专利名称：断裂带原油稠化机理实验模拟系统及实验方法
技术领域：
本发明属于油气勘探领域，特别是一种原油沿断裂带运移稠化机理的实验模拟系统及实验方法。
背景技术：
断裂带是油气运移的关键通道，但原油进入断裂带运移过程受多种因素影响。 一些学者针对断裂带油气运移过程进行了大量物理模拟实验。张善文，曾溅辉.断层对沾化凹陷馆陶组石油运移和聚集影响的模拟实验研究[J].地球科学-中国地质大学学报.2003,28(2) :185-190利用二维模型模拟了断裂带开启条件下对原油运移和聚集的影响，认为断层带的流体运动方式和运动相态对原油的运移路径和方式构成重要的影响。张振红，吕修祥，李建交，等.库车坳陷迪那2构造油气运聚模拟实验[J].地球科学-中国地质大学学报.2004,29(4) =500-504以迪那2构造为地质模型建立了油气运聚过程物理模拟的二维实验模型，揭示油气在沿断层运移的同时，也向两侧砂体中扩散。姜素华，曾溅辉，李涛，等.断面形态对中浅层石油运移影响的模拟实验研究[J].中国海洋大学学报.2005， 35(2) :245-248利用二维模型模拟了不同断面形态的情况下，断层对中浅层石油运移和聚集的影响，在幕式充注条件下，S形断层面最有利于断层上、下盘砂层油的充注，这时油在砂层中的运移速率较大，而凹形断层面则有利于断层下盘砂层油的充注，凸形断层面有利于断层上盘砂层油的充注，越陡、弯度越少的断层面越有利于油的运移。尚尔杰，金之钧，丁文龙，等.断裂控油的物理模拟实验研究-以准噶尔盆地西北缘红车断裂带为例[J].石油实验地质.2005，27 (4) =414-418对准噶尔盆地西北缘红车断裂带的断裂控油模式进行了研究，并进一步转化为实验模型，模拟了单一相(油相)连续、稳态流体运动条件下，断裂输导体系中石油运移和聚集的过程。苗顺德，曾溅辉，李秋芬.复合反“Y”字型构造中油气二次运移与聚集过程物理模拟研究——以黄骅坳陷港东构造带为例.石油天然气学报(江汉石油学院学).2007，29 (6) :18-20设计了油气在复合反“Y”字型构造中运移的物理试验模型， 来预测油气在不同的压力条件下运移与聚集方向。该模型整体呈长方形，钢架结构，通过模拟材料的排放形成“Y”字形输导系统，且为二维模型，仅能通过前玻璃面板观察实验过程， 不考虑也无法观察油在运移过程中颜色等的变化，注油与注水不能同时进行。原油进入断裂带运移过程中，将与孔隙裂缝中的地层水或围岩发生反应，不断稠化，甚至能堵塞孔隙与裂缝，形成断裂带封闭。通过查阅及总结前人在断裂带油气运移物理模拟实验领域的研究技术及成果，多数学者通过模拟断裂带流体压力、运动方式及相态、断面形态等对油气运移的影响，没有考虑原油进入断裂带后发生的水岩反应。同时，前人进行物理模拟实验所使用的实验仪器均为箱状容器且仅有一面为透明可视，即为二维模拟，限制了实验现象和结果的全面性和立体性观察。在油气田勘探过程中，常发现断裂带裂缝或孔隙中充填着稠油或浙青，这种充填有助于断裂带形成封闭，而对晚期成藏具有保护作用，另一方面可能会影响油气的运移过程与方向，从而影响着油气空间分布规律。但原油沿断裂带运移过程中的稠化机制目前尚未在实验室进行模拟，也未能形成相关技术。

发明内容
本发明的目的在于针对断裂带原油稠化机理设计一套实验设备，同时根据不同地质背景，改变实验条件，揭示原油沿断裂带运移过程中不断稠化的主要控制因素，以指导油气田勘探。本发明的技术方案为一种断裂带原油稠化机理实验模拟系统，包括由连接子系统连接的模拟子系统和注入子系统，所述的模拟子系统包括固定支架与模拟仪，模拟仪由两根透明玻璃管呈“Y”型斜交而成，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；注入子系统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系统与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子系统与长玻璃管的注油口连接。优选的是所述的长玻璃管内充填粗石英砂充当断裂带，短玻璃管中充填细石英砂充当模拟储层。优选的是所述的连接子系统是由两根软导管组成，一端与注入子系统连接，另一端与模拟仪相连。优选的是所述的长玻璃管的排水(油)口连接有盛水(油)器。采用如权利要求I所述的实验模拟系统的实验方法，首先将模拟仪长玻璃管中充填粗石英砂以充当断裂带，在短玻璃管中充填细石英砂以充当储集层，在注入系统一个玻璃筒中装满模拟地层水，另一个玻璃筒中盛满原油，然后先向模拟仪中注水，待注满水后， 再开始向模拟仪中注油，同时沿注水口注水，观察随时间推移，玻璃管中，尤其是储层与断裂带交汇处原油颜色的变化，再通过排水(油)口随时测量原油密度的变化。本发明的有益效果为本模拟系统可以揭示原油在断裂带中的运移过程及其稠化控制因素。通过更换模拟仪中石英砂的粗细来揭示断裂开启性与储层渗透性对原油运移及稠化过程的影响；通过改变流体注入子系统与模拟子系统之间的高差，来揭示流体压力对断裂带内原油运移及稠化过程的影响；通过转动支架，来模拟断面及储层倾角对断裂带内原油运移及稠化过程的影响；通过改变注入水矿物类型及矿化度来模拟不同类型地下水对断裂带内原油运移及稠化过程的影响。该实验设备在外观上为360°全透明设计，实时三维观察油气在断裂带中的运移状态和稠化现象。同时，可以通过取样测量原油在任一时刻的密度及粘度变化，从而定量分析和研究原油在断裂带中的稠化过程。


图I为本实验装置的结构示意2为两个玻璃管交叉部位的试验结果图3为地层水矿化度对原油稠化作用影响的物理模拟实验结果
具体实施例方式下面结合

本发明的
具体实施例方式
如图I所示，一种断裂带原油稠化机理实验模拟系统，包括由连接子系统连接的模拟子系统和注入子系统，所述的模拟子系统包括固定支架与模拟仪，模拟仪由两根透明玻璃管呈“Y”型斜交而成，长玻璃管内充填石英砂充当模拟断裂带，短玻璃管内充填细石英砂充当模拟储层，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；注入子系统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系统与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子系统与长玻璃管的注油口连接。所述的长玻璃管的排水(油)口连接有盛水(油) 器。所述的连接子系统是由两根软导管组成，一端与注入子系统连接，另一端与模拟仪相连。采用上述实验模拟系统的实验方法，首先将模拟仪长玻璃管中充填粗石英砂以充当断裂带，在短玻璃管中充填细石英砂以充当储集层，在注入系统一个玻璃筒中装满模拟地层水，另一个玻璃筒中盛满原油，然后先向模拟仪中注水，待注满水后，再开始向模拟仪中注油，同时沿注水口注水，观察随时间推移，玻璃管中，尤其是储层与断裂带交汇处原油颜色的变化，再通过排水(油)口随时测量原油密度的变化。我们做的一组实验中，当原油注入3周后观察发现两个玻璃管交叉部位(相当于断裂带与储层对接处，油水接触最活跃部位)原油颜色较管内其它部位颜色明显加深(见图2)。另外，我们还做了一组注入水矿化度不同对断裂带内原油运移及稠化过程的影响实验。配置不同矿化度的碳酸氢钠溶液，在相同的时期内测量出油口油的密度，发现随地层水矿化度增大，断裂带内原油密度变大，且原油密度与地层水矿化度近似线性关系(见图3)。
权利要求
1.一种断裂带原油稠化机理实验模拟系统，包括由连接子系统连接的模拟子系统和注入子系统，其特征在于所述的模拟子系统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；注入子系统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系统与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子系统与长玻璃管的注油口连接。
2.如权利要求I所述的断裂带原油稠化机理实验模拟系统，其特征在于所述的长玻璃管内充填粗石英砂充当断裂带，短玻璃管中充填细石英砂充当模拟储层。
3.如权利要求I所述的断裂带原油稠化机理实验模拟系统，其特征在于所述的连接子系统是由两根软导管组成，一端与注入子系统连接，另一端与模拟仪相连。
4.如权利要求I所述的断裂带原油稠化机理实验模拟系统，其特征在于所述的长玻璃管的排水(油)口连接有盛水(油)器。
5.采用如权利要求I所述的实验模拟系统的实验方法，首先将模拟仪长玻璃管中充填粗石英砂以充当断裂带，在短玻璃管中充填细石英砂以充当储集层，在注入系统一个玻璃筒中装满模拟地层水，另一个玻璃筒中盛满原油，然后先向模拟仪中注水，待注满水后，再开始向模拟仪中注油，同时沿注水口注水，观察随时间推移，玻璃管中，尤其是储层与断裂带交汇处原油颜色的变化，再通过排水(油)口随时测量原油密度的变化。
全文摘要
本发明涉及一种断裂带原油稠化机理实验模拟系统及实验方法，包括由连接子系统连接的模拟子系统和注入子系统，所述的模拟子系统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；注入子系统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系统与短玻璃管的注水口连接，盛原油的玻璃筒通过连接子系统与长玻璃管的注油口连接。本模拟系统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。
文档编号G01V9/00GK102590887SQ20121003696
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者吴孔友, 李凯旋, 查明, 洪梅, 牟雪梅 申请人:中国石油大学(华东)