CN205230475U - 不整合超覆油气藏物理模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，包括地层箱体、位于地层箱体下方的不整合舱体和位于地层箱体上方的顶板；所述地层箱体包括多层独立的模拟室，下层模拟室的长度小于上层模拟室的长度，每层模拟室均与不整合舱体接触连接；每层模拟室与不整合舱体接触的侧板以及不整合舱体的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入***连接的注油孔；不整合舱体内设有多个渗透性挡板，渗透性挡板将不整合舱体分割成与模拟室数量相同的舱体单元，且模拟室与舱体单元一一对应。本实用新型以实现模拟在不整合面超覆下的地层中油气运聚过程，分析不整合超覆油气藏形成机制及控制因素，深化对地层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。

Description

不整合超覆油气藏物理模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及油气运移与聚集的实验装置及实验方法，具体地说，涉及一种不整合超覆油气藏形成机制的物理模拟装置，通过改变地层不整合面倾角及岩性对油气的封堵性程度，从而示踪超覆地层不整合面对油气运聚的控制作用。

背景技术

地壳差异升降运动常引起水体的进退，在剖面上表现为地层的“超覆”和“退覆”。当水体渐进时，沉积范围逐渐扩大，较新沉积层覆盖在较老的沉积层之上，并向陆地方向扩展，与更老的地层侵蚀面以不整合相接触时就形成了地层超覆。在水体渐进时，水盆逐渐扩大，沿着沉积拗陷边缘的侵蚀面沉积了储集性能较好的水进砂体或底砾岩，随着水盆继续扩大，水体加深，在砂层之上超覆沉积了渗透性差的泥岩，泥岩往往含有有机质，既可作为良好的生油岩，同时又可作为良好的盖层，因此便形成了地层超覆型圈闭。多次的水退水进变化，便可形成旋回式和侧变式的生储盖组合。油气生成后，就近运移或沿不整合面运移至地层超覆圈闭中聚集起来，形成地层超覆油气藏。

不整合面是含油气盆地油气藏的一种重要主控因素，不整合面超覆油气藏是地层油气藏形成的一种成因类型。超覆型不整合面与油气成藏作用密切相关，一方面可以作为遮挡体对油气起着封闭作用，另一方面又可以作为运移主通道进行输导油气。以准噶尔盆地为例，例如塔里木盆地轮南油田、塔中101东河砂岩油藏，均属于此种类型的油气藏。准噶尔盆地形成的超覆不整合油气藏集中分布于西北缘斜坡区，由于湖平面多期次的上升与下降，导致水进砂体在垂向上相互叠置，构成多套含油层系，形成的油气藏规模也较大，典型的有五区南油田。在我国东部含油气盆地斜坡区也广泛发育着超覆不整合油气藏，如黄骅坳陷埕北断坡张东构造沙三段油气藏，济阳坳陷惠民凹陷中央***带馆陶组底部砂体油气藏等。

不整合面对油气聚集成藏既有建设性作用，又有破坏性作用。建设性作用主要有：①为油气运移提供良好的通道；②改善了不整合面下储集层或储集体的储集性能，造就了不整合面上水进砂体或底砾岩储集体；③不整合面上、下发育大量的不整合圈闭；④为烃源岩二次生油气提供必需的条件。破坏性作用表现为对先成油气藏的破坏，主要是对盖层的破坏使油气大量散失，即使是部分破坏，原油也将受到不同程度的氧化、水洗，使轻质组分逸散，重质组分留下，形成稠油或沥青。此外，不整合面与通入古地表断裂结合会使油气沿不整合面、断裂面运移到地表逸散，使油气藏遭到一定程度的破坏。

专利号为201210408379.0的中国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。该发明主要用于揭示不整合结构体油气运移优势方向，不能反映不整合超覆油气藏的结构特征和控藏机理。

申请号为201510716261.8的中国专利申请公开了一种不整合遮挡油气藏物理模拟实验装置及实验方法，所述实验装置包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体和位于地层箱体上方的不整合舱体，地层箱体与不整合舱体的侧面连接有断裂带箱体，断裂带箱体上的注油孔和出油孔分别连接流体注入***和流体输出***。该发明模拟在不整合面遮挡下的油气运聚过程，分析地层不整合遮挡油气藏形成机制及控制因素。不整合遮挡油气藏和不整合超覆油气藏是两种不同性质和特征的地层油气藏，因此该申请专利与本发明有着本质的不同。

现有的油气运聚机理物理模拟大多是在一个大的沙箱内进行，通过在沙箱内构置不同地质模型，来模拟或验证某个地区的油气运移聚集规律，尚未发现有针对不整合面超覆油气藏而设计的实验装置和实验方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，基于超覆型不整合面对油气运聚的影响，提供了一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，以实现模拟在不整合面超覆下的地层中油气运聚过程，分析不整合超覆油气藏形成机制及控制因素，深化对地层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，同时也可很好地为实验教学服务。

根据本实用新型一实施例，提供了一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体、位于地层箱体下方的不整合舱体和位于地层箱体上方的顶板；所述地层箱体包括多层独立的模拟室，下层模拟室的长度小于上层模拟室的长度，每层模拟室均与不整合舱体接触连接；每层模拟室与不整合舱体接触的侧板以及不整合舱体的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入***连接的注油孔；所述不整合舱体内设有多个渗透性挡板，所述渗透性挡板将不整合舱体分割成与模拟室数量相同的舱体单元，且模拟室与舱体单元一一对应。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述地层箱体包括三层独立的抽屉式模拟室，相邻模拟室之间设有滑道，当需要装砂时，模拟室可以沿滑道自由拉出。地层箱体设计为三层模拟室，可以充填300-1000微米粒径的石英砂，代表中砂-砾岩的范围，可以较大地满足岩性组合差异性搭配的需要。所述不整合舱体设有两个渗透性挡板，将不整合舱体分割为三个舱体单元，用以模拟不整合结构侧向上的差异性。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室与不整合舱体接触的侧板均为带有微孔的玻璃板，其余各板均为无孔玻璃板，可以保证每层模拟室的油气运聚是独立的，彼此之间不受影响；侧板上微孔的孔径为200-300微米，该孔径对粒径在200微米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与不整合舱体接触的侧板向不整合舱体流通，此时可以检测不整合舱体对油气运聚的封堵作用。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，在每层模拟室与不整合舱体接触的顶部均设有流体采集孔。在实验过程中，可以打开流体采集孔，采集流体进行检测分析，通过比较流体的地球化学参数特征，来对比分析不同地层单元油气运聚机制的差异。譬如说，对采集到油样的分子生物标志物进行分析，可以研究原油运移过程中的地质色层效应，从而深化地层油藏形成机制的认识。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室的侧面均设有内凹型把手，把手的设计，可以便于模拟室的安装与拆卸。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均为起伏弯曲的曲面结构，以模拟地下地层的实际形态。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体包括舱体和与舱体连接的舱盖，舱体上设有插装渗透性挡板的插槽，舱盖的顶部设有开关旋钮。舱盖通过设置在其顶部的开关旋钮控制，打开开关旋钮时，舱盖可以围绕舱盖旋转轴自由打开，以方便填砂等试验过程的需要。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体的顶板为带有微孔的玻璃板，微孔的孔径设计为200-300微米，流体可以自由渗入，其余侧板均为无孔玻璃板，流体不能渗入。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述实验装置还包括底座和支架，支架固定安装于底座的一端，不整合舱体安装于支架和底座上。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述支架包括安装于底座上的可伸缩性支撑杆和位于可伸缩性支撑杆顶部的软橡皮护垫，软橡皮护垫与不整合舱体连接。通过设置在可伸缩性支撑杆上的控制旋钮调节可伸缩性支撑杆的高度，使地层油气藏模拟器的倾角可变，用以模拟地层产状对油气聚集效率的影响。

为保证实验过程中的可视化，在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述不整合舱体、每层模拟室和顶板均由全透明的玻璃组成，可以承受高达10MPa的工作压力。

在根据本实用新型上述实施例所述的实验装置中，所述流体注入***包括一端与注油孔连接的输油软管以及依次安装在输油软管上的压力表、稳压阀和流量仪，输油软管的另一端连接有输油桶，输油桶连接有压力泵。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表和流量仪对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。

本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型实验装置设计多层模拟室的地层结构物理模型，可以充填不同岩性和胶结程度的物质，以模拟地层箱体内部结构的非均质性和对油气运移的影响，从而模拟在不整合超覆下不同沉积环境下沉积物物性差异对原油聚集效率的影响；设计不整合舱体，通过渗透性挡板将不整合舱体分割为与模拟室数量相同的舱体单元，可以充填不同的岩性，用以模拟超覆不整合面侧向岩性差异时，对油气聚集的影响，从而模拟不整合面地层岩性和物性对油气运聚的控制作用，以及研究不整合超覆油藏物性封闭下限的问题；本实用新型实验装置操作方便、灵便轻巧，能够多角度、多因素展现地层油气藏形成机理，为含油气盆地的油气勘探提供依据，能够很好的为本科生和研究生等提供实验教学服务。(2)本实用新型实验装置每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均设计为起伏弯曲的曲面结构，用以模拟地下地层的实际形态，可以更接近地下真实状况。(3)本实用新型模拟装置能够模拟不整合体的立体空间结构，改变了传统上将不整合面描述为线状或面状结构存在的不能有效模拟不整合面对油气运聚影响的问题。(4)本实用新型实验装置还设计有底座和支架，通过底座和支架使得底层油气藏模拟器倾角可变，能够探讨地层箱体产状(即倾角)对油气聚集效率的影响。(5)本实用新型实验方法在实验过程中可以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、流速对油气运聚的影响。(6)本实用新型实验装置在外观上为360度全透明设计，实时三维观察油气在不整合面超覆油藏的形成过程和控制因素，实现三维可视化。

附图说明

附图1为本实用新型实施例1中不整合超覆油气藏物理模拟实验装置的结构图。

附图2为本实用新型实施例地层油气藏模拟器的结构示意图。

附图3为本实用新型实施例模拟室Ⅰ的结构示意图。

附图4为本实用新型实施例模拟室Ⅱ的结构示意图。

附图5为本实用新型实施例模拟室Ⅲ的结构示意图。

附图6为本实用新型实施例不整合舱体关闭状态的结构示意图。

附图7为本实用新型实施例不整合舱体打开状态的结构示意图。

附图8为本实用新型实施例2中不整合超覆油气藏物理模拟实验装置的结构图。

附图9为本实用新型实施例2中支架和底座的结构示意图。

附图10为本实用新型实施例3中不整合超覆油气藏物理模拟实验模型图。

附图11为本实用新型实施例4中不整合超覆油气藏物理模拟实验模型图。

附图12为本实用新型实施例5中不整合超覆油气藏物理模拟实验模型图。

附图13为本实用新型实施例6中不整合超覆油气藏物理模拟实验模型图。

附图14为本实用新型实施例7中不整合超覆油气藏物理模拟实验模型图。

图中，1、地层箱体，2、不整合舱体，3、顶板，4、注油孔，5、输油软管，6、压力表，7、稳压阀，8、流量仪，9、输油桶，10、压力泵，11、模拟室Ⅰ，12、模拟室Ⅱ，13、模拟室Ⅲ，14、渗透性挡板，15、舱体单元Ⅰ，16、舱体单元Ⅱ，17、舱体单元Ⅲ，18、滑道，19、流体采集孔，20、把手，21、舱体，22、舱盖，23、开关旋钮，24、底座，25、支架，26、可伸缩支撑杆，27、软橡皮护垫，28、控制旋钮，A、180微米粒径石英砂，B、270微米粒径石英砂，C、325微米粒径石英砂，D、380微米粒径石英砂，E、425微米粒径石英砂，F、550微米粒径石英砂，G、830微米粒径石英砂。

具体实施方式

以下结合附图及几个实施例对本实用新型的实验装置及实验方法进行进一步的说明。

实施例1：如图1所示，一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体1、位于地层箱体1下方的不整合舱体2和位于地层箱体1上方的顶板3；所述地层箱体1包括三层独立的模拟室，分别为模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ13，模拟室Ⅰ11的长度大于模拟室Ⅱ12的长度，模拟室Ⅱ12的长度大于模拟室Ⅲ13的长度，模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ12均与不整合舱体2接触连接；每层模拟室与不整合舱体2接触的侧板以及不整合舱体2的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入***连接的注油孔4；所述不整合舱体2内设有两个渗透性挡板14，所述渗透性挡板14将不整合舱体分割成三个舱体单元，分别为舱体单元Ⅰ15、舱体单元Ⅱ16、舱体单元Ⅲ17，且模拟室与舱体单元一一对应。地层箱体设计三层模拟室，可以充填300-1000微米粒径的石英砂，代表中砂-砾岩的范围，可以较大地满足岩性组合差异性搭配的需要。所述不整合舱体通过两个渗透性挡板将不整合舱体分割为三个舱体单元，用以模拟不整合结构侧向上的差异性。

在本实施例中，如图2所示，所述模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ13均为抽屉式模拟室，相邻模拟室之间设有滑道18，当需要装砂时，模拟室可以沿滑道自由拉出。

在实施例中，每层模拟室与不整合舱体接触的侧板均为带有微孔的玻璃板，其余各板均为无孔玻璃板，可以保证每层模拟室的油气运聚是独立的，彼此之间不受影响；侧板上微孔的孔径为200-300微米，该孔径对粒径在200微米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与不整合舱体接触的侧板向不整合舱体流通，此时可以检测不整合舱体对油气运聚的封堵作用。

在本实施例中，如图2至5所示，在每层模拟室与不整合舱体接触的顶部均设有流体采集孔19。在实验过程中，可以打开流体采集孔，采集流体进行检测分析，通过比较流体的地球化学参数特征，来对比分析不同地层单元油气运聚机制的差异。譬如说，对采集到油样的分子生物标志物进行分析，可以研究原油运移过程中的地质色层效应，从而深化地层油藏形成机制的认识。

在本实施例中，如图2至5所示，每层模拟室的侧面均设有内凹型把手20，把手的设计，可以便于模拟室的安装与拆卸。

在本实施例中，每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均为起伏弯曲的曲面结构，以模拟地下地层的实际形态。

在本实施例中，如图7所示，所述不整合舱体包括舱体21和与舱体21连接的舱盖22，舱体21上设有插装渗透性挡板14的插槽，舱盖22的顶部设有开关旋钮23。舱体内可以充填不同粒径的石英砂，以模拟不整合面风化后的岩性层；舱盖通过设置在其顶部的开关旋钮控制，打开开关旋钮时，舱盖可以围绕舱盖旋转轴自由打开，以方便填砂等试验过程的需要。舱体的两侧分别设有3个螺栓，舱体通过螺栓与其上方的地层箱体固定。

在本实施例中，所述不整合舱体的顶板为带有微孔的玻璃板，微孔的孔径设计为200-300微米，流体可以自由渗入，其余侧板均为无孔玻璃板，流体不能渗入。

为保证实验过程中的可视化，在本实施例中，所述不整合舱体、每层模拟室和顶板均由全透明的玻璃组成，可以承受高达10MPa的工作压力。

本实施例中，如图1所示，所述流体注入***包括一端与注油孔4连接的输油软管5以及依次安装在输油软管5上的压力表6、稳压阀7和流量仪8，输油软管5的另一端连接有输油桶9，输油桶9连接有压力泵10。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表和流量仪对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。

通过本实施例实验装置进行实验，不仅能够观察在地层油气藏模拟器不同部位的油气运聚过程，还可以对进入地层油气藏模拟器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。

实施例2：如图8所示，一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体1、位于地层箱体1下方的不整合舱体2和位于地层箱体1上方的顶板3；所述地层箱体1包括三层独立的模拟室，分别为模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ13，模拟室Ⅰ11的长度大于模拟室Ⅱ12的长度，模拟室Ⅱ12的长度大于模拟室Ⅲ13的长度，模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ12均与不整合舱体2接触连接；每层模拟室与不整合舱体2接触的侧板以及不整合舱体2的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入***连接的注油孔4；所述不整合舱体2内设有两个渗透性挡板14，所述渗透性挡板14将不整合舱体分割成三个舱体单元，分别为舱体单元Ⅰ15、舱体单元Ⅱ16、舱体单元Ⅲ17，且模拟室与舱体单元一一对应；所述实验装置还包括底座24和支架25，支架25固定安装于底座24的一端，不整合舱体2安装于支架25和底座24上。地层箱体设计三层模拟室，可以充填300-1000微米粒径的石英砂，代表中砂-砾岩的范围，可以较大地满足岩性组合差异性搭配的需要。所述不整合舱体通过两个渗透性挡板将不整合舱体分割为三个舱体单元，用以模拟不整合结构侧向上的差异性。

在本实施例中，如图8所示，所述支架25包括安装于底座24上的可伸缩性支撑杆26和位于可伸缩性支撑杆26顶部的软橡皮护垫27，软橡皮护垫27与不整合舱体2连接。通过设置在可伸缩性支撑杆26上的控制旋钮28调节可伸缩性支撑杆26的高度，使地层油气藏模拟器的倾角可变，用以模拟地层产状对油气聚集效率的影响。

在本实施例中，如图2所示，所述模拟室Ⅰ11、模拟室Ⅱ12、模拟室Ⅲ13均为抽屉式模拟室，相邻模拟室之间设有滑道18，当需要装砂时，模拟室可以沿滑道自由拉出。

在实施例中，每层模拟室与不整合舱体接触的侧板均为带有微孔的玻璃板，其余各板均为无孔玻璃板，可以保证每层模拟室的油气运聚是独立的，彼此之间不受影响；侧板上微孔的孔径为200-300微米，该孔径对粒径在200微米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与不整合舱体接触的侧板向不整合舱体流通，此时可以检测不整合舱体对油气运聚的封堵作用。

在本实施例中，如图2至5所示，在每层模拟室与不整合舱体接触的顶部均设有流体采集孔19。在实验过程中，可以打开流体采集孔，采集流体进行检测分析，通过比较流体的地球化学参数特征，来对比分析不同地层单元油气运聚机制的差异。譬如说，对采集到油样的分子生物标志物进行分析，可以研究原油运移过程中的地质色层效应，从而深化地层油藏形成机制的认识。

在本实施例中，如图2至5所示，每层模拟室的侧面均设有内凹型把手20，把手的设计，可以便于模拟室的安装与拆卸。

在本实施例中，每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均为起伏弯曲的曲面结构，以模拟地下地层的实际形态。

在本实施例中，如图7所示，所述不整合舱体包括舱体21和与舱体21连接的舱盖22，舱体21上设有插装渗透性挡板14的插槽，舱盖22的顶部设有开关旋钮23。舱体内可以充填不同粒径的石英砂，以模拟不整合面风化后的岩性层；舱盖通过设置在其顶部的开关旋钮控制，打开开关旋钮时，舱盖可以围绕舱盖旋转轴自由打开，以方便填砂等试验过程的需要。舱体的两侧分别设有3个螺栓，舱体通过螺栓与其上方的地层箱体固定。

在本实施例中，所述不整合舱体的顶板为带有微孔的玻璃板，微孔的孔径设计为200-300微米，流体可以自由渗入，其余侧板均为无孔玻璃板，流体不能渗入。

为保证实验过程中的可视化，在本实施例中，所述不整合舱体、每层模拟室和顶板均由全透明的玻璃组成，可以承受高达10MPa的工作压力。

本实施例中，如图1所示，所述流体注入***包括一端与注油孔4连接的输油软管5以及依次安装在输油软管5上的压力表6、稳压阀7和流量仪8，输油软管5的另一端连接有输油桶9，输油桶9连接有压力泵10。多个压力阀门的控制可实现对压力的控制，压力表和流量仪对注入流体的强度起监测作用。模拟实验时，可以通过进口压力的大小，考察进口压力对油气运聚的控制作用。

通过本实施例进行实验，不仅能够观察在地层油气藏模拟器不同部位的油气运聚过程，还可以对进入地层油气藏模拟器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。

以模拟地层倾角为30度的地层不整合面超覆油气藏为例采用本实施例中的实验装置进行实验。实验时，按照如图10所示的不整合超覆油气藏物理模拟实验模型对地层油气藏模拟器进行配置，图10所示模型中不同隔间充填不同粒度的石英砂，以代表沉积和胶结等地质作用的差异。在实验过程中，模拟室Ⅰ内填充380微米粒径石英砂做中砂岩，模拟室Ⅱ内填充550微米粒径石英砂做粗砂岩，模拟室Ⅲ内填充830微米粒径石英砂作为砾岩，构成从下向上为砾岩-粗砂岩-中砂岩的正向沉积序列；不整合舱体的三个舱体单元内均充填180微米粒径石英砂代表风化粘土层中的泥岩。实验中采用染成红色的煤油代替原油。

其具体实验步骤如下：

(1)准备模拟材料，检测模拟装置，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)将不整合舱体从地层箱体的底部卸下。

(3)将模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别从地层箱体中的滑道上抽拉出来，模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别填充380微米粒径石英砂、550微米粒径石英砂、830微米粒径石英砂，充填好实验要求粒径的石英砂后，进行压实，然后闭合，推到原来位置。

(4)通过开关旋钮打开不整合舱体的舱盖，充填180微米粒径的石英砂后，进行压实，然后关闭不整合舱体的舱盖，扣好开关旋钮。

(5)将地层箱体与不整合舱体和顶板连接固定；调整支架的高度，使地层倾角为30度，将装配好的地层油气藏模拟器放置于支架和底座上，用螺栓将地层油气藏模拟器与底座固定。

(6)按照图8配置好流体注入***，将流体注入***的输油软管与注油孔连接。

(7)按照实验要求调节注入压力为5MPa，设定注入速率为5-10ml/min，开始从注油孔注入带染成红色的煤油。

(8)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从三层模拟室的流体采集口采集油样。

(9)达到实验要求后，停止物理模拟实验。

(10)对采集到的产物进行地球化学检测。

(11)结合实验观察，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。

由于地层不整合舱体的三个舱体单元都充填了粒径为180微米粒径石英砂，均具有很好的封堵性，最终都形成了良好的石油聚集现象。地层模拟室Ⅲ中的石英砂粒径粗，流体渗透率高，油的运移具有相对高的速率，地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅰ的油运移速率依次减小。

以模拟地层倾角为30度的地层不整合面超覆油气藏为例采用本实施例中的实验装置进行实验。实验时，按照如图11所示的不整合超覆油气藏物理模拟实验模型对地层油气藏模拟器进行配置，图11所示模型中不同隔间充填不同粒度的石英砂，以代表沉积和胶结等地质作用的差异。在实验过程中，模拟室Ⅰ内填充830微米粒径石英砂做砾岩，模拟室Ⅱ内填充550微米粒径石英砂做粗砂岩，模拟室Ⅲ内填充380微米粒径石英砂作为中砂岩，构成从下向上为中砂岩-粗砂岩-砾岩的反向沉积序列；不整合舱体的三个舱体单元内均充填180微米粒径石英砂代表风化粘土层中的泥岩。实验中采用染成红色的煤油代替原油。

其具体实验步骤如下：

(1)准备模拟材料，检测模拟装置，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)将不整合舱体从地层箱体的底部卸下。

(3)将模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别从地层箱体中的滑道上抽拉出来，模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别填充830微米粒径石英砂、550微米粒径石英砂、380微米粒径石英砂，充填好实验要求粒径的石英砂后，进行压实，然后闭合，推到原来位置。

(4)通过开关旋钮打开不整合舱体的舱盖，充填180微米粒径的石英砂后，进行压实，然后关闭不整合舱体的舱盖，扣好开关旋钮。

(5)将地层箱体与不整合舱体和顶板连接固定；调整支架的高度，使地层倾角为30度，将装配好的地层油气藏模拟器放置于支架和底座上，用螺栓将地层油气藏模拟器与底座固定。

(6)按照图8配置好流体注入***，将流体注入***的输油软管与注油孔连接。

(7)按照实验要求调节注入压力为5MPa，设定注入速率为5-10ml/min，开始从注油孔注入带染成红色的煤油。

(8)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从三层模拟室的流体采集口采集油样。

(9)达到实验要求后，停止物理模拟实验。

(10)对采集到的产物进行地球化学检测。

(11)结合实验观察，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。

由于地层模拟室Ⅰ、地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅲ的岩性配置发生变化，因此形成了不同的油气运移、聚集现象。与实施例3相比，在本实施例试验中，地层模拟室Ⅰ的渗透率最大，而地层模拟室Ⅲ的渗透率最低，因此油以相对较快的速率向地层模拟室Ⅰ运移，地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅲ油运移速率依次减小。与实施例3相似，不整合舱体三个舱室均具有很好的封堵性，最终三个模拟室都形成了良好的石油聚集现象。

以模拟地层倾角为30度的地层不整合面为例采用本实施例中的实验装置进行实验。实验时，按照如图12所示的不整合超覆油气藏物理模拟实验模型对地层油气藏模拟器进行配置，图12所示模型中不同隔间充填不同粒度的石英砂，以代表沉积和胶结等地质作用的差异。在实验过程中，模拟室Ⅰ内填充380微米粒径石英砂做中砂岩，模拟室Ⅱ内填充550微米粒径石英砂做粗砂岩，模拟室Ⅲ内填充830微米粒径石英砂作为砾岩，构成从下向上为砾岩-粗砂岩-中砂岩的正向沉积序列；不整合舱体的三个舱体单元内均充填325微米粒径石英砂代表不整合风化淋滤层中的砂岩。实验中采用染成红色的煤油代替原油。

其具体实验步骤如下：

(1)准备模拟材料，检测模拟装置，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)将不整合舱体从地层箱体的底部卸下。

(3)将模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别从地层箱体中的滑道上抽拉出来，模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别填充380微米粒径石英砂、550微米粒径石英砂、830微米粒径石英砂，充填好实验要求粒径的石英砂后，进行压实，然后闭合，推到原来位置。

(4)通过开关旋钮打开不整合舱体的舱盖，充填325微米粒径的石英砂后，进行压实，然后关闭不整合舱体的舱盖，扣好开关旋钮。

(5)将地层箱体与不整合舱体和顶板连接固定；调整支架的高度，使地层倾角为30度，将装配好的地层油气藏模拟器放置于支架和底座上，用螺栓将地层油气藏模拟器与底座固定。

(6)按照图8配置好流体注入***，将流体注入***的输油软管与注油孔连接。

(7)按照实验要求调节注入压力为5MPa，设定注入速率为5-10ml/min，开始从注油孔注入带染成红色的煤油。

(8)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从三层模拟室的流体采集口采集油样。

(9)达到实验要求后，停止物理模拟实验。

(10)对采集到的产物进行地球化学检测。

(11)结合实验观察，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。

由于地层不整合舱体的三个舱体单元都充填了粒径为325微米粒径石英砂，由于粒径较粗，封堵性不好，因此可以观察到油缓慢渗漏进入不整合舱体，然后沿舱体不整合舱体向上运移的现象。地层模拟室Ⅲ中石英砂粒径粗，流体渗透率高，油的运移具有相对高的速率，地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅰ油运移速率依次减小。由于地层三个模拟室石英砂的粒径都比不整合舱体石英砂粒径粗，油在地层模拟室的运移速率较不整合舱体内高，因此也能形成一定的油聚集现象。

以模拟地层倾角为30度的地层不整合面为例采用本实施例中的实验装置进行实验。实验时，按照如图13所示的不整合超覆油气藏物理模拟实验模型对地层油气藏模拟器进行配置，图13所示模型中不同隔间充填不同粒度的石英砂，以代表沉积和胶结等地质作用的差异。在实验过程中，模拟室Ⅰ内填充380微米粒径石英砂做中砂岩，模拟室Ⅱ内填充550微米粒径石英砂做粗砂岩，模拟室Ⅲ内填充830微米粒径石英砂作为砾岩，构成从下向上为砾岩-粗砂岩-中砂岩的正向沉积序列；舱体单元Ⅰ充填180微米粒径石英砂，舱体单元Ⅱ充填270微米粒径石英砂，舱体单元Ⅲ充填425微米粒径石英砂，代表不整合侧向风化淋滤作用的差异形成的不同岩性。实验中采用染成红色的煤油代替原油。

其具体实验步骤如下：

(1)准备模拟材料，检测模拟装置，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)将不整合舱体从地层箱体的底部卸下。

(3)将模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别从地层箱体中的滑道上抽拉出来，模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别填充380微米粒径石英砂、550微米粒径石英砂、830微米粒径石英砂，充填好实验要求粒径的石英砂后，进行压实，然后闭合，推到原来位置。

(4)通过开关旋钮打开不整合舱体的舱盖，舱体单元Ⅰ充填180微米粒径石英砂，舱体单元Ⅱ充填270微米粒径石英砂，舱体单元Ⅲ充填425微米粒径石英砂，不同舱体单元用渗透性挡板遮挡，充填石英砂后，进行压实，然后关闭不整合舱体的舱盖，扣好开关旋钮。

(5)将地层箱体与不整合舱体和顶板连接固定；调整支架的高度，使地层倾角为30度，将装配好的地层油气藏模拟器放置于支架和底座上，用螺栓将地层油气藏模拟器与底座固定。

(6)按照图8配置好流体注入***，将流体注入***的输油软管与注油孔连接。

(7)按照实验要求调节注入压力为5MPa，设定注入速率为5-10ml/min，开始从注油孔注入带染成红色的煤油。

(8)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从三层模拟室的流体采集口采集油样。

(9)达到实验要求后，停止物理模拟实验。

(10)对采集到的产物进行地球化学检测。

(11)结合实验观察，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。

由于地层不整合舱体的三个舱体单元分别充填了粒径为180、270和425微米粒径的石英砂，由于石英砂粒径不同，表现出不同的封堵性。舱体单元Ⅲ石英砂粒径最粗，封堵性最差，油在地层模拟室Ⅲ中以相对较快的速率向不整合舱体单元Ⅲ渗漏，地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅰ油向不整合舱室渗漏的速率依次减弱。同时，油在舱体单元Ⅲ内向上运移的速率最快最大，舱体单元Ⅱ和舱体单元Ⅰ内油运移的速率依次减弱。在三个地层模拟室内，地层模拟室Ⅲ内油的运移速率最高，地层模拟室Ⅱ和地层模拟室Ⅰ油运移速率依次减小。

以模拟地层倾角为10度的地层不整合面为例采用本实施例中的实验装置进行实验。实验时，按照如图14所示的不整合超覆油气藏物理模拟实验模型对地层油气藏模拟器进行配置，图14所示模型中不同隔间充填不同粒度的石英砂，以代表沉积和胶结等地质作用的差异。在实验过程中，模拟室Ⅰ内填充380微米粒径石英砂做中砂岩，模拟室Ⅱ内填充550微米粒径石英砂做粗砂岩，模拟室Ⅲ内填充830微米粒径石英砂作为砾岩，构成从下向上为砾岩-粗砂岩-中砂岩的正向沉积序列；不整合舱体的三个舱体单元内均充填180微米粒径石英砂代表不整合风化粘土层中的泥岩。实验中采用染成红色的煤油代替原油。

其具体实验步骤如下：

(1)准备模拟材料，检测模拟装置，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)将不整合舱体从地层箱体的底部卸下。

(3)将模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别从地层箱体中的滑道上抽拉出来，模拟室Ⅰ、模拟室Ⅱ和模拟室Ⅲ分别填充380微米粒径石英砂、550微米粒径石英砂、830微米粒径石英砂，充填好实验要求粒径的石英砂后，进行压实，然后闭合，推到原来位置。

(4)通过开关旋钮打开不整合舱体的舱盖，充填180微米粒径的石英砂后，进行压实，然后关闭不整合舱体的舱盖，扣好开关旋钮。

(5)将地层箱体与不整合舱体和顶板连接固定；调整支架的高度，使地层倾角为10度，将装配好的地层油气藏模拟器放置于支架和底座上，用螺栓将地层油气藏模拟器与底座固定。

(6)按照图8配置好流体注入***，将流体注入***的输油软管与注油孔连接。

(7)按照实验要求调节注入压力为5MPa，设定注入速率为5-10ml/min，开始从注油孔注入带染成红色的煤油。

(8)实验过程中观察原油运聚现象，并实时照相或录像，从三层模拟室的流体采集口采集油样。

(9)达到实验要求后，停止物理模拟实验。

(10)对采集到的产物进行地球化学检测。

(11)结合实验观察，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。

由于地层倾角和不整合倾角变缓，地层模拟室内油的运移速率降低。地层不整合舱体具有良好的封堵能力，倾角变缓，进一步增强了不整合舱体的封堵能力。

以上实例表明，不整合超覆地层的岩性是油聚集的一个重要影响因素，岩性粒度粗，物性好，相对易于形成油聚集；不整合的岩性对形成地层油藏很关键，不整合受风化影响形成较细的岩性时，封堵性好，对油的聚集有利。不整合受淋滤影响，形成较粗的岩性时，封堵性差，容易造成油的渗漏现象。这表明，不整合体超覆地层不仅可以作为封堵层，也可以形成油气侧向运移通道。

以上的实施例，仅是改变了控制因素的某单个条件，本实用新型模拟装置依然能模拟同时有几项因素发生改变时的超覆不整合油藏形成过程和聚集机制。

作为上述实施例的延伸，根据地层不整合超覆地层的不同形态，可以改变支架的高度改变地层不整合超覆地层倾角，以及改变地层油气藏模拟器的倾角，完成地层不整合超覆地层配置形态的变化，实现模拟地层不整合超覆地层的油气运聚过程。

上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：所述实验装置包括地层油气藏模拟器，该地层油气藏模拟器包括地层箱体、位于地层箱体下方的不整合舱体和位于地层箱体上方的顶板；所述地层箱体包括多层独立的模拟室，下层模拟室的长度小于上层模拟室的长度，每层模拟室均与不整合舱体接触连接；每层模拟室与不整合舱体接触的侧板以及不整合舱体的顶板上均设有孔，与所述侧板相对的每层模拟室侧板的底部均设有与流体注入***连接的注油孔；所述不整合舱体内设有多个渗透性挡板，所述渗透性挡板将不整合舱体分割成与模拟室数量相同的舱体单元，且模拟室与舱体单元一一对应。

2.根据权利要求1所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：所述地层箱体包括三层独立的抽屉式模拟室，相邻模拟室之间设有滑道；所述不整合舱体设有两个渗透性挡板，将不整合舱体分割为三个舱体单元。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：每层模拟室与不整合舱体接触的侧板均为带有微孔的玻璃板，其余各板均为无孔玻璃板。

4.根据权利要求1或2任意一项所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：在每层模拟室与不整合舱体接触的顶部均设有流体采集孔。

5.根据权利要求2所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：每层模拟室的侧面均设有内凹型把手。

6.根据权利要求1所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：每层模拟室、不整合舱体及顶板的顶底面均为起伏弯曲的曲面结构。

7.根据权利要求1所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：所述不整合舱体包括舱体和与舱体连接的舱盖，舱体上设有插装渗透性挡板的插槽，舱盖的顶部设有开关旋钮。

8.根据权利要求1所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：所述实验装置还包括底座和支架，支架固定安装于底座的一端，不整合舱体安装于支架和底座上。

9.根据权利要求8所述的不整合超覆油气藏物理模拟实验装置，其特征在于：所述支架包括安装于底座上的可伸缩性支撑杆和位于可伸缩性支撑杆顶部的软橡皮护垫，软橡皮护垫与不整合舱体连接。