[发明专利]一种模拟底辟活动对水合物成藏影响规律的装置及方法

说明书

本发明公开一种模拟底辟活动对水合物成藏影响规律的装置及方法，包括底辟侵入反应釜以及模拟附件，底辟侵入反应釜用以模拟海底地层所受的上覆地层压力，模拟天然气水合物储层温压条件，制备天然气水合物储层样品并模拟底辟物质侵入，所述模拟附件包括低温控制模块、气体供给模块、液体供给模块、底辟流体制备与供给模块、和有效应力加载模块等；通过过对底辟侵入反应釜和底辟流体制备与供给模块的特殊设计，实现对海底原位条件下水合物的成藏过程的模拟，底辟侵入过程对水合物藏中水合物饱和度空间分布影响的模拟以及底辟侵入边界及其对水合物藏宏观物性的控制规律等的模拟，为定量刻画底辟活动与水合物动态成藏间的关系提供基本的技术手段。

技术领域

本发明涉及天然气水合物地质过程室内实验模拟研究领域，具体涉及一种能够模拟海底底辟侵入活动并分析其对天然气水合物动态成藏影响的装置及方法。

背景技术

海域水合物的聚集和动态演化过程受到区域构造背景和构造活动的控制，断裂、泥底辟、泥火山、气烟囱等对水合物成藏过程均有重要影响。野外实测资料解释结果显示，泥底辟等局部活动构造对水合物成藏的意义主要表现在如下三个方面：①底辟内部发育的厚层泥源层为水合物形成提供气源；②底辟在形成过程中会引起构造侧翼和顶部沉积层的倾斜和破裂，形成深部气源向上运移的良好通道；③泥底辟既可能形成局部高压，促进水合物的形成；又可影响地温场的变化，进而影响水合物成藏的稳定性。

然而，目前对底辟活动与天然气水合物在储层中分布规律的上述解释都限于定性评价，缺乏定量刻画。其主要原因是：目前的研究成果均基于现场尺度的地震资料解释，缺乏对底辟侵入过程的精细化定量表征，底辟温压条件对不同地层中水合物的动态聚散过程影响规律没有厘清。特别是缺乏从微细观尺度对底辟活动与水合物动态分布间的关系进行定量识别的技术手段。

发明内容

本发明为解决现有技术中的缺陷，提出一种模拟底辟活动对海洋天然气水合物成藏影响规律的装置及方法，为定量刻画底辟活动与水合物动态成藏间的关系提供基本的技术手段。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种模拟底辟活动对水合物成藏影响规律的装置，包括底辟侵入反应釜以及与底辟侵入反应釜连接的模拟附件，所述底辟侵入反应釜用以模拟海底地层所受的上覆地层压力，模拟天然气水合物储层温压条件，制备天然气水合物储层样品并模拟底辟物质侵入，具体的：

所述底辟侵入反应釜包括反应釜本体，反应釜本体的上下两端设置有反应釜上端盖和反应釜下端盖，反应釜上端盖上设置有活塞容器，反应釜本体内侧壁上设有电阻率层析成像测量绝缘板，反应釜本体内部不同高度布置数组温度探头组，反应釜本体内部自上而下安装有地层上覆应力加载板、气体分流板和气室，地层上覆应力加载板与活塞容器相连，在活塞容器驱动下，地层上覆应力加载板在反应釜本体内上下移动，反应釜下端盖设置与气室8连通的高压气体入口；反应釜本体的底部设置有底辟流体注入孔，气体分流板上设有与底辟流体注入孔配合的通孔，即底辟流体注入孔穿透反应釜下端盖、气体分流板并与二者密封，；

所述模拟附件包括低温控制模块、气体供给模块、液体供给模块、底辟流体制备与供给模块、有效应力加载模块和数控中心模块，底辟流体制备与供给模块通过底辟流体注入孔与底辟侵入反应釜相连，所述低温控制模块用以维持底辟侵入反应釜内部水合物合成所需的温度环境，所述气体供给模块和液体供给模块用以向底辟侵入反应釜和底辟流体制备与供给模块提供制备所述气体和液体，所述有效应力加载模块用以对上覆应力加载板施加相应应力；数控中心模块实现对模拟过程中是参数控制及数据记录。

进一步的，所述底辟流体制备与供给模块包括柱塞式高压缸，柱塞式高压缸内部设置有底辟输送盘管、搅拌桨、高压缸内芯和气体注入盘管，柱塞式高压缸外围设置有波尔贴，底辟输送盘管从柱塞式高压缸顶部延伸到高压缸内芯上部，所述气体注入盘管从高压缸内芯下部延伸至柱塞式高压缸底部；

所述柱塞式高压缸顶部设置有底辟制备液体入口、放空口以及与底辟输送盘管相连的底辟流体出口，柱塞式高压缸底部安装有高压缸底座，高压缸底座上设置有搅拌桨驱动器、底辟制备气体入口、柱塞推动液体入口；