断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置及实验方法，所述实验装置包括模拟器、与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统和与模拟器的流体输出口相连的流体输出口压力控制系统；所述模拟器包括地层箱体和位于地层箱体一侧的断裂带体，所述断裂带体包括一侧与地层箱体可拆卸连接的薄层空腔和位于薄层空腔另一侧的断裂带体装砂室，所述薄层空腔内插装有薄层玻璃板。本发明专利技术以实现模拟在发生不同泥岩涂抹时的油气运聚过程，分析泥岩涂抹影响油气沿断裂带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，同时也可很好地为实验教学服务。

【技术实现步骤摘要】
断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置及实验方法
本专利技术涉及油气成藏的实验装置及实验方法，具体地说，涉及一种垂向断裂带泥岩涂抹封堵油气侧向运移的物理模拟装置及实验方法，通过改变断裂带泥岩涂抹程度，从而示踪断裂带控制油气运移路径和运移过程的物理模拟方法。
技术介绍
断层封闭性是指断层与地层物性的各向异性相配合所形成的能够阻止油、气继续运移，使其聚集起来的新的物性和压力系统。它在空间上表现为两个方面，一是在侧向上，断层对穿过其断层面侧向运移的油、气封闭作用，即断层侧向封闭性；二是在垂向上，断层对沿断层面垂向运移的油、气封闭作用，即断层垂向封闭性。断层封闭性是形成油气藏及控制油气藏规模的重要因素，它的研究对于了解断层在油气成藏和石油勘探开发中具有重要的意义。由于泥岩层的可塑性，在断裂形成时，断裂两侧的泥岩层常被拖拽进断裂带，形成长长的涂抹层敷在断层面上，形成非渗透层。挤压成因的逆断层，由于受上覆岩层的重力作用和区域构造挤压应力的作用，其泥岩涂抹的作用要相对较强。断裂带泥岩涂抹的程度和效果要受到断裂的性质、断距、泥岩层的厚度和层数及断面产状和形态的影响。如果泥岩层越厚，涂抹的距离就会越长；泥岩层的层数越多，在断层面可能会形成多重涂抹，涂抹的效果就会越好。断面的产状也影响到泥岩涂抹层的发育，断面越缓，其受到的压力越大，涂抹作用越强，越有利于涂抹层的发育。由于泥岩涂抹层的非渗透性，断层面上形成的泥岩涂抹层可以阻碍油气的运移。泥岩涂抹对断层封闭性的影响还取决于其分布的连续性，而泥岩涂抹层空间分布的连续性又要受断层本身断距、断移地层泥岩层厚度和层数的影响。泥岩层厚度越大，层数越多，泥岩涂抹层越发育，空间分布的连续性越好，反之则越差。由泥岩涂抹层形成的侧向封闭机制是断层侧向封堵机制的一种重要类型。泥岩涂抹是指在断裂形成过程中，塑性的泥页岩被拖拽进断裂带敷在断面上，在断裂面附近形成泥岩涂抹层。野外观察表明断裂带中泥岩涂抹现象十分普遍，既可存在于逆断层，又可存在于正断层中。早在1935年，Rettger在软沉积物断裂变形实验中观察到泥岩流入断裂带的现象；Perkins(1961)首次应用泥岩流入断裂带机理去解释路易斯安那湾岸地区砂砂对接断层封闭的现象；Lindsay(1993)研究成岩后断裂变形导致的泥岩涂抹作用，从而证实在未固结、半固结和固结的砂泥层序中均可形成泥岩涂抹，规模从来源于砂泥岩薄互层中的数毫米或数厘米，厚到复杂断层带中的几米厚；Sperrevik(2000)将泥岩涂抹定义为断层上下盘泥岩层中的泥进入发育的断裂带中)沿着断层面分布的泥岩薄膜；Peacock(2000)等认为围岩富泥物质沿着断层面分布即为涂抹(smear)；1997年，吕延防和付广等学者结合我国陆相盆地断层发育特点提出了一套适合我国断层泥岩涂抹系数的求取方法。一般认为，断裂带泥岩涂抹的效果与断面所受的力学性质及断层两盘的岩性有关。Clausen和Gabrielsen(2002)研究表明断裂带在压性条件下比张性条件下要形成更大程度的泥岩涂抹，泥岩层的连续发育趋势随压力增加而增加。对泥岩涂抹分布规律物理模拟试验研究表明，断裂带泥岩涂抹层的长度与断移泥岩层的厚度、泥岩含水量呈正比关系，与断距呈反比关系(吕延防等，2001)。这说明在压性环境下，泥岩层的厚度越大，层数越多，越有利于泥岩层的涂抹。为了定量描述断层泥的分布，Bouvier等(1989)提出用“泥岩涂抹能力”(CSP)可以判断断层的相对封闭程度。Lindsay等人(1993)把泥岩涂抹层的连续性与泥岩涂抹系数联系起来，泥岩涂抹系数(SSF)是指断层位移(L)与沿一个倾向横剖面内的断层面所发生明显位移的泥岩厚度(H)之比，即SSF＝L/H。该方法意欲模拟以塑性方式被拖曳进断层带或注入断层带的不渗透性物质的影响。这种方法明确假设断层带内不渗透层逐渐变薄。泥岩涂抹系数是是定量判断在断层面附近形成的泥岩沾污带是否连续分布的一个重要参数。通过对特立尼达滨外哥伦比亚盆地蒂克油田和普伊油田的研究表明，在泥岩涂抹带内，只要SSF不超过4(即被断移地层泥岩百分比不小于25％)就维持空间连续性，就起着封堵油气的作用。但是，国内一些研究者通过对大量油田的分析解剖指出，有效封闭泥岩厚度(指被断地层中泥岩累积厚度最好不小于25％)有固定的界限值。但实际上有效泥岩涂抹系数则无统一界限值，各油田内泥岩涂抹因子封闭界限值不同的主要原因，是受断层落差和被断地层中泥岩累积厚度的控制。在工作中若能建立各个研究区泥岩涂抹系数界限值，将对断层或断块封闭性和封闭程度起到预测作用。因此，专利技术一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移的实验装置及实验方法可以用于探讨断裂带泥岩涂抹封堵油气运移机制和有效泥岩涂抹系数下限，不仅能促进石油地质学科的发展，对油气勘探工业也非常有意义。现有的油气运聚机理物理模拟基本都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，尚未发现有断裂带泥岩涂抹现象的物理模型设计，以及针对改变断裂带泥岩涂抹程度来进行断裂控油机理研究的实验装置和实验方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置及实验方法，以实现模拟在发生不同泥岩涂抹时的油气运聚过程，分析泥岩涂抹影响油气沿断裂带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，同时也可很好地为实验教学服务。本专利技术的技术方案是：一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，包括模拟器、与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统和与模拟器的流体输出口相连的流体输出口压力控制系统；所述模拟器包括地层箱体和位于地层箱体一侧的断裂带体，所述断裂带体包括一侧与地层箱体可拆卸连接的薄层空腔和位于薄层空腔另一侧的断裂带体装砂室，所述薄层空腔内插装有薄层玻璃板。作为优选，所述的薄层空腔的厚度为0.1-0.5cm，由于薄层空腔非常薄，流体可以越过该薄层空腔，从地层箱体运移到断裂带体装砂室，以满足流体从地层到断裂带的运移。进一步的，所述薄层空腔与断裂带体装砂室之间设有渗透性挡板。作为优选，所述渗透性挡板以及地层箱体与薄层空腔连接处的地层箱体侧面和断裂带体装砂室的侧面均为带微孔的薄层聚丙烯材料制成的PP防砂网。作为优选，所述渗透性挡板以及地层箱体与薄层空腔连接处的地层箱体侧面和断裂带体装砂室侧面上的微孔孔径为50-75微米，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、水可以通过上述各板进行流通，使整个实验装置成为一个流体可以自由贯通的有效整体，但由于防砂渗漏有效，因此每个单元结构又是独立的。进一步的，所述薄层空腔的上部设有卡板，薄层玻璃板卡在卡板上；所述薄层玻璃板为无孔玻璃板或设有微孔的聚丙烯材料制成的PP防砂网。当实验选择无孔玻璃板时，无孔玻璃板充当完全有效的泥岩涂抹层，实验中可以通过抽拉玻璃板，从而改变玻璃板在薄层空腔中的长度，即视为改变了泥岩涂抹层的长度来进行模拟实验；当实验选择用设有微孔的PP防砂网时，实验中可以通过改变PP防砂网中微孔孔径的大小，即视为改变了泥岩涂抹层的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：包括模拟器、与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统和与模拟器的流体输出口相连的流体输出口压力控制系统；所述模拟器包括地层箱体和位于地层箱体一侧的断裂带体，所述断裂带体包括一侧与地层箱体可拆卸连接的薄层空腔和位于薄层空腔另一侧的断裂带体装砂室，所述薄层空腔内插装有薄层玻璃板。

【技术特征摘要】
1.一种断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：包括模拟器、与模拟器的流体注入口相连的流体注入口压力控制系统和与模拟器的流体输出口相连的流体输出口压力控制系统；所述模拟器包括地层箱体和位于地层箱体一侧的断裂带体，所述断裂带体包括一侧与地层箱体可拆卸连接的薄层空腔和位于薄层空腔另一侧的断裂带体装砂室，所述薄层空腔内插装有薄层玻璃板；所述薄层空腔的上部设有卡板，薄层玻璃板卡在卡板上；所述薄层玻璃板为无孔玻璃板或设有微孔的聚丙烯材料制成的PP防砂网；当薄层玻璃板为无孔玻璃板时，通过抽拉薄层玻璃板，改变薄层玻璃板在薄层空腔中的长度，即视为改变了泥岩涂抹层的长度，当薄层玻璃板为有微孔的PP防砂网时，改变PP防砂网微孔的孔径大小，即视为改变泥岩涂抹层的质量。2.根据权利要求1所述的断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：所述的薄层空腔的厚度为0.1-0.5cm。3.根据权利要求1所述的断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：所述薄层空腔与断裂带体装砂室之间设有渗透性挡板。4.根据权利要求3所述的断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：所述渗透性挡板以及地层箱体与薄层空腔连接处的地层箱体侧面和断裂带体装砂室侧面均为带微孔的薄层聚丙烯材料制成的PP防砂网。5.根据权利要求1至4任意一项所述的断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：所述地层箱体包括上部的箱盖和下部的地层装砂室，所述地层装砂室与薄层空腔可拆装连接。6.根据权利要求5所述的断裂带泥岩涂抹封堵油气运移实验装置，其特征在于：所述箱盖的下底面为可拆卸的无孔玻璃板，其形状与地层装砂室的上表面形状相同，均为起伏的地层形状，且地层装砂室侧面的长度和宽度与薄层空腔侧面的长度和宽度相同。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中红，黄伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37