[发明专利]模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，包括地层模型承载器、流体供给体系、动力源、加压器、供热系统、参数传感器和处理与统计系统；

地层模型承载器包括高强度透明容器，以及位于高强度透明容器内的内部顶部活塞、底部活塞、上加热层、下加热层和模拟地层，是实验地层模型的承载容器，模拟地层由不同性质、不同粒度的颗粒组成进行配比，所述模拟地层包括上部泥质层模型、砂质层模型、下部泥质层模型；高强度透明容器左侧镂空由防砂塞封堵，防砂塞、上加热层、下加热层以及高强度透明容器之间放置模拟地层，从下往上依次为上部泥质层模型、砂质层模型、下部泥质层模型，顶部活塞之下和底部活塞之上设有上加热层和下加热层；

流体供给体系包括液体配比容器和输液管，液体配比容器由输液管穿透防砂塞与砂质层模型相连；

动力源，包括振动台，用于提供不同强度、频率、振 动方向的动力；振动台位于高强度透明容器下方，与底部活塞为固定连接；

加压器，包括纵向加压杆、横向加压杆，受处理系统PU控制加压，为实验地层提供大小不同、方向不同的压力，模拟真实地层的上覆岩层压力；

加热系统包括上加热层、下加热层，受处理系统PU控制加热，为地层模型提供不同温度环境，仿真不同深度、温度不同的地质环境；

参数传感器由温度传感器、压力传感器、盐度传感器、粘度传感器组成，为处理系统PU输送条件参数，测量地层模型不同深度段的孔隙流体压力、流体盐度、流体粘度、地层温度；

处理与统计系统，包括数据变送器、处理系统PU和微机，数据变送器用于收集各类模拟参数，处理系统PU负责条件参数的收集和对加压器、加热系统的控制，微机负责数据的处理和对比。

2.根据权利要求1所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，不同性质颗粒为石英和/或长石和/或粘土。

3.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，100％含量的颗粒直径为0.5mm的石英颗粒。

4.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，75％含量的颗粒直径为0.5mm的石英颗粒、25％含量的长石颗粒。

5.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，70％含量的颗粒直径为0.5mm的石英颗粒、20％含量的长石颗粒，另外10％含量的蒙脱石粘土。

6.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，100％含量的颗粒直径为0.2mm的石英颗粒。

7.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，75％含量的颗粒直径为0.2mm的石英颗粒、25％含量的长石颗粒。

8.根据权利要求2所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，70％含量的颗粒直径为0.2mm的石英颗粒、20％含量的长石颗粒，另外10％含量的蒙脱石粘土。

9.根据权利要求1所述的模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验装置，其特征在于，所述流体包括矿化水和油。

10.一种利用权利要求1所述的装置模拟砂体液化侵入触发机制与形成过程的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

①地层模型装载，根据实验要求装载成分不同的上部泥质层模型、砂质层模型、下部泥质层模型；

②初步压实，按照初始设置的压力进行纵向加压、横向加压；

③配置不同配比和性质的流体，所述流体为混合物，并充注入砂层中，之后粘度传感器、盐度传感器实时记录变化；

④纵向加压杆施加高压压实，横向加压杆同时施压，之后压力传感器实时记录孔隙流体压力；

⑤加热至既定温度，所述温度由温度传感器显示；

⑥设置振动台垂向、横向的传动方式和频率、强度；

⑦实时观测地层模型中砂体变化并读取相应的流体温度、压力、粘度、盐度参数，根据数据变化控制加压或加热；

⑧实时观测砂体流化、液化及侵入的方式、过程、形态，对液化-侵入过程进行阶段划分，并分析各种现象与孔隙流体压力变化间的关系；

⑨将整个实验过程的数据进行统计分析，统计分析液化-侵入不同阶段、孔隙流体压力变化参数与颗粒成分与组成、孔隙流体性质、温度、含水饱和度、上覆岩层压力、动力方式之间的关系，厘定砂体液化的形成过程，探明砂体液化的控制因素。