CN207623333U - 盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，包括自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，所述自动控制单元的输出端分别与加温单元、加压单元和***辅助单元的输入端单向电性连接，所述分析计量单元的输出端与自动控制单元的输入端单向电性连接。该通过自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元的配合，盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置解决了因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度的问题。

Description

盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置

技术领域

本实用新型涉及油气成藏机理与储层评价技术领域，具体为盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置。

背景技术

储层岩石与流体相互作用是一个十分复杂的地球化学过程，受到矿物、地层水及储层岩石环境中的物理化学条件等多种因素的控制，最关键的是矿物与孔隙流体之间的相互作用。流体流动是影响成岩作用的关键因素，砂岩中成岩矿物的分布与颗粒大小及沉积时的有效孔隙度有关，上述参数又与渗透率及流体流动有关，储层岩石的胶结、交代等成岩作用是固体相与孔隙流体之间关系的一个函数。这一过程是十分复杂的，其化学机理就更为复杂。而盆地深部，通常指深度大于6000m，围压和静岩压力最小应超过150MPa，在深部高温(地质温度大于150℃)高压(大于150MPa)条件下，储层流体的物化性质(相态、表面张力、粘度、pH值等)，及油气水多相流体发生了很大的变化。最终导致复杂的流体性态变化与岩石相互作用过程和机理变得更加复杂。

目前，对盆地深部储层岩石与流体相互作用的过程和机理的评价，均采用模拟实验技术。盆地深部储层岩石与流体相互作用的过程，科研人员无法直接观察和直接测量，因此，科研人员利用模拟实验技术，模拟深部储层岩石与流体在一定的温度、静岩压力与围压、流体压力和地质时间等条件下，产生相互作用，通过测量模拟实验前后岩石与流体的各种参数变化，从而评价盆地深部储层岩石与流体相互作用的过程和机理。

因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度，为此，我们提出盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，具备实现了与地质实际条件相匹配的流体压力、静岩压力和围压，提高岩石与流体相互作用评价参数的准确度和精确度的优点，解决了因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，包括自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，所述自动控制单元的输出端分别与加温单元、加压单元和***辅助单元的输入端单向电性连接，所述分析计量单元的输出端与自动控制单元的输入端单向电性连接；

所述加温单元包括支架和箱式加热炉，所述支架的两侧均固定安装有加热管、控温热电偶、测温热电偶、电源，所述箱式加热炉的背面固定安装有电机和风扇，所述箱式加热炉的右侧通过导线连接有控制面板，所述加热管、控温热电偶、测温热电偶、电源均通过导线与控制面板表面的加热按钮和温度控制仪表头T相连，所述箱式加热炉的顶部固定安装有上油缸，所述上油缸的底部设置有静岩压杆，所述箱式加热炉的底部固定安装有下油缸，所述下油缸的顶部设置有静岩顶杆，所述静岩压杆的表面设置有上冷凝套，所述静岩顶杆的表面设置有下冷凝套，所述上冷凝套的表面连通有出水和进水硅胶管，所述下冷凝套的表面连通有出水和进水硅胶管，所述出水硅胶管和进水硅胶管远离箱式加热炉的一端均连通有循环水冷凝机；

所述加压单元包括液压站油泵和微调回压***，所述液压站油泵通过进液压油管与上油缸连通，所述液压站油泵通过出液压油管与下油缸连通，所述静岩压杆的顶部且位于上油缸的内部固定连接有上油缸内活塞，所述静岩顶杆的底部且位于下油缸的内部固定连接有下油缸内活塞，所述箱式加热炉的内部设置有样品室，所述样品室的内部设置有样品，所述样品室的内部且位于样品的两端均活动连接有金属滤片，所述箱式加热炉的内部固定安装有高温高压釜体，所述样品室活动连接在高温高压釜体的内部，所述样品室的两端分别设置有密封元件、上施压套、下施压套，所述静岩压杆与上施压套接触，所述高温高压釜体的底部设置有下端盖，所述静岩顶杆的顶部贯穿下端盖并与下施压套接触，所述高温高压釜体的出口管道贯穿上施压套并连通有上直角弯管，所述高温高压釜体的进口管道贯穿下施压套并连通有下直角弯管。

优选的，所述上直角弯管远离高温高压釜体的一端连通有高压三通阀，所述高压三通阀的第一出口端固定连接有第一压力传感器，所述高压三通阀的第二出口端固定连接有上气动阀，所述上气动阀的底部连接有电磁阀和空气压缩机。

优选的，所述上气动阀从左至右依次连接有控压器、气液分离器、气体收集计量器、微量定量气体收集器、转气器、载气、重油阱、过滤阱；所述气液分离器的底部连接有冷阱。

优选的，所述过滤阱通过真空支管连接有压力表头，所述压力表头的末端与气相色谱仪的进样口相连，所述压力表头通过真空支管连接有机械泵，所述机械泵的末端连接有高真空六通阀。

优选的，所述高温高压釜体的进口管道连接有下气动阀，所述下气动阀的底部连接有电磁阀，所述空气压缩机固定连接在下气动阀的底部。

优选的，所述下气动阀通过真空支管连接有减压阀，所述减压阀通过真空支管连接有氮气瓶。

优选的，所述减压阀通过真空支管连接有第二压力传感器，所述减压阀通过真空支管与控压器的底部连接，所述第二压力传感器通过导线与控制面板连接。

优选的，所述下气动阀通过真空支管连接有气体定量管，所述气体定量管通过真空支管连接有高压中间容器。

优选的，所述气体定量管通过真空支管依次连接有第三压力传感器、减压阀、气源，所述第三压力传感器通过导线与控制面板连接。

优选的，所述高压中间容器的底部固定连接有高压电动泵，所述高压电动泵固定连接在空气压缩机的右侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过设置了自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，自动控制单元包括计算机及专有软件、控制面板上控制温度、时间、气体自动计量和各种压力(包括围压、静岩压力和流体压力)的表头、气动阀、电磁阀和电源；加温单元包括箱式加热炉、加热管和热电偶，带电机的风扇和电源；加压单元包括液压站油泵、进出液压油管和微调回压***；分析计量单元包括气体与液体的收集计量器，及气体、液体和固体岩石的分析仪器；***辅助单元包括机械泵与真空***，空气压缩机、高压电动泵与中间容器，通过对高温高压釜体内的圆柱状岩石样品，施加密封压力、围压与静岩压力，加流体产生流体压力并加温，使岩石与流体在高温高压条件下，充分地进行相互作用，从而模拟盆地深部储层岩石与流体相互作用过程，通过自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元的配合，解决了因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度的问题。

2、本实用新型通过设置了自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，自动控制单元通过计算机及软件，对温度、压力和其它各种参数进行自动控制，使其达到实验的设计值；加温单元和加压单元实现温度、静岩压力和围压的设计值；分析计量单元测试实验前后岩石与流体的参数；***辅助单元提供真空***与流体压力等，自动控制单元对加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元进行控制。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型***原理图。

图中：1支架、2箱式加热炉、3加热管、4控温热电偶、5测温热电偶、6电源、7电机、8风扇、9控制面板、10上油缸、11静岩压杆、12下油缸、13静岩顶杆、14上冷凝套、15下冷凝套、16出水硅胶管、17进水硅胶管、18循环水冷凝机、19液压站油泵、20微调回压***、21进液压油管、22出液压油管、23上油缸内活塞、24下油缸内活塞、25样品室、26金属滤片、27高温高压釜体、28密封元件、29上施压套、30下施压套、31下端盖、32上直角弯管、33下直角弯管、34高压三通阀、35第一压力传感器、36上气动阀、37电磁阀、38空气压缩机、39控压器、40气液分离器、41气体收集计量器、42微量定量气体收集器、43转气器、44载气、45重油阱、46过滤阱、47连接冷阱、48压力表头、49机械泵、50高真空六通阀、51下气动阀、52连接电磁阀、53减压阀、54第二压力传感器、55气体定量管、56高压中间容器、57第三压力传感器、58减压阀、59气源、60高压电动泵。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，包括自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，自动控制单元的输出端分别与加温单元、加压单元和***辅助单元的输入端单向电性连接，分析计量单元的输出端与自动控制单元的输入端单向电性连接；

加温单元包括支架1和箱式加热炉2，支架1的两侧均固定安装有加热管3、控温热电偶4、测温热电偶5、电源6，箱式加热炉2的背面固定安装有电机7和风扇8，箱式加热炉2的右侧通过导线连接有控制面板9，加热管3、控温热电偶4、测温热电偶5、电源6均通过导线与控制面板9表面的加热按钮和温度控制仪表头T相连，箱式加热炉2的顶部固定安装有上油缸10，上油缸10的底部设置有静岩压杆11，箱式加热炉2的底部固定安装有下油缸12，下油缸12的顶部设置有静岩顶杆13，静岩压杆11的表面设置有上冷凝套14，静岩顶杆13的表面设置有下冷凝套15，上冷凝套14的表面连通有出水硅胶管16和进水硅胶管17，下冷凝套15的表面连通有出水硅胶管16和进水硅胶管17，出水硅胶管16和进水硅胶管17远离箱式加热炉2的一端均连通有循环水冷凝机18；

加压单元包括液压站油泵19和微调回压***20，液压站油泵19通过进液压油管21与上油缸10连通，液压站油泵19通过出液压油管与下油缸12连通，静岩压杆11的顶部且位于上油缸10的内部固定连接有上油缸内活塞23，静岩顶杆13的底部且位于下油缸12的内部固定连接有下油缸内活塞24，箱式加热炉2的内部设置有样品室25，样品室25的内部设置有样品，样品室25的内部且位于样品的两端均活动连接有金属滤片26，箱式加热炉2的内部固定安装有高温高压釜体27，样品室25活动连接在高温高压釜体27的内部，样品室25的两端分别设置有密封元件28、上施压套29、下施压套30，静岩压杆11与上施压套29接触，高温高压釜体27的底部设置有下端盖31，静岩顶杆13的顶部贯穿下端盖31并与下施压套30接触，高温高压釜体27的出口管道贯穿上施压套29并连通有上直角弯管32，高温高压釜体27的进口管道贯穿下施压套30并连通有下直角弯管33，上直角弯管32远离高温高压釜体27的一端连通有高压三通阀34，高压三通阀34的第一出口端固定连接有第一压力传感器35，高压三通阀34的第二出口端固定连接有上气动阀36，上气动阀36的底部连接有电磁阀37和空气压缩机38，上气动阀36从左至右依次连接有控压器39、气液分离器40、气体收集计量器41、微量定量气体收集器42、转气器43、载气44、重油阱45、过滤阱46；气液分离器40的底部连接有冷阱47，过滤阱46通过真空支管连接有压力表头48，压力表头48的末端与气相色谱仪的进样口相连，压力表头48通过真空支管连接有机械泵49，机械泵49的末端连接有高真空六通阀50，高温高压釜体27的进口管道连接有下气动阀51下气动阀51，下气动阀51的底部连接有连接电磁阀52，空气压缩机38固定连接在下气动阀51的底部，下气动阀51通过真空支管连接有减压阀58，减压阀58通过真空支管连接有氮气瓶，减压阀58通过真空支管连接有第二压力传感器54，减压阀58通过真空支管与控压器39的底部连接，第二压力传感器54通过导线与控制面板9连接，下气动阀51通过真空支管连接有气体定量管55，气体定量管55通过真空支管连接有高压中间容器56，气体定量管55通过真空支管依次连接有第三压力传感器57、减压阀58、气源59，第三压力传感器57通过导线与控制面板9连接，高压中间容器56的底部固定连接有高压电动泵60，高压电动泵60固定连接在空气压缩机38的右侧，通过设置了自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，自动控制单元通过计算机及软件，对温度、压力和其它各种参数进行自动控制，使其达到实验的设计值；加温单元和加压单元实现温度、静岩压力和围压的设计值；分析计量单元测试实验前后岩石与流体的参数；***辅助单元提供真空***与流体压力等，自动控制单元对加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元进行控制，通过设置了自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，自动控制单元包括计算机及专有软件、控制面板9上控制温度、时间、气体自动计量和各种压力包括围压、静岩压力和流体压力的表头、气动阀36和51、电磁阀37和电源6；加温单元包括箱式加热炉2、加热管3和热电偶4和5，带电机7的风扇8和电源6；加压单元包括液压站油泵19、进出液压油管21和22，及微调回压***20；分析计量单元包括气体与液体的收集计量器40，及气体、液体和固体岩石的分析仪器；***辅助单元包括机械泵49与真空***，空气压缩机38、高压电动泵60与中间容器，通过对高温高压釜体27内的圆柱状岩石样品，施加密封压力、围压与静岩压力，加流体产生流体压力并加温，使岩石与流体在高温高压条件下，充分地进行相互作用，从而模拟盆地深部储层岩石与流体相互作用过程，通过自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元的配合，解决了因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度的问题。

使用时，在模拟实验前，储层岩石所受的温度、流体压力、静岩压力和围压的设计值，来自于所研究含油气盆地地质模型的精确计算，在模拟实验过程中，实现深部储层岩石与流体相互作用的沉降过程和抬升过程。

深部储层岩石与流体相互作用的沉降过程，即加温加压过程，利用箱式加热炉2、加热管3和热电偶，带电机7的风扇8，形成温度接近、上下循环的热风，给高温高压釜体27样品室25内的岩石和流体加温；利用液压站产生持续可变的机械压力模拟静岩压力，通过增加上油缸10里液压油的体积，从而增加施加在岩石样品上表面的静岩压力；通过增加高压电动泵60的压力，来增加高温高压釜体27样品室25内岩石样品承受的流体压力，完整模拟深部储层岩石与流体相互作用的沉降过程。

深部储层岩石与流体相互作用的抬升过程，即降温降压过程，箱式加热炉2内加热管3停止加热，带电机7的风扇8把热风吹出加热炉，给高温高压釜体27样品室25内的岩石和流体降温；利用液压站产生持续可变的机械压力模拟静岩压力，通过减少上油缸10里液压油的体积，从而减少施加在岩石样品上表面的静岩压力；通过减小高压电动泵60的压力，来减小高温高压釜体27样品室25内岩石样品承受的流体压力，完整模拟深部储层岩石与流体相互作用的沉降过程。

通过软件和硬件的精确控制，使温度和各种压力参数值相当于设计值，逼近地质实际温压条件，提高了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度，从而精准评价盆地深部储层岩石与流体相互作用的过程和机理。

综上所述：该盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，通过自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元的配合，解决了因存在储层岩石所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深部储层岩石与流体相互作用的评价不合理，降低了岩石与流体相互作用后参数的准确度和精确度的问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，包括自动控制单元、加温单元、加压单元、分析计量单元和***辅助单元，其特征在于：所述自动控制单元的输出端分别与加温单元、加压单元和***辅助单元的输入端单向电性连接，所述分析计量单元的输出端与自动控制单元的输入端单向电性连接；

所述加温单元包括支架(1)和箱式加热炉(2)，所述支架(1)的两侧均固定安装有加热管(3)、控温热电偶(4)、测温热电偶(5)、电源(6)，所述箱式加热炉(2)的背面固定安装有电机(7)和风扇(8)，所述箱式加热炉(2)的右侧通过导线连接有控制面板(9)，所述加热管(3)、控温热电偶(4)、测温热电偶(5)、电源(6)均通过导线与控制面板(9)表面的加热按钮和温度控制仪表头T相连，所述箱式加热炉(2)的顶部固定安装有上油缸(10)，所述上油缸(10)的底部设置有静岩压杆(11)，所述箱式加热炉(2)的底部固定安装有下油缸(12)，所述下油缸(12)的顶部设置有静岩顶杆(13)，所述静岩压杆(11)的表面设置有上冷凝套(14)，所述静岩顶杆(13)的表面设置有下冷凝套(15)，所述上冷凝套(14)的表面连通有出水硅胶管(16)，所述下冷凝套(15)的表面连通有进水硅胶管(17)，所述出水硅胶管(16)和进水硅胶管(17)远离箱式加热炉(2)的一端均连通有循环水冷凝机(18)；

所述加压单元包括液压站油泵(19)和微调回压***(20)，所述液压站油泵(19)通过进液压油管(21)与上油缸(10)连通，所述液压站油泵(19)通过出液压油管(22)与下油缸(12)连通，所述静岩压杆(11)的顶部且位于上油缸(10)的内部固定连接有上油缸内活塞(23)，所述静岩顶杆(13)的底部且位于下油缸(12)的内部固定连接有下油缸内活塞(24)，所述箱式加热炉(2)的内部设置有样品室(25)，所述样品室(25)的内部设置有样品，所述样品室(25)的内部且位于样品的两端均活动连接有金属滤片(26)，所述箱式加热炉(2)的内部固定安装有高温高压釜体(27)，所述样品室(25)活动连接在高温高压釜体(27)的内部，所述样品室(25)的两端分别设置有密封元件(28)、上施压套(29)、下施压套(30)，所述静岩压杆(11)与上施压套(29)接触，所述高温高压釜体(27)的底部设置有下端盖(31)，所述静岩顶杆(13)的顶部贯穿下端盖(31)并与下施压套(30)接触，所述高温高压釜体(27)的出口管道贯穿上施压套(29)并连通有上直角弯管(32)，所述高温高压釜体(27)的进口管道贯穿下施压套(30)并连通有下直角弯管(33)。

2.根据权利要求1所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述上直角弯管(32)远离高温高压釜体(27)的一端连通有高压三通阀(34)，所述高压三通阀(34)的第一出口端固定连接有第一压力传感器(35)，所述高压三通阀(34)的第二出口端固定连接有上气动阀(36)，所述上气动阀(36)的底部连接有电磁阀(37)和空气压缩机(38)。

3.根据权利要求2所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述上气动阀(36)从左至右依次连接有控压器(39)、气液分离器(40)、气体收集计量器(41)、微量定量气体收集器(42)、转气器(43)、载气(44)、重油阱(45)、过滤阱(46)；所述气液分离器(40)的底部连接有冷阱(47)。

4.根据权利要求3所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述过滤阱(46)通过真空支管连接有压力表头(48)，所述压力表头(48)的末端与气相色谱仪的进样口相连，所述压力表头(48)通过真空支管连接有机械泵(49)，所述机械泵(49)的末端连接有高真空六通阀(50)。

5.根据权利要求1所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述高温高压釜体(27)的进口管道连接有下气动阀(51)，所述下气动阀(51)的底部连接有连接电磁阀(52)，空气压缩机(38)固定连接在下气动阀(51)的底部。

6.根据权利要求5所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述下气动阀(51)通过真空支管连接有减压阀(58)，所述减压阀(58)通过真空支管连接有氮气瓶。

7.根据权利要求6所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述减压阀(58)通过真空支管连接有第二压力传感器(54)，所述减压阀(58)通过真空支管与控压器(39)的底部连接，所述第二压力传感器(54)通过导线与控制面板(9)连接。

8.根据权利要求5所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述下气动阀(51)通过真空支管连接有气体定量管(55)，所述气体定量管(55)通过真空支管连接有高压中间容器(56)。

9.根据权利要求8所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述气体定量管(55)通过真空支管依次连接有第三压力传感器(57)、减压阀(58)、气源(59)，所述第三压力传感器(57)通过导线与控制面板(9)连接。

10.根据权利要求8所述的盆地深部储层岩石与流体相互作用模拟装置，其特征在于：所述高压中间容器(56)的底部固定连接有高压电动泵(60)，所述高压电动泵(60)固定连接在空气压缩机(38)的右侧。