案的精神和范圍。
【主權項】
1. 一種含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述壓實裝置包括框架 子系統(tǒng)、動力子系統(tǒng)、壓實子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng);所述框架子系統(tǒng)包括支架及位于支架上的 橫梁;所述壓實子系統(tǒng)包括壓實容器、壓實器和壓實螺桿;所述測量子系統(tǒng)包括壓力檢測單 元;所述壓實容器位于所述橫梁的下方，所述壓實螺桿與所述橫梁螺紋連接，所述壓實容器 內設置有壓實器，所述壓實器與所述壓實螺桿接觸，所述壓實器的下方設置有壓力檢測單 元，所述壓力檢測單元檢測壓力信號并輸出顯示;所述動力子系統(tǒng)為所述壓實螺桿提供壓 實動力。2. 根據(jù)權利要求1所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述測 量子系統(tǒng)包括控制器，所述控制器用于接收所述壓力檢測單元檢測的壓力信號并顯示，所 述控制器輸出控制信號控制所述動力子系統(tǒng)。3. 根據(jù)權利要求1所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述動 力子系統(tǒng)包括驅動電機和傳動機構，所述傳動機構與所述壓實螺桿聯(lián)動。4. 根據(jù)權利要求3所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述傳 動機構包括設置于橫梁上的與所述驅動電機聯(lián)動的傳動輪、與壓實螺桿嚙合的蝸輪，所述 傳動輪與所述蝸輪通過傳動桿聯(lián)動。5. 根據(jù)權利要求1所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述壓 實螺桿上設置有手動施力把手。6. 根據(jù)權利要求1所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述壓 實器的中心部位設置有凹槽，所述凹槽與所述壓實螺桿接觸。7. 根據(jù)權利要求6所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述壓 實器由中心部位向外緣逐漸變薄。8. 根據(jù)權利要求1所述的含油氣盆地不整合風化粘土層壓實裝置，其特征在于，所述壓 實容器的側壁為透明鋼化玻璃。
【文檔編號】G01N1/28GK205580838SQ201620370291
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】吳孔友, 洪梅, 裴仰文, 劉寅
【申請人】中國石油大學(華東)