CN111878071A - 地层模拟***及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种地层模拟***及其使用方法，属于油气储存领域。该地层模拟***(00)包括：储气罐(10)、第一模拟设备(20)和第二模拟设备(30)。在通过该地层模拟***(00)对进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟时，储气罐(10)内的目标气体可以带动第一模拟设备(20)中的油性蒸气与第二模拟设备(30)中的固态粉末进行混合，该三者的混合物中的油性蒸气转变为油污后与固态粉末附着在第二模拟设备(30)中的每个托盘(302)的岩石颗粒物上，即可模拟出堵塞物进入地层后地层的状态，从而提高了确定地层中的堵塞物的分布规律的准确性，进而有效的提高了基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性。

Description

地层模拟***及其使用方法

技术领域

本公开涉及油气储存领域，特别涉及一种地层模拟***及其使用方法。

背景技术

采用地下储气库储存天然气是主要的天然气储存方式，在对地下储气库进行储气时，堵塞物可能会跟随着天然气进入地层，导致地下储气库的储气能力下降。其中，该堵塞物通常为固态粉尘和油污，该固态粉尘分布在地下储气库的注采井内，油污是由用于注入或者采集天然气的注采设备内使用的机油产生的。因此，需要对进入地层的堵塞物的分布规律进行观察分析，从而在后续中基于获取进入地层的堵塞物的分布规律确定更好的注采工艺。

相关技术中，主要通过扫描电镜观察进入地层的堵塞物的分布规律。由于堵塞物主要分布在地层岩石微小的孔隙和微裂缝中，而扫描电镜可以将这些岩石颗粒放大1000-50000倍，因此，操作人员可以通过扫描电镜来观察岩石颗粒，进而得到堵塞物的分布规律。

然而，通过扫描电镜观察到的堵塞物具有随机性，每次只能观察到较小的区域的孔隙和微裂缝内的堵塞物，并不能完全反映进入地层的堵塞物的分布规律。因此，通过扫描电镜观察得到的堵塞物的分布规律的准确性较低，导致基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性较低。

发明内容

本公开实施例提供了一种地层模拟***及其使用方法。可以解决现有技术中通过扫描电镜观察得到的堵塞物的分布规律的准确性较低，导致基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性较低的问题，所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种地层模拟***，包括：

储气罐，所述储气罐用于存储目标气体；

第一模拟设备，包括：第一盒体，位于所述第一盒体内的第一杯体，以及与所述第一盒体的第一端的端面连接的加热组件，所述第一盒体的第一端与所述储气罐连通，所述第一杯体用于承载油性液体；

第二模拟设备，包括：第二盒体，与所述第二盒体的内壁可拆卸连接的多个托盘，位于所述第二盒体外且与所述第二盒体的第一端连通的第二杯体，以及位于所述第二盒体与所述第二杯体之间的阀门组件，所述第二盒体的第一端与所述第一盒体的第二端连通，每个所述托盘用于承载岩石颗粒物，所述第二杯体用于承载固态粉末；

其中，所述储油罐用于在所述第一杯体承载所述油性液体，每个所述托盘承载所述岩石颗粒物，所述第二杯体承载所述固态粉末后，向所述第一盒体注入所述目标气体；

所述第一模拟设备用于在所述储油罐向所述第一盒体注入所述目标气体时，通过所述加热组件对所述第一盒体进行加热，以使所述油性液体转换为油性蒸气；

所述第二模拟设备用于在所述加热组件对所述第一盒体进行加热时，通过所述阀门组件导通所述第二杯体与所述第二盒体，以使所述目标气体、所述油性蒸气和所述固态粉末混合后进入所述第二盒体内。

可选的，每个所述托盘所承载的岩石颗粒物的密度沿所述第二盒体的第一端至所述第二盒体的第二端的方向逐渐增大。

可选的，所述第二盒体的侧壁的材质为透明材质，每个所述托盘的侧壁的材质为透明材质。

可选的，所述地层模拟***还包括：第一管路、第二管路和第三管路；

所述第一管路的第一端与所述储气罐连通，所述第一管路的第二端与所述第一盒体的第一端连通；

所述第二管路的第一端与所述第一盒体的第二端连通，所述第二管路的第二端与所述第二盒体的第一端连通；

所述第三管路的第一端与所述第二杯体连通，所述第三管路的第二端与所述所述第二管路连通，所述阀门组件位于所述第三管路内。

可选的，所述第一模拟设备还包括：位于所述第一盒体内的温度检测组件；

所述地层模拟***还包括：与所述温度检测组件建立有通信连接的终端，所述终端还与所述加热组件建立有通信连接，所述终端用于基于所述温度检测组件检测到的所述第一盒体内的温度，控制所述加热组件的加热参数，以使所述第一盒体内的温度提升至指定温度。

可选的，所述第二模拟设备还包括：位于所述第二盒体内的第一压力检测组件和第二压力检测组件，所述第一压力检测组件与所述第二盒体的第一端的端面连接，所述第二压力检测组件与所述第二盒体的第二端的端面连接，所述第一压力检测组件与所述第二压力检测组件均与所述终端建立有通信连接；

所述地层模拟***还包括：与所述第二盒体的第二端连通的第四管路，以及与所述第四管路连通的气体流速检测设备，所述气体流量检测设备还与所述终端建立有通信连接；

所述终端还用于基于所述第一压力检测组件检测到的压力值、第二压力检测组件检测到的压力值和所述气体流速检测设备检测到的气体流速，确定所述第二盒体内的渗流率。

可选的，所述地层模拟***还包括：图像采集设备，所述图像采集设备用于拍摄所述第二盒体，所述图像采集设备与所述终端建立有通信连接。

可选的，所述第二盒体的形状为圆柱状，所述第二盒体包括对称设置的两个子盒体，所述两个子盒体的对称面平行于所述第二盒体的高所在直线。

可选的，所述第二盒体还包括：与所述两个子盒体的第一端可拆卸连接的第一端盖，以及与所述两个子盒体的第二端可拆卸连接的第二端盖。

另一方面，提供了一种地层模拟***的使用方法，应用于第一方面任一所述的地层模拟***，所述方法包括：

在所述第一杯体承载所述油性液体，每个所述托盘承载所述岩石颗粒物，所述第二杯体承载所述固态粉末后，所述储油罐向所述第一盒体注入所述目标气体；

所述第一模拟设备通过所述加热组件对所述第一盒体进行加热，以使所述油性液体转换为油性蒸气；

所述第二模拟设备通过所述阀门组件导通所述第二杯体与所述第二盒体，以使所述目标气体、所述油性蒸气和所述固态粉末混合后进入所述第二盒体内。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

该地层模拟***包括：储气罐、第一模拟设备和第二模拟设备。在通过该地层模拟***对进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟时，储气罐内的目标气体可以带动第一模拟设备中的油性蒸气与第二模拟设备中的固态粉末进行混合，之后，三者的混合物可以通过第二模拟设备中的第二盒体，该三者的混合物中的油性蒸气转变为油污后与固态粉末附着在第二模拟设备中的每个托盘的岩石颗粒物上，即可模拟出堵塞物进入地层后地层的状态，通过观察分析每个托盘中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律，并可以将该分布规律作为地层中的堵塞物的分布规律，从而提高了确定地层中的堵塞物的分布规律的准确性，进而有效的提高了基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种地层模拟***的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的另一种地层模拟***的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种第一模拟设备的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种第二模拟设备的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的一种第二盒体的拆分示意图；

图6是本公开实施例提供的又一种地层模拟***的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的一种地层模拟***的使用方法流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，图1是本公开实施例提供的一种地层模拟***的结构示意图。该地层模拟***00可以包括：储气罐10、第一模拟设备20和第二模拟设备30。

储气罐10用于存储目标气体，该目标气体为在常温(即温度在20℃-25℃之间)下不会与其他物质发生反应的气体。例如，该目标气体可以为氮气或二氧化碳等。

第一模拟设备20可以包括：第一盒体201，位于第一盒体201内的第一杯体202，以及与第一盒体201的第一端的端面连接的加热组件203，该第一盒体201的第一端与储气罐10连通，第一杯体202用于承载油性液体，该油性液体用于模拟堵塞物中的油污。示例的，第一杯体202放置在第一盒体201内的第一端的端面上。

第二模拟设备可以包括：第二盒体301，与第二盒体301的内壁可拆卸连接的多个托盘302，位于第二盒体301外且与第二盒体301的第一端连通的第二杯体303，以及位于第二盒体301与第二杯体303之间的阀门组件304，该第二盒体301的第一端与第一盒体201的第二端连通。每个托盘302用于承载岩石颗粒物，该岩石颗粒物用于模拟地层；第二杯体303用于承载固态粉末，该固态粉末用于模拟堵塞物中的固态粉尘。示例的，第二杯体303可以为倒置锥状结构，且该倒置锥状结构的顶端设置有用于与第二盒体301的第一端连通开孔，阀门组件304可以为单向阀，该单向阀可以防止在阀门组件304打开后，第二杯体303流出的固态粉末回流至第二杯体303内。

其中，储油罐10用于在第一杯体202承载油性液体，每个托盘302承载岩石颗粒物，第二杯体303承载固态粉末后，向第一盒体201注入目标气体。

第一模拟设备20用于在储油罐10向第一盒体201注入目标气体时，通过加热组件203对第一盒体201进行加热，以使油性液体转换为油性蒸气。

第二模拟设备30用于在加热组件203对第一盒体201进行加热时，通过阀门组件304导通第二杯体303与第二盒体301，以使目标气体、油性蒸气和固态粉末混合后进入第二盒体301内。

当需要采用图1示出的地层模拟***对在堵塞物进入地层后地层的状态进行模拟时，首先，操作人员需要将油性液体倒入第一杯体202内，将岩石颗粒物放置在每个托盘302内，将固态粉末放置在第二杯体303内；之后，通过加热组件203将第一盒体201内的温度加热并保持至待模拟的岩层温度，使得第一杯体202内的油性液体装换为油性蒸气；然后，操作人员可以打开储气罐10，以使目标气体进入第一盒体201内并与油性蒸气混合，同时，操作人员可以打开第二模拟设备30中的阀门组件304，以使目标气体和油性蒸气的混合物与固态粉末混合后进入第二盒体301内，通入目标气体一段时间后(该“一段时间”为预先确定的固定时间段，在此不做限定)，关闭储气罐10，停止注入目标气体，即完成了对进入地层的堵塞物的分布规律的模拟；最后，待第一模拟设备20和第二模拟设备30的温度冷却后，操作人员可以取出第二模拟设备30内的每个托盘302，通过观察分析每个托盘302中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律，并可以将该分布规律作为地层中的堵塞物的分布规律，从而在后续可以基于地层中的堵塞物的分布规律确定注采工艺。

需要说明的是，由于堵塞物中的油污是由注入或者采集天然气的注采设备内使用的机油、润滑油以及铅油产生的，因此，为了更准确的模拟进入地层的堵塞物的分布规律，油性液体可以为机油、润滑油以及铅油的混合物，例如，该混合物中各种油性液体的占比为：机油60％、润滑油30％以及铅油10％；在制备岩石颗粒物时，可以取样需要模拟的地层的岩石，并通过破碎机将其破碎为岩石颗粒。

还需要说明的是，通过更换油性液体内不同品质的机油、润滑油以及铅油，并对每种油性液体进行上述模拟操作，可以观察每种油性液体在托盘302中不同的分布规律，从而可以评估每种油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度，进而可以确定对地下储气库和地层的损坏程度最小的油性液体，并将该对地下储气库和地层的损坏程度最小的油性液体作为后续注采设备使用相应品质的机油、润滑油以及铅油。

综上所述，本公开实施例提供的地层模拟***，包括：储气罐、第一模拟设备和第二模拟设备。在通过该地层模拟***对进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟时，储气罐内的目标气体可以带动第一模拟设备中的油性蒸气与第二模拟设备中的固态粉末进行混合，之后，三者的混合物可以通过第二模拟设备中的第二盒体，该三者的混合物中的油性蒸气转变为油污后与固态粉末附着在第二模拟设备中的每个托盘的岩石颗粒物上，即可模拟出堵塞物进入地层后地层的状态，通过观察分析每个托盘中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律，并可以将该分布规律作为地层中的堵塞物的分布规律，从而提高了确定地层中的堵塞物的分布规律的准确性，进而有效的提高了基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性。

可选的，参加图2，图2是本公开实施例提供的另一种地层模拟***的结构示意图。地层模拟***00还可以包括：与储气罐10依次连接的减压组件40、第一阀门50以及单向阀60。该减压组件40可以包括：减压阀401和第一压力表402。在储气罐10打开之前，需要保证第一阀门50处于关闭状态；再将储气罐10打开之后，通过减压阀401降低储气罐10内的目标气体的压力，在第一压力表402检测出的压力与地层模拟***00所需的压力相同时，打开第一阀门50排出目标气体。单向阀60可以防止第一模拟设备20和第二模拟设备30内的气体回流至储气罐10内。示例的，该地层模拟***00所需的压力可以为在实际储气过程中的天然气的压力。

在本公开实施例中，由于在地层中，岩石的密度由地层从上至下逐渐增大，因此，为了能够更好的模拟地层的岩石结构，每个托盘302所承载的岩石颗粒物的密度可以沿第二盒体301的第一端至第二盒体301的第二端的方向逐渐增大。示例的，该岩石颗粒物的密度沿第二盒体301的第一端至第二盒体301的第二端的方向逐渐增大的梯度范围可以为预先设置的固定值，例如，可以将粒径在20至40目(目：用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小)的岩石颗粒物归为一个梯度，将粒径在40至70目的岩石颗粒物归为下一个梯度，依次类推即可。同时，在选取不同粒径范围内的岩石颗粒物时，可以借助对应目数的筛子对岩石颗粒物进行筛选，从而可以得到所需粒径的岩石颗粒物。

需要说明的是，每个托盘302在第二盒体301内均匀分布，每个托盘302的底部可以为网状结构，且该网状结构的网格大小与对应承载的岩石颗粒物的粒径的大小相匹配。也即是，每个托盘302中的网格状结构的网格大小需要小于对应承载岩石颗粒物的粒径的大小。

可选的，第二盒体301的侧壁的材质为透明材质，每个托盘302的侧壁的材质也为透明材质。此时，在地层模拟***00对进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟时，操作人员可以通过透明材质的第二盒体301观察到整个模拟分布的过程；而在取出每个托盘302进行观察分析时，侧壁为透明材质的每个托盘302可以使操作人员能够观察到每个托盘302中岩石颗粒物纵向的堵塞物的分布规律。从而能够更好的对每个托盘302中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律进行观察分析。

在本公开实施例中，参见图2，地层模拟***00还可以包括：第一管路70、第二管路80和第三管路90；该第一管路70的第一端与储气罐10连通，该第一管路70的第二端与第一盒体201的第一端连通；第二管路80的第一端与第一盒体201的第二端连通，该第二管路80的第二端与第二盒体301的第一端连通；第三管路90的第一端与第二杯体303连通，该第三管路90的第二端与第二管路80连通，阀门组件304位于第三管路90内。在阀门组件304处于关闭状态时，通过该阀门组件304能够避免第二杯体305中承载的固态粉末掉落至第二盒体301内；在阀门组件305处于开启状态时，能够使目标气体、油性蒸气和固态粉末混合后，进入第二盒体301内。

需要说明的是，第一盒体201与第二盒体301的两端都设置有进气孔与出气孔，第一管路70的第二端与第一盒体201的第一端的进气孔连通；第二管路80的第一端与第一盒体201的第二端的出气孔连通；第二管路80的第二端与第二盒体301的第一端的进气孔连通。

可选的，参见图2和图3，图3是本公开实施例提供的一种第一模拟设备的结构示意图。第一模拟设备20还可以包括：位于第一盒体201内的温度检测组件204；地层模拟***00还可以包括：与温度检测组件204建立有通信连接的终端100，该终端100还与加热组件203建立有通信连接，该终端100用于基于温度检测组件204检测到的第一盒体201内的温度，控制加热组件203的加热参数，以使第一盒体201内的温度提升至指定温度。示例的，该加热参数可以包括：加热时间和加热温度。此时，为了能够更准确的模拟进入地层的堵塞物的分布规律，需要将第一盒体201内的温度加热至待模拟的岩层温度，而终端100可以通过接受温度检测组件204检测到的第一盒体201内的温度信息，来控制加热组件203将第一盒体201内的温度加热至待模拟的岩层温度，从而更准确的模拟了进入地层的堵塞物的分布规律。

需要说明的是，本公开实施例中的通信连接是指通过有线网络或者无线网络建立的通信连接。当通过有线网络进行通信连接时，地层模拟***00还可以包括：用于建立终端100与第一模拟设备20之间通信连接的通信线缆110(例如，数据线)。第一模拟设备20还可以包括：位于第一盒体201上的数据接口205，第一模拟设备20中的加热组件203和温度检测组件204可以与该数据接口205连接，通信线缆110的第一端与数据接口205连接，通信线缆110的第二端与终端100连接。

可选的，该第一模拟设备20还可以包括：用于支撑第一杯体202的支架206，且该支架206为网格结构。支架206用于将第一杯体202与加热组件203隔开，从而使得在加热组件203开始加热时，第一杯体202内的油性液体能够均匀的受热挥发。而网格结构的支架206可以使目标气体进入第一盒体201内，从而与受热挥发的油性蒸气混合。

可选的，该第一模拟设备20还可以包括：与第一盒体201的第二端可拆卸连接顶盖201a，该顶盖201a应设置有密封圈，以保证第一盒体201的密闭性。在需要更换第二杯体202中的油性液体时，解除第一盒体201与顶盖207的连接关系后，即可进行对第二杯体202中的油性液体的更换。示例的，该顶盖207可以与第一盒体201螺纹连接。需要说明的是，第一盒体201的侧壁和第二端的端面的材料均为保温材料，从而提高了加热组件203的加热效率。

在本公开实施例中，参见图2和图4，图4是本公开实施例提供的一种第二模拟设备的结构示意图。第二模拟设备30还可以包括：位于第二盒体301内的第一压力检测组件306和第二压力检测组件307，该第一压力检测组件306与第二盒体301的第一端的端面连接，第二压力检测组件307与第二盒体301的第二端的端面连接，第一压力检测组件306与第二压力检测组件307均与终端100建立有通信连接。地层模拟***00还可以包括：与第二盒体301的第二端连通的第四管路120，以及与第四管路120连通的气体流速检测设备130，该气体流量检测设备130还与终端100建立有通信连接。该终端100还用于基于第一压力检测组件306检测到的压力值、第二压力检测组件307检测到的压力值和气体流速检测设备130检测到的气体流速，确定第二盒体301内的渗流率。

示例的，终端可以通过如下公式计算第二盒体301内的渗流率：

其中，k为第二盒体301内的渗流率；μ为测试温度条件下的流体粘度，其为常数；Q为气体流速；L为压力端口间的长度；w为每个托盘302的直径；Δp为压力差值。

需要说明的是，Q可通过气体流速检测设备130直接得到。L为靠近第二盒体301第一端的托盘302的顶面到靠近第二盒体301的第二端的托盘302的底面的距离。Δp为第一压力检测组件306检测的压力值减去第二压力检测组件307检测的压力值。

还需要说明的是，在将目标气体、油性蒸气和固态粉末的混合物通入第二盒体301之前，还需要计算地层模拟***00中不放置油性液体和固态粉末时，第二盒体301的渗流率；之后，再按照上述方式计算通入目标气体、油性蒸气和固态粉末的混合物后，第二盒体301的渗流率。即可得到第二盒体301模拟加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值。

需要说明的是，在第一杯体202内承载不同品质的油性液体时，在储气罐10向第一盒体201注入目标气体且加热组件203进行加热后，第二盒体301模拟加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值也不同。通过计算各种品质的油性液体对应的加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值，即可评估出每种油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度。通常情况下，加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值越小，所对应的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越低。

可选的，参见图4，第二盒体301还可以包括：与两个子盒体301a的第一端可拆卸连接的第一端盖301b，以及与两个子盒体301a的第二端可拆卸连接的第二端盖301c。示例的，第一端盖301b和第二端盖301c可以与两个子盒体301a通过螺纹实现可拆卸连接。

在本公开实施例中，参见图5，图5是本公开实施例提供的一种第二盒体的拆分示意图。第二盒体301的形状为圆柱状，该第二盒体301包括对称设置的两个子盒体301a，该两个子盒体301a的对称面平行于第二盒体301的高所在直线。在需要将第二盒体301内的每个托盘302取出观察时，操作人员可以直接打开两个子盒体301a，将每个托盘302取出，保证了在取出每个托盘302时，不会因为磕碰破坏每个托盘302内堵塞物的分布。

需要说明的是，第二盒体301在使用时需要保证密封性，因此两个子盒体301a之间，第一端盖301b与第二盒体301之间，以及第二端盖301c与第二盒体301之间均需要设置密封条，以保证第二盒体301的密封性。

在本公开实施例中，通过确定每个托盘302中岩石颗粒前后质量的变化值，可以得出岩石颗粒中含有的固态粉末和由油性蒸气转变的油污混合物的质量。在本公开实施例中，通过如下公式计算岩石颗粒中含有的固态粉末和油性蒸气混合物的质量：

w＝w₁-w₂

其中，w为岩石颗粒中含有的固态粉末和由油性蒸气转换的油污混合物的质量，w₁为通入目标气体一段时间后岩石颗粒的总质量，w₂为放入的岩石颗粒的总质量。

在本公开实施例中，沿第二盒体301的第一端至第二端的方向，托盘302中岩石颗粒前后质量的变化值越来越小，且前后质量的变化值最终会变为0。通过确定每个托盘302中岩石颗粒前后质量的变化，可以确定出固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物能够穿过托盘302的个数。

需要说明的是，在第一杯体202内承载不同品质的油性液体时，在储气罐10向第一盒体201注入目标气体且加热组件203进行加热后，第二盒体301中固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物能够穿过托盘302的个数也不同。通过计算各种品质的油性液体对应的固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物能够穿过托盘302的个数，即可评估出每种油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度。通常情况下，固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物穿过托盘302的个数越小，所对应的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越低。

结合上述的通过计算各种品质的油性液体对应的加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值，以及通过计算各种品质的油性液体对应的固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物能够穿过托盘302的个数，评估出每种油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度，列举以下三种情况：

第一种情况，当两种品质的油性液体对应的加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值相同时，观察两种品质的油性液体对应的固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物穿过托盘302的个数。若固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物穿过托盘302的个数越多，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越大；若固态粉末和由油性蒸气转换的油污混合物穿过托盘302的个数越少，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越小。

第二种情况，当两种品质的油性液体对应的固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物穿过托盘302的个数相同时，计算在两种品质的油性液体对应的加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值。若变化值越小，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越小；若变化值越大，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越大。

第三种情况，当两种品质的油性液体对应的加入堵塞物和不加堵塞物前后的渗流率的变化值相同，且对应的固态粉末和由油性蒸气转换的油污的混合物穿过托盘302的个数也相同时，通过确定两种品质的油性液体对应的每个托盘302中岩石颗粒前后质量的变化值，可以得出岩石颗粒中含有的固态粉末和由油性蒸气转变的油污的混合物的质量。若固态粉末和由油性蒸气转变的油污的混合物的质量越大，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越大；若固态粉末和由油性蒸气转变的油污的污混合物的质量越小，说明该种品质的油性液体在实际储气过程中对地下储气库和地层的损坏程度越小。

可选的，参见图2，地层模拟***00还可以包括：图像采集设备140(例如，摄像机)，该图像采集设备140用于拍摄第二盒体301，该图像采集设备140与终端100建立有通信连接。在通过地层模拟***00对进入地层的堵塞物进行模拟时，由于第二盒体301的侧壁的材质为透明材质，因此，图像采集设备140可以记录第二盒体301的整个变化过程，并将记录的影像发送给终端100，由终端进行存储。后期操作人员需要观察第二盒体301内的变化过程时，直接从终端100内打开影像即可，无需重复进行模拟操作。

示例的，参见图6，图6是本公开实施例提供的又一种地层模拟***的结构示意图。在通过该地层模拟***00对地下储气罐储气时，进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟之后，还可以通过该地层模拟***00对地下储气库输气时，进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟。此时，将第一管路70的第一端与储气罐10连通，第一管路70的第二端与第二盒体301第二端的出气孔连通，第二盒体301的第一端的进气孔与第四管路120连通，第四管路120与气体检测组件130连通。之后，打开储气罐10，使得目标气体从第二盒体301第二端进入，从第二盒体301的第一端排出，即完成了对地下储气库输气时，进入地层的堵塞物的分布规律的模拟。

当需要采用图2示出的地层模拟***对在堵塞物进入地层后地层的状态进行模拟时，首先，操作人员需要将油性液体倒入第一杯体202内，将岩石颗粒物放置在每个托盘302内，将固态粉末放置在第二杯体303内；之后，操作人员可以给终端100输入待模拟的岩石温度，终端100通过控制加热组件203将第一盒体201内的温度加热并保持至待模拟的岩层温度，使得第一杯体202内的油性液体装换为油性蒸气；然后，操作人员可以先打开图像采集设备140，再打开储气罐10，并通过减压组件40中的减压阀401将储气罐10排出的目标气体的压力降至实际储气过程中的天然气的压力后排出，以使目标气体进入第一盒体201内并与油性蒸气混合，同时，操作人员可以打开第二模拟设备30中的阀门组件304，以使目标气体和油性蒸气的混合物与固态粉末混合后进入第二盒体301内，通入目标气体一段时间后(该处的“一段时间”为预先确定的固定时间段，在此不做限定)，关闭储气罐10，停止注入目标气体，即完成了对进入地层的堵塞物的分布规律的模拟；最后，待第一模拟设备20和第二模拟设备30的温度冷却后，操作人员可以取出第二模拟设备30内的每个托盘302，通过观察分析每个托盘302中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律，并可以将该分布规律作为地层中的堵塞物的分布规律，从而在后续可以基于地层中的堵塞物的分布规律确定注采工艺。

综上所述，本公开实施例提供的地层模拟***，包括：储气罐、第一模拟设备和第二模拟设备。在通过该地层模拟***对进入地层的堵塞物的分布规律进行模拟时，储气罐内的目标气体排出，可以带动第一模拟设备中的油性蒸气与第二模拟设备中的固态粉末进行混合，之后，三者的混合物可以通过第二模拟设备中的第二盒体，该三者的混合物中的油性蒸气转变为油污后与固态粉末附着在第二模拟设备中的每个托盘的岩石颗粒物上，即可模拟出堵塞物进入地层后地层的状态，通过观察分析每个托盘中由油性蒸气转变的油污与固态粉末的混合物的分布规律，并可以将该分布规律作为地层中的堵塞物的分布规律，从而提高了确定地层中的堵塞物的分布规律的准确性，进而有效的提高了基于获取的分布规律所确定的注采工艺的可靠性。

本公开实施例还提供了一种地层模拟***的使用方法，参见图7，图7是本公开实施例提供的一种地层模拟***的使用方法流程图。该使用方法应用于图1或图2示出的地层模拟***，该地层模拟***的使用方法可以包括：

步骤701、在第一杯体承载油性液体，每个托盘承载岩石颗粒物，第二杯体承载固态粉末后，储油罐向第一盒体注入目标气体。

可选的，油性液体可以包括：润滑油、机油以及铅油的混合物。该岩石颗粒物的密度沿第二盒体的第一端至第二盒体的第二端的方向逐渐增大的梯度范围可以为预先设置的固定值，例如，可以将粒径在20至40目的岩石颗粒物归为一个梯度，将粒径在40至70目的岩石颗粒物归为下一个梯度，依次类推即可。

步骤702、第一模拟设备通过加热组件对第一盒体进行加热，以使油性液体转换为油性蒸气。

可选的，第一模拟设备通过加热组件可以将第一盒体加热至待模拟岩层温度。

步骤703、第二模拟设备通过阀门组件导通第二杯体与第二盒体，以使目标气体、油性蒸气和固态粉末混合后进入第二盒体内。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的地层模拟***中各个部件的连接关系和工作原理，可以参考前述地层模拟***的的结构的实施例中的对应内容，在此不再赘述。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本公开的可选的实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地层模拟***，其特征在于，包括：

储气罐(10)，所述储气罐(10)用于存储目标气体；

第一模拟设备(20)，包括：第一盒体(201)，位于所述第一盒体(201)内的第一杯体(202)，以及与所述第一盒体(201)的第一端的端面连接的加热组件(203)，所述第一盒体(201)的第一端与所述储气罐(10)连通，所述第一杯体(202)用于承载油性液体；

第二模拟设备(30)，包括：第二盒体(301)，与所述第二盒体(301)的内壁可拆卸连接的多个托盘(302)，位于所述第二盒体(301)外且与所述第二盒体(301)的第一端连通的第二杯体(303)，以及位于所述第二盒体(301)与所述第二杯体(303)之间的阀门组件(304)，所述第二盒体(301)的第一端与所述第一盒体(201)的第二端连通，每个所述托盘(302)用于承载岩石颗粒物，所述第二杯体(303)用于承载固态粉末；

其中，所述储油罐(10)用于在所述第一杯体(202)承载所述油性液体，每个所述托盘(302)承载所述岩石颗粒物，所述第二杯体(303)承载所述固态粉末后，向所述第一盒体(201)注入所述目标气体；

所述第一模拟设备(20)用于在所述储油罐(10)向所述第一盒体(201)注入所述目标气体时，通过所述加热组件(203)对所述第一盒体(201)进行加热，以使所述油性液体转换为油性蒸气；

所述第二模拟设备(30)用于在所述加热组件(203)对所述第一盒体(201)进行加热时，通过所述阀门组件(304)导通所述第二杯体(303)与所述第二盒体(301)，以使所述目标气体、所述油性蒸气和所述固态粉末混合后进入所述第二盒体(301)内。

2.根据权利要求1所述的地层模拟***，其特征在于，

每个所述托盘(302)所承载的岩石颗粒物的密度沿所述第二盒体(301)的第一端至所述第二盒体(301)的第二端的方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的地层模拟***，其特征在于，

所述第二盒体(301)的侧壁的材质为透明材质，每个所述托盘(302)的侧壁的材质为透明材质。

4.根据权利要求1所述的地层模拟***，其特征在于，

所述地层模拟***(00)还包括：第一管路(70)、第二管路(80)和第三管路(90)；

所述第一管路(70)的第一端与所述储气罐(10)连通，所述第一管路(70)的第二端与所述第一盒体(201)的第一端连通；

所述第二管路(80)的第一端与所述第一盒体(201)的第二端连通，所述第二管路(80)的第二端与所述第二盒体(301)的第一端连通；

所述第三管路(90)的第一端与所述第二杯体(303)连通，所述第三管路(90)的第二端与所述第二管路(80)连通，所述阀门组件(304)位于所述第三管路(90)内。

5.根据权利要求1至4任一所述的地层模拟***，其特征在于，

所述第一模拟设备(20)还包括：位于所述第一盒体(201)内的温度检测组件(204)；

所述地层模拟***(00)还包括：与所述温度检测组件(204)建立有通信连接的终端(100)，所述终端(100)还与所述加热组件(203)建立有通信连接，所述终端(100)用于基于所述温度检测组件(204)检测到的所述第一盒体(201)内的温度，控制所述加热组件(203)的加热参数，以使所述第一盒体(201)内的温度提升至指定温度。

6.根据权利要求5所述的地层模拟***，其特征在于，

所述第二模拟设备(30)还包括：位于所述第二盒体(301)内的第一压力检测组件(306)和第二压力检测组件(307)，所述第一压力检测组件(306)与所述第二盒体(301)的第一端的端面连接，所述第二压力检测组件(307)与所述第二盒体(301)的第二端的端面连接，所述第一压力检测组件(306)与所述第二压力检测组件(307)均与所述终端(100)建立有通信连接；

所述地层模拟***(00)还包括：与所述第二盒体(301)的第二端连通的第四管路(120)，以及与所述第四管路(120)连通的气体流速检测设备(130)，所述气体流量检测设备(130)还与所述终端(100)建立有通信连接；

所述终端(100)还用于基于所述第一压力检测组件(306)检测到的压力值、第二压力检测组件(307)检测到的压力值和所述气体流速检测设备(130)检测到的气体流速，确定所述第二盒体(301)内的渗流率。

7.根据权利要求5所述的地层模拟***，其特征在于，

所述地层模拟***(00)还包括：图像采集设备(140)，所述图像采集设备(140)用于拍摄所述第二盒体(301)，所述图像采集设备(140)与所述终端(100)建立有通信连接。

8.根据权利要求1至4任一所述的地层模拟***，其特征在于，

所述第二盒体(301)的形状为圆柱状，所述第二盒体(301)包括对称设置的两个子盒体(301a)，所述两个子盒体(301a)的对称面平行于所述第二盒体(301)的高所在直线。

9.根据权利要求8所述的地层模拟***，其特征在于，

所述第二盒体(301)还包括：与所述两个子盒体(301a)的第一端可拆卸连接的第一端盖(301b)，以及与所述两个子盒体(301a)的第二端可拆卸连接的第二端盖(301c)。

10.一种地层模拟***的使用方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一所述的地层模拟***，所述方法包括：

在所述第一杯体承载所述油性液体，每个所述托盘承载所述岩石颗粒物，所述第二杯体承载所述固态粉末后，所述储油罐向所述第一盒体注入所述目标气体；

所述第一模拟设备通过所述加热组件对所述第一盒体进行加热，以使所述油性液体转换为油性蒸气；

所述第二模拟设备通过所述阀门组件导通所述第二杯体与所述第二盒体，以使所述目标气体、所述油性蒸气和所述固态粉末混合后进入所述第二盒体内。

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