[发明专利]一种模拟气运移机理实验装置及方法

说明书

本发明公开一种模拟气运移机理实验装置及方法，涉及气运移模拟实验装置技术领域，包括透明箱体以及若干透气板，透气板将透明箱体自上而下分隔为单一润湿孔隙介质腔与若干混合润湿孔隙介质腔，单一润湿孔隙介质腔用于放置强亲水玻璃珠，混合润湿孔隙介质腔用于放置混合的强亲水玻璃珠和强亲油玻璃珠；多次放入可以降低每次放入的玻璃珠数量，提高每个腔室中强亲水玻璃珠与强亲油玻璃珠的混合均匀程度，进而提高混合润湿孔隙介质层的整体混合均匀程度，降低由于二者混合不均匀对实验结果的影响，还可以在不同的混合润湿孔隙介质腔中设置不同直径的玻璃珠来模拟地层中不同的介质层，研究非均质的混合润湿孔隙介质对气运移的影响。

技术领域

本发明涉及气运移模拟实验装置技术领域，特别是涉及一种模拟气运移机理实验装置及方法。

背景技术

润湿性是储层的基础属性之一，控制了不同流体的微观渗流行为及分布(Anderson,1986；Morrow,1990；Buckley,1996)，尤其对低孔-低渗储层内油气运移和聚集的控制作用更为明显(Zeng et al.,2014；Luo et al.,2016)。润湿性是固体表面对互不相溶两相流体中一相流体附着在上面的倾向性，根据油水两相在岩石表面的吸附趋势可以划分为强水湿、中性润湿和强油湿3种类型。由于碎屑岩沉积于水体，骨架颗粒表面往往吸附了水分子层从而表现出原始的亲水性质，然而碎屑岩颗粒所组成的不同类型矿物具有各自的表面特征，使得颗粒表面可能表现出“斑状润湿”的特点(Brown and Fatt,1956)，即岩石颗粒部分表面为油润湿，而其他表面为水润湿。

碎屑岩储层混合润湿孔隙介质中随亲油颗粒相对含量的增大，石油驱替孔隙水进入孔喉所受到的阻力随之减小，甚至在不需要借助任何外力的情况下油也能够通过自吸的方式进入油湿孔隙(Zhou et al.,2000)。并且岩石天然润湿性的改变显然也能够影响气相的渗流行为，但是实际地质情况下是否存在有利于气运移的润湿状态仍然还缺乏充分的论证。

Nelson(2011)从理论上计算了低渗砂岩储层孔喉直径与气柱突破高度的关系，发现在浮力为驱动和毛细管力为阻力的条件下，突破直径约1μm的孔喉所需最小气柱高度为30m，而实际地质情况下砂体由于细粒沉积或胶结层的隔断很难达到气体向上突破的条件。事实上，研究低渗砂岩储层内气运移的动力学条件应该考虑润湿性的改变，大量的研究(Spencer and Mast,1986；Roberts et al.,2004；Cumella et al.,2008；Tobin et al.,2010；Shanley and Cluff,2015)已经表明北美洲的大部分低渗砂岩气储层均经历过早期的石油侵位，中国一些主要含气盆地包括四川盆地、鄂尔多斯盆地和塔里木盆地(Zhang etal.,2009；Wang et al.,2011；Liu et al.,2012；Zhao et al.,2015)均在含气层位发现了大量运移沥青的残留，说明低渗砂岩含气储层也存在形成以亲油组分和亲水组合为主的混合润湿孔隙介质。因此，非常有必要研发不同混合润湿程度孔隙介质内气运移的实验装置和方法以模拟天然气在混合润湿输导体系中的运聚过程及机理，达到准确预测致密砂岩气富集分布的目的。

传统的模拟实验方法中，通常先在容器中添加亲水亲油混合介质，并在混合介质中加入染色盐水，然后在混合介质上方添加亲水介质，并压实密封，密封容器并倒置容器静置，观测气体运移情况。在实验过程当中，为了充分模拟地质疏导层的实际情况，亲水介质与亲油介质混合均匀至关重要，而传统的实验装置与实验方法中一次加入亲水亲油混合介质的方式难以保证其混合均匀，实验结果误差相对较大；且传统实验装置与实验方法仅仅针对单一孔隙介质对气运移的影响，难以充分模拟多层孔隙介质的地层环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟气运移机理实验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高混合润湿孔隙介质层的整体混合均匀程度，降低由于混合不均匀对实验结果的影响。