CN104931676B - 岩性组合结构控油气运聚物理模拟***及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟***及实验方法，所述模拟***包括模拟箱体、与模拟箱体的注油口和出油口相连的压力控制***以及与压力控制***相连的数据处理分析***，所述的模拟箱体包括下底板、上顶板和安装在下底板和上顶板之间多层模拟室，所述多层模拟室中，所有模拟室的顶底面均设有孔，或至少有一层模拟室的顶底面无孔。本发明模拟箱体设计为具有多层模拟室的箱体结构物理模型，可方便快捷地实现对不同模拟室配置不同岩性的岩体，从而实现构建不同岩性配置结构模型，以及针对其中的油气运聚机理特征研究。本发明模拟实验过程中可根据压力和流量的控制，实现对模拟过程的控制，以及充注压力和出口压力、流速对油气运聚的影响。
Description
技术领域
本发明属于油气勘探开发技术领域，具体地说，涉及一种油气运移路径物理模拟***及实验方法。
背景技术
油气在地下的二次运移是在不同的岩石地层中发生的，因此岩石之间的配置关系是影响油气运移的首要地质因素。不同的岩石组合结构会导致不同的油气运移路径和油气运聚结果。同时，油气的运移是在沿着通道范围内有限的路径发生的，由此可知，油气的二次运移是一种非均一性流动的过程。其中，地层形态的展布、地层岩石之间的配置关系以及地层压力的强弱对研究油气运移非均质性过程和油气运聚机理至关重要。
油气运聚一直是油气勘探工业急需解决的难点问题。20世纪90年代以前，油气运聚研究的焦点是初次运移的动力、相态、过程及其地球化学效应。20世纪90年代以来，油气在输导层中的运聚行为得到更广泛的关注，这是因为烃类流体在湖盆内的二次运移是一个极不均一的过程，即便是在均匀的孔隙介质内，烃类流体的运移也只沿着通道范围内有限的路径发生(Schowalter，1979；Demibickietal.,1989；Catalanetal.,1992)。从已观察到的运移现象可以推断，不同尺度上的烃类流体运聚的路径和过程可能很类似，但仍存在一定的差异，某些宏观上可视为均质的过程在更小的尺度上往往是非均质的(罗晓蓉，2003)。研究表明，岩性结构的不同配置直接影响了油气的运聚机理和分布规律。2002年陈中红等研究了准格尔盆地陆梁***白垩系底部不整合面岩性结构特征与油气运聚关系，发现白垩系底部不整合面上下地层的岩性配置可分为五种类型：Ⅰ型,不整合面之上为砂砾，其下依次为泥岩、砂岩；Ⅱ型，不整合面之上为砂岩，其下依次为泥岩、砂岩；Ⅲ型，不整合面之上为砂砾岩，其下依次为泥岩、砂砾岩；Ⅳ型，不整合面之上为砂岩，其下依次为泥岩、砂砾岩；Ⅴ型，不整合面之上为砂砾岩，其下依次为泥岩、砂岩、砂砾岩。其中，Ⅰ型、Ⅱ型对该区油气运聚最为有利，白垩系底部不整合与断层共同构成了良好的输导通道，不整合之下的淋滤带是较好的运移通道，在其上风化粘土层的遮挡下，油气可有效地横向运移，喜马拉雅运动后期产生的正断层切割不整合底部的砾岩及上覆大套砂岩，向上快速输导油气。
油气运聚机理是油气藏定位和油气勘探部署的基础。物理模拟实验室研究烃类油气运聚机理的有效方法之一。
公开号为CN102808614A的中国发明专利申请公开了一种油气运移物理模拟装置和油气运移实验方法，所述油气运移物理模拟装置包括：恒温箱和设置在所述恒温箱内的填砂管。所示油气运移实验方法，将常压的玻璃填砂管设置在恒温箱内，采用原油进行油气二次运移实验，并进行可视观察，开展油气宏观运移过程研究；将高压的不锈钢填砂管设置在恒温箱内，采用原油进行油气二次运移实验，开展油气运移过程微观组份变化研究。该发明集成了油气二次运移可视物理模拟和高温高压不可视物理模拟两项功能，将油气二次运移宏观运移过程和微观运移机理研究相结合，完善油气二次运移物理模拟研究的手段。
公开号为CN102720481A的中国发明专利公开了一种油气运聚仿真物理模拟实验仪，包括砂箱、动力***、旋转及支撑***，所述旋转及支撑***与砂箱连接，所述砂箱包括透明缸体，砂箱上设置有通油气孔及装砂口，砂箱内侧底部填充有n个底块，底块之间通过底块连接器密封连接，其中7≤n≤13；所述动力***设置在砂箱下方与砂箱内的底块连接。本发明将构造运动与油气的运移、聚集相结合，能模拟油气在地质构造发生前后在砂体中的运移、聚集过程，可解决现有技术中三维油气运移与聚集动态模拟实验装置稀缺，无法满足多种实验要求的问题。
公开号为CN103018003A的中国发明专利公开了一种不整合结构体油气输导优势方向物理模拟***及实验方法。模拟***包括由连接子***连接的模拟子***和注入子***，所述的模拟子***包括底座以及安装于底座上的模拟器，所述模拟器与底座之间设置有孔隙，底座与连接子***相接；所述模拟器为纵截面呈“U”型的透明容器，模拟器的横截面包括板状部分、槽状部分和脊状部分。本发明主要用于揭示不整合结构体油气运移优势方向，同时根据不同地质背景，改变实验条件，揭示不整合结构体控藏作用机理，以指导地层油气藏勘探。本发明在外观上为360°全透明设计，实时三维观察油气在不整合结构体中的运移状态。同时，通过改变倾角、石英沙粒径、注油压力等，研究油气沿不整合结构体运移的影响因素。
公开号为CN102590887A的中国发明专利公开了一种断裂带原油稠化机理实验模拟***及实验方法，包括由连接子***连接的模拟子***和注入子***，所述的模拟子***包括固定支架与模拟仪，模拟仪由两根透明玻璃管斜交而成，长玻璃管模拟断裂带，短玻璃管模拟储层，固定支架呈圆盘状，模拟仪固定在支架上，可随支架旋转，以改变断裂带和储层的倾角；注入子***由两个呈柱状的玻璃筒组成，一个盛模拟地层水，另一个盛原油，盛模拟地层水的玻璃筒通过连接子***与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子***与长玻璃管的注油口连接。本模拟***和方法可以揭示原油在断裂带中的运移过程及其稠化控制因素。
由上述可知，现有的油气运聚物理模拟方法虽实现了从二维到三维的可视化特点，但仍存在以下缺陷：
(1)现有的油气运聚机理物理模拟基本都是围绕断裂、不整合面和单一砂体展开的，尚未有针对岩性配置结构控制油气运聚机理的物理实验***。
(2)现有的油气运移路径物理模拟方法或未考虑充注压力对模拟路径的影响，或仅仅考虑了进口压力对模拟实验的影响，由于实际地下油气运移受运移动力的支配，而地层压力是重要的运移动力之一，并且油气运移过程同时受到进口压力和出口压力影响，即实际地质过程中的围压和泄压条件影响。因此，现有技术未真正解决压控下的模拟实验技术。
(3)现有的物理模型都是在单一箱体里充填砂体进行，不能有效进行岩性配置结构的设置和控藏机理研究。
(4)现有的物理模拟实验***中，充填的石英砂层多是水平设计，不能反映地下地层曲面形态的特征，尤其不能反映油气沿构造脊运移的特征。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，基于岩性组合结构的变化和压力对油气运移路线的影响，提供了一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟***及实验方法，以实现在线定量模拟在不同压力控制下、不同岩性组合结构下的油气运聚过程，分析油气运移和聚集的规律及控制因素，深化对油气成藏成因和油气分布规律的认识，为含油气盆地的油气勘探提供依据。
本发明的技术方案是：一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，包括模拟箱体、与模拟箱体的注油口和出油口相连的压力控制***以及与压力控制***相连的数据处理分析***，所述的模拟箱体包括下底板、上顶板和安装在下底板和上顶板之间多层模拟室，所述多层模拟室中，所有模拟室的顶底面均设有孔，或至少有一层模拟室的顶底面无孔。
作为优选，最底层的模拟室为上曲下平结构，最顶层的模拟室为上平下曲结构，其余各层模拟室的结构形态相同，均为上底面和下底面皆带“槽”和“脊”状结构的曲面。模拟室的这种曲面结构真实实现地下曲面地层中油气运聚路径的追踪和油气运聚机理。
进一步的，所述每层模拟室上均设有把手，上顶板和下底板之间通过带有滑道的立式框架连接，模拟室放置于框架的滑道上。模拟室通过滑道实现抽拉功能，实现方便快捷地充填不同岩性体。
作为优选，所述设在模拟室顶底面上的孔的孔径小于300微米，该孔径对于粒径在48目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。根据不同模型的需要，可以设定模拟室顶底面孔的孔径大小。
作为优选，所述模拟室设有二层、三层、四层或五层，其中，模拟室设为五层时，可以模拟五层岩性配置关系，充分满足了岩性组合差异性搭配的需要。
作为优选，所述注油口位于下底板的底端，出油口位于上顶板的顶端，且注油口与出油口为对角设置，实现了油气在模拟箱体的充分运聚。当需要对模拟***进行封闭时，出油口可关闭。除此之外，在每层模拟室的底端和对角顶端也都设有注油口和出油口，在需要时可以开放，在不需要时，可以闭合。
作为优选，所述模拟箱体由全透明的钢化玻璃组成，便于观察油气运聚的过程。
作为优选，所述压力控制***包括多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***，所述多相流体注入进口压力控制***与注油口相连，多相流体输出出口压力控制***与出油口相连。
作为优选，所述多相流体注入进口压力控制***包括一端与注油口连接的输油软管以及依次安装在输油软管上的高压阀门、稳压阀、压力表、流量仪和压力调节阀，输油软管的另一端连接有输油桶，输油桶连接有高压泵，高压泵通过流体注入数据记录与分析***与数据处理分析***连接；所述压力调节阀位于注油口处的输油软管上。采用多个压力阀门实现对压力的控制，其中，压力表和流量仪对注入流体强度起监测作用。
作为优选，所述多相流体输出出口压力控制***包括一端连接出油口的输油软管以及依次安装在输油软管上的压力调节阀和流量仪，输油软管的另一端连接有与数据处理分析***连接的流体输出计量与分析***，所述压力调节阀位于出油口处的输油软管上。在必要时可以对流体流出时的泄压大小起控制作用。
在进行模拟实验时，可以通过改变注油口压力和出油口压力的大小，考查注油口和出油口压力对油气运聚的控制作用。
本发明还提供了一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟实验方法，采用上面所述的模拟***，其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据；
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于模拟室内，并进行岩性配置；
(3)根据模拟实验要求，调节压力控制***，使注油口和出油口压力达到实验目的要求；
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的原油；
(5)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的原油产物；
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验；
(7)对从出油口采集到的原油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
本发明的有益效果是：(1)本发明模拟箱体设计为具有多层模拟室的箱体结构物理模型，可方便快捷地实现对不同模拟室配置不同岩性的岩体，从而实现构建不同岩性配置结构模型，以及针对其中的油气运聚机理特征研究。(2)本发明模拟实验过程中可根据压力和流量的控制，实现对模拟过程的控制，以及充注压力和出口压力、流速对油气运聚的影响。(3)本发明模拟室为含“槽”和“脊”结构的曲面结构，真正实现地下曲面地层中油气运聚路径的追踪和油气运聚机理。(4)本发明在外观上为360°全透明设计，实时三维观察油气在不同岩性结构体中的运聚状态，实现三维可视化特点。
附图说明
附图1为本发明具体实施例一中岩性组合结构控油气运聚物理模拟***的结构图。
附图2为本发明具体实施例最顶层模拟室的结构示意图。
附图3为本发明具体实施例最底层模拟室的结构示意图。
附图4为本发明具体实施例其余各层模拟室的结构示意图。
附图5为本发明具体实施例图4中带孔的各层模拟室顶底面的结构示意图。
附图6为本发明具体实施例一中不整合面结构体控藏机理物理实验模型。
附图7为本发明具体实施例一中原油沿不整合面结构体聚集的实验现象示意图。
附图8为本发明具体实施例一中不同岩性层面上发生的主要原油运移路线图。
附图9为本发明具体实施例二中中砂-细砂-中砂-细砂韵律性四层岩性结构物理实验模型。
附图10为本发明具体实施例二中原油沿四层岩性结构聚集的实验现象示意图。
附图11为本发明具体实施例二中原油沿四层岩性结构体聚集的主要运移路径示意图。
附图12为本发明具体实施例二中不同岩性层面上发生的主要原油运移路线图。
附图13为发明具体实施例三中粗砂-中砂-细砂三层岩性结构物理实验模型。
附图14为本发明具体实施例三中原油沿三层岩性结构聚集的实验现象示意图。
附图15为本发明具体实施例三中原油沿三层岩性结构体聚集的主要运移路径示意图。
附图16为本发明具体实施例三中不同岩性层面上发生的主要原油运移路线图。
图中，1、模拟箱体，2、注油口，3、出油口，4、数据处理分析***，5、下底板，6、上顶板，7、槽，8、脊，9，把手，10、滑道，11、抽屉Ⅰ，12、抽屉Ⅱ，13、抽屉Ⅲ，14、抽屉Ⅳ，15、抽屉Ⅴ，16、输油软管，17、高压阀门，18、稳压阀，19、压力表，20、流量仪，21、压力调节阀，22、输油桶，23、高压泵，24、流体输入数据记录与分析***，25、输油软管，26、压力调节阀，27、流量仪，28、流体输出计量与分析***，29、孔，30、1000微米粒径(16目)石英砂，31、25微米粒径(500目)石英砂，32、500微米粒径(32目)石英砂，33、250微米粒径(60目)石英砂，34、150微米粒径(90目)石英砂。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施例一：如图1所示，一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，包括模拟箱体1、与模拟箱体1的注油口2和出油口3相连的压力控制***以及与压力控制***相连的数据处理分析***4。模拟箱体1由全透明的钢化玻璃组成，便于观察油气运聚的过程，本实例中，模拟箱体1包括下底板5、上顶板6和安装在下底板5和上顶板6之间五层模拟室，每层模拟室的顶面和底面均设有孔径为75微米的孔29，该孔径对于粒径在200目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。
如图2至4所示，本实施例中，最底层的模拟室为上曲下平结构，最顶层的模拟室为上平下曲结构，其余各层模拟室的结构形态相同，均为上底面和下底面皆带“槽”7和“脊”8状结构的曲面。模拟室的这种曲面结构真实实现地下曲面地层中油气运聚路径的追踪和油气运聚机理。图5示意了其余各层模拟室的顶底面结构。
本实施例中，每层模拟室上均设有把手9，上顶板和下底板之间通过带有滑道10的立式框架连接，模拟室放置于框架的滑道10上。模拟室通过滑道10实现抽拉功能，实现方便快捷地充填不同岩性体。
本实施例中，上述提到的模拟室为抽屉，其中，最顶层的抽屉为抽屉Ⅰ11，最底层的抽屉为抽屉Ⅴ15，其余抽屉由上往下依次为抽屉Ⅱ12、抽屉Ⅲ13、抽屉Ⅳ14，可以模拟五层岩性配置关系，充分满足了岩性组合差异性搭配的需要。
本实施例中，所述注油口2位于下底板5的底端，出油口3位于上顶板6的顶端，且注油口2与出油口3为对角设置，实现了油气在模拟箱体1的充分运聚。当需要对模拟***进行封闭时，出油口3可关闭。
本实施例中，所述压力控制***包括多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***，所述多相流体注入进口压力控制***与注油口2相连，多相流体输出出口压力控制***与出油口3相连。
上述多相流体注入进口压力控制***包括一端与注油口连接的输油软管16以及依次安装在输油软管16上的高压阀门17、稳压阀18、压力表19、流量仪20和压力调节阀21，输油软管16的另一端连接有输油桶22，输油桶22连接有高压泵23，高压泵23通过流体注入数据记录与分析***24与数据处理分析***4连接；所述压力调节阀21位于注油口2处的输油软管16上。采用多个压力阀门实现对压力的控制，其中，压力表19和流量仪20对注入流体强度起监测作用。
上述多相流体输出出口压力控制***包括一端连接出油口的输油软管25以及依次安装在输油软管25上的压力调节阀25和流量仪27，输油软管25的另一端连接有与数据处理分析***4连接的流体输出计量与分析***28，所述压力调节阀26位于出油口处的输油软管25上。在必要时可以对流体流出时的泄压大小起控制作用。
在进行模拟实验时，可以通过上述多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***改变进口压力和出口压力的大小，考查注油口和出油口压力对油气运聚的控制作用。
模拟实验不仅能观察在不同岩性组合结构体中的油气运聚过程，还可以对进入模拟***前后的油气组分进行地球化学检测，如进行色谱-质谱检测，通过对生物标志物参数的变化分析油气运移效应现象。
采用上面所述的模拟***进行岩性组合结构控油气运聚物理模拟实验，以地层不整合结构地质模型为例。
与传统的教科书说明的地层不整合是面状结构不一样，实际情况下地层不整合是一个空间带状结构，本次模拟实验真正模拟了地下地层不整合的立体空间结构。
地层不整合是由于地壳抬升地层遭受长期剥蚀、风化作用形成，因此，由于剥蚀、风化作用强弱的不同，不整合带上形成不同的岩性结构配置关系。如图6所示，本实施例中设计了典型不整合结构带物理模型。该模型包括上层、中层和下层岩性结构构成。上层结构为底砾岩和水进砂体，为抽屉Ⅰ，填充粗粒1000微米粒径(16目)石英砂30做砾岩；中层结构为风化粘土层，为抽屉Ⅱ，填充25微米粒径(500目)石英砂31做泥岩；下层结构为风化淋滤层、半风化淋滤层和未风化淋滤层，分别对应抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ和抽屉Ⅴ，其中，抽屉Ⅲ填充500微米粒径(32目)石英砂32做粗砾岩，抽屉Ⅳ填充250微米粒径(60目)石英砂33做中砂岩，抽屉Ⅴ填充150微米粒径(90目)石英砂34做细砂岩。实验中原油用染成红色的煤油代替。
其具体实验方法步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的煤油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于抽屉Ⅰ-抽屉Ⅴ内，按照图6进行岩性配置。
(3)根据模拟实验要求，通过多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***调节注油口和出油口压力，使注油口和出油口压力达到实验目的要求。
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的煤油。
(5)实验过程中观察煤油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的煤油产物。
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(7)对从出油口采集到的煤油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图7表示了实验过程中可展现的原油沿不整合结构体聚集的实验现象，图7A、7B、7C为随实验的进行，先后出现的现象示意图。其中，图7A为开始实验不久后的原油聚集示意图，表现的是此时原油以向上爬坡时运移为主，而水平式侧向运移较少发生，槽里更是很少有石油运聚，原油在从抽屉Ⅴ到抽屉Ⅳ的接触界面上，石油渗进速度快，表明从细砂到中砂，由于物性的改善，对石油运移非常有利；图7B表现的是原油从底层的抽屉Ⅴ已经渗进了抽屉Ⅲ，表明此时原油运移仍然是爬坡式为主，由于爬坡式运移的浮力作用强，并且从抽屉Ⅳ进入抽屉Ⅲ的速度较从抽屉Ⅴ进入抽屉Ⅳ的速度快，表明粗粒石加快了石油运移；图7C展现料实验后期的原油聚集示意图，此时可以看出大面积的主体原油聚集在抽屉Ⅲ的弧形“脊”上，在抽屉Ⅱ的泥岩封堵下，弧形“脊”形成了有效圈闭，原油沿着构造脊发生了有效地侧向运移，从而形成了立体的油藏，这表明沿构造脊的水平侧向运移主要发生在有效封堵条件下。
图8为原油在抽屉Ⅴ、抽屉Ⅳ和抽屉Ⅲ中的运移路径示意图，图中箭头长短表示运移强度大小，箭头长表示运移作用强。由图8可以看出抽屉Ⅴ中以爬坡式垂向运移为主，抽屉Ⅳ中斜向的侧向运移作用有所增强，抽屉Ⅲ中以水平的侧向运移为主。
上述实施例可知，本发明实验方法可显示不同的岩性结构中运移轨迹的变化，同时反映出地层不整合结构中，风化粘土层形成了有效层，从下向上的石油运移到风化粘土层下方的风化淋滤带中，可形成有效聚集，风化淋滤带和半风化淋滤带中，物性好，原油运移速度快，可构成有效的石油运移通道。
具体实施例二：与具体实施例一不同的是，具体实施例二中，模拟箱体1包括下底板5、上顶板6和安装在下底板5和上顶板6之间五层模拟室，其中，最顶层模拟室的顶面和底面无孔，其余各层模拟室的顶面和底面均设有孔径为150微米的孔29，该孔径对于粒径在100目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。
如图9所示，本实施例中设计了四层岩性结构配置模型，该模型由抽屉Ⅱ、抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅴ组合而成。其中，抽屉Ⅱ和抽屉Ⅳ填充500微米粒径(32目)石英砂，代表沉积地层中的中砂岩；抽屉Ⅲ和抽屉Ⅴ填充250微米粒径(60目)石英砂，代表沉积地层中的细砂岩。抽屉Ⅱ、抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅴ组合成从上到下中砂-细砂-中砂-细砂组合模式，这种岩性结构代表了地层中常见的韵律性沉积现象。实验中原油用染成红色的煤油代替。
其具体实验方法步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的煤油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于抽屉Ⅱ-抽屉Ⅴ内，按照图9进行岩性配置。
(3)根据模拟实验要求，通过多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***调节注油口和出油口压力，使注油口和出油口压力达到实验目的要求。
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的煤油。
(5)实验过程中观察煤油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的煤油产物。
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(7)对从出油口采集到的煤油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图10显示了实验过程中可展现的原油沿中砂-细砂-中砂-细砂这种韵律性岩性结构聚集的实验现象。图10A、10B、10C和10D为随实验的进行，先后出现的现象示意图。其中，图10A为注入原油刚开始不久后的原油聚集示意图，表现的是此时原油以向上爬坡时运移为主，而水平式侧向运移较少发生，槽里更是很少有石油运聚，原油在从抽屉Ⅴ到抽屉Ⅳ的接触界面上，石油渗进速度快，表明从细砂到中砂，由于物性的改善，对石油运移非常有利；图10B表现的是原油在抽屉4中渗进速度快，表明粗粒石加快了石油运移，此时原油运移仍然是爬坡式为主；图10C中可以看出大面积的主体原油聚集在抽屉Ⅲ的弧形“脊”上，由于抽屉Ⅱ的砂岩物性较抽屉Ⅲ好，原油在抽屉Ⅲ的弧形“脊”向抽屉Ⅱ进行垂向运移；图10D为实验后期的原油聚集示意图，原油在抽屉Ⅱ的弧形“脊”上进行侧向运移，在弧形“脊”上形成了立体聚集。
图11为原油在抽屉Ⅴ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅲ和抽屉Ⅱ中的主要运移路径示意图，可以看出，刚开始，油的运移以侧向爬坡式运移为主；运移到弧形“脊”的构造高点上后，变成以垂向向上渗进式为主。
图12为原油分别在抽屉Ⅴ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅲ和抽屉Ⅱ中的主要运移方向示意图，箭头长短表示运移强度大小，箭头长表示运移作用强。由图12可以看出抽屉Ⅴ中以爬坡式垂向运移为主，到抽屉Ⅳ中斜向的侧向运移作用有所增强，抽屉Ⅲ中以向上的垂向运移为主，抽屉Ⅱ以在弧形构造“脊”上的侧向运移为主。
具体实施例三：与具体实施例一不同的是，具体实施例三中，模拟箱体1包括下底板5、上顶板6和安装在下底板5和上顶板6之间五层模拟室，其中，最上面两层模拟室的顶面和底面无孔，其余各层模拟室的顶面和底面均设有孔径为200微米的孔29，该孔径对于粒径在75目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。
如图13所示，本实施例中设计了三层岩性结构配置模型，该模型由抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅴ组合而成。其中，抽屉Ⅲ填充250微米粒径(60目)石英砂，代表沉积地层中的细砂岩；抽屉Ⅳ填充500微米粒径(32目)石英砂，代表沉积地层中的中砂岩；抽屉Ⅴ填充1000微米粒径(16目)石英砂，代表沉积地层中的粗砂岩。
由抽屉Ⅴ、抽屉Ⅳ、抽屉Ⅲ组合成粗砂-中砂-细砂组合形成岩性结构，这种岩性结构代表了地层中常见的河流底层沉积现象。河流底层沉积是中国陆相沉积湖盆的重要现象，许多大的油气田都是在这种沉积体系中发现，如胜利油田(馆陶组)很大一部分储量都是发现在河流相沉积体系中，因此是油气工业十分关注的对象。在河流相的垂向剖面中，下部为河床亚相，常为河流相沉积的主体，一般厚度较大，主要由河床滞留沉积(粗砂岩、砾岩沉积)、边滩(中砂岩)和心滩(中-细砂岩)，又称河流底层沉积。因此我们设计的粗砂-中砂-细砂这种岩性组合模式代表了河流底层沉积的典型特征，具有十分重要的研究价值和良好的应用性。
实验中原油用染成红色的煤油代替。
其具体实验方法步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的煤油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于抽屉抽屉Ⅲ-抽屉Ⅴ内，按照图13进行岩性配置。
(3)根据模拟实验要求，通过多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***调节注油口和出油口压力，使注油口和出油口压力达到实验目的要求。
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的煤油。
(5)实验过程中观察煤油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的煤油产物。
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(7)对从出油口采集到的煤油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
图14表示了实验过程中可展现的原油沿粗砂-中砂-细砂岩性结构体聚集的实验现象，图14A、14B、14C、14D为随实验的进行，先后出现的现象示意图。图14A表现的是此时原油以侧向向上运移为主，并且运移速度很快，原油在从抽屉Ⅴ到抽屉Ⅳ的接触界面上，石油渗进速度减慢，表明从粗砂到中砂，由于物性变差，石油运移速度下降；图14B表现的是原油从底层的抽屉Ⅴ的弧形构造“脊”向抽屉Ⅳ渗进，速度相对在抽屉Ⅴ中已大大变慢，这一方面是由于运移动力下降，另一方是由于物性变差，阻力增大的缘故；图14C表示主体原油已经从抽屉Ⅳ的构造“脊”中渗进了抽屉Ⅲ的弧形“脊”上；图14C表示在抽屉Ⅱ底板的封堵下，原油主体在抽屉Ⅲ弧形“脊”形成了有效油藏，并且原油沿着构造脊发生了有效地侧向运移，从而形成了立体的油藏，这也表明沿构造脊的水平侧向运移主要发生在有效封堵条件下。
图15为原油在抽屉Ⅴ、抽屉Ⅳ和抽屉Ⅲ中的运移路径示意图，图中箭头长短表示运移速度大小，箭头长表示运移速度快。
图16具体表现出各抽屉中的主要运移路径。由图16可以看出抽屉Ⅴ中以侧向-垂向复合运移为主，运移速度快，抽屉Ⅳ中以垂向上浮式运移为主有所增强，抽屉Ⅲ中先垂向上浮式运移，后斜向侧向运移为主。
具体实施例四：与具体实施例二不同的是，具体实施例四中，模拟箱体1包括下底板5、上顶板6和安装在下底板5和上顶板6之间四层模拟室，每层模拟室的顶面和底面均设有孔径为150微米的孔29，该孔径对于粒径在100目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。
本实施例中，最顶层的抽屉为抽屉Ⅰ11，最底层的抽屉为抽屉Ⅳ14，其余抽屉由上往下依次为抽屉Ⅱ12、抽屉Ⅲ13，可以模拟四层岩性配置关系，满足了岩性组合差异性搭配的需要。
本实施例中设计了四层岩性结构配置模型，该模型由抽屉Ⅰ、抽屉Ⅱ、抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ组合而成。其中，抽屉Ⅰ和抽屉Ⅲ填充500微米粒径(32目)石英砂，代表沉积地层中的中砂岩；抽屉Ⅱ和抽屉Ⅳ填充250微米粒径(60目)石英砂，代表沉积地层中的细砂岩。抽屉Ⅰ、抽屉Ⅱ、抽屉Ⅲ、抽屉Ⅳ组合成从上到下中砂-细砂-中砂-细砂组合模式，这种岩性结构代表了地层中常见的韵律性沉积现象，与具体实施例二中所述的韵律性四层岩性结构配置模型相同。实验中原油用染成红色的煤油代替。
其具体实验方法步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的煤油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于抽屉Ⅰ-抽屉Ⅳ内，按照上述四层岩性结构配置模型进行岩性配置。
(3)根据模拟实验要求，通过多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***调节注油口和出油口压力，使注油口和出油口压力达到实验目的要求。
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的煤油。
(5)实验过程中观察煤油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的煤油产物。
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(7)对从出油口采集到的煤油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
本实施例实验过程中可展现的原油沿原油沿中砂-细砂-中砂-细砂这种韵律性岩性结构聚集的实验现象可参照具体实施例二中的现象，其运移路径和各抽屉中的主要运移路径同样可参照具体实施二中的说明。
具体实施例五：与具体实施例三不同的是，具体实施例四中，模拟箱体1包括下底板5、上顶板6和安装在下底板5和上顶板6之间四层模拟室，每层模拟室的顶面和底面均设有孔径为150微米的孔29，该孔径对于粒径在100目以上的石英砂防漏有效，但却不能阻止油、气、水的渗流，因此，油、气、水可以通过每层模拟室的顶底面上下流通，使整个模拟***成为一个流体可以自由贯通的有效整体。
本实施例中，最顶层的抽屉为抽屉Ⅰ11，最底层的抽屉为抽屉Ⅲ13，中间抽屉为抽屉Ⅱ12，可以模拟三层岩性配置关系，满足了岩性组合差异性搭配的需要。
本实施例中设计了三层岩性结构配置模型，该模型由抽屉Ⅰ、抽屉Ⅱ、抽屉Ⅲ组合而成。其中，抽屉Ⅰ填充250微米粒径(60目)石英砂，代表沉积地层中的细砂岩；抽屉Ⅱ填充500微米粒径(32目)石英砂，代表沉积地层中的中砂岩；抽屉Ⅲ填充1000微米粒径(16目)石英砂，代表沉积地层中的粗砂岩。这种模型与具体实施例三中所述的河流底层沉积的典型特征相同。实验中原油用染成红色的煤油代替。
其具体实验方法步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的煤油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据。
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于抽屉Ⅰ-抽屉Ⅲ内，按照上述三层岩性结构配置模型进行岩性配置。
(3)根据模拟实验要求，通过多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***调节注油口和出油口压力，使注油口和出油口压力达到实验目的要求。
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的煤油。
(5)实验过程中观察煤油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的煤油产物。
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验。
(7)对从出油口采集到的煤油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
本实施例实验过程中可展现的原油沿粗砂-中砂-细砂岩性结构体聚集的实验现象可参照具体实施例三中的现象，其运移路径和各抽屉中的主要运移路径同样可参照具体实施三中的说明。
由上述实施例可知，模拟室为五层时，其可实现五层、四层、三层、二层岩性结构模型的实验，充分满足了不同岩性组合差异性搭配的需要。同样地，作为上述实施例的延伸，下层模拟室的顶底面无孔，其余各层模拟室的顶底面均设有孔，模拟箱体可以实现原油由下向上运移；模拟室顶底面上的孔可以采用不同孔径，还可以根据不同的岩性结构设计不同的模型，根据不同的模型选择合适的模拟箱体进行实验。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，包括模拟箱体、与模拟箱体的注油口和出油口相连的压力控制***以及与压力控制***相连的数据处理分析***，其特征在于：所述的模拟箱体包括下底板、上顶板和安装在下底板和上顶板之间多层模拟室，所述多层模拟室中，所有模拟室的顶底面均设有孔；最底层的模拟室为上曲下平结构，最顶层的模拟室为上平下曲结构，其余各层模拟室的结构形态相同，均为上底面和下底面皆带“槽”和“脊”状结构的曲面。
2.根据权利要求1所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述每层模拟室上均设有把手，上顶板和下底板之间通过带有滑道的立式框架连接，模拟室放置于框架的滑道上。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述设在模拟室顶底面上的孔的孔径小于300微米。
4.根据权利要求1所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述注油口位于下底板的底端，出油口位于上顶板的顶端，且注油口与出油口为对角设置。
5.根据权利要求1所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述模拟箱体由全透明的钢化玻璃组成。
6.根据权利要求1所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述压力控制***包括多相流体注入进口压力控制***和多相流体输出出口压力控制***，所述多相流体注入进口压力控制***与注油口相连，多相流体输出出口压力控制***与出油口相连。
7.根据权利要求6所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述多相流体注入进口压力控制***包括一端与注油口连接的输油软管以及依次安装在输油软管上的高压阀门、稳压阀、压力表、流量仪和压力调节阀，输油软管的另一端连接有输油桶，输油桶连接有高压泵，高压泵通过流体注入数据记录与分析***与数据处理分析***连接；所述压力调节阀位于注油口处的输油软管上。
8.根据权利要求6所述的岩性组合结构控油气运聚物理模拟***，其特征在于：所述多相流体输出出口压力控制***包括一端连接出油口的输油软管以及依次安装在输油软管上的压力调节阀和流量仪，输油软管的另一端连接有与数据处理分析***连接的流体输出计量与分析***，所述压力调节阀位于出油口处的输油软管上。
9.一种岩性组合结构控油气运聚物理模拟实验方法，采用如权利要求7所述的模拟***，其特征在于：其具体实验步骤如下：
(1)准备模拟材料，检测模拟***设备，对实验前的原油成分进行检测分析，采集实验前的实验数据；
(2)根据实验内容和实验目的构造岩性结构模型，将不同粒度的亲水石英砂放置于模拟室内，并进行岩性配置；
(3)根据模拟实验要求，调节压力控制***，使注油口和出油口压力达到实验目的要求；
(4)选择注油口和出油口，连接高压泵，设定注入速率开始从注油口注入带染成红色的原油；
(5)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从出油口采集实验后的原油产物；
(6)达到实验要求后，停止物理模拟实验；
(7)对从出油口采集到的原油产物进行地球化学检测；
(8)对比分析实验前后数据的差异，分析实验过程，总结油气运聚机理。
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