[发明专利]一种多场耦合作用下深海深层油气运聚可视化实验装置

说明书

本发明公开了一种多场耦合作用下深海深层油气运聚可视化实验装置，本装置由伺服加载压力室、排烃渗流系统、起吊系统、监控系统及底座组成，其特征在于伺服加载压力室由伺服千斤顶、内部设有电热管的压力加载板、透明挡板、顶部盖板和反力框架构成，其中压力加载板由反力框架上的伺服千斤顶驱动；排烃渗流系统由排烃渗流板、渗流管、高压流体罐构成，排烃渗流板置于伺服加载压力室内部，并通过渗流管经由顶部盖板的密封阀与高压流体罐相连；起吊系统由起吊电机、起吊钢缆、起吊架及起吊支座构成；监控系统由监控摄像机、摄像机支架及图像传输线缆组成；本发明结构简单，操作方便，主要应用于各种深海深层地质条件下的油气运聚模拟实验研究。

技术领域

本发明涉及海洋油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种多场耦合作用下深海深层油气运聚可视化实验装置，该装置可应用于深海深层油气的运聚实验，探究油气在不同温度、不同压力、不同地应力环境及不同地层产状条件下的运聚模式，适用于海洋油气勘探开发行业。

背景技术

我国海洋石油与天然气资源丰富，分别占全国总量的23%与30%，是保障国家能源安全的重要接替；然而，我国70%以上的海洋油气资源埋藏在海洋深层，勘探难度大、开发方式复杂、技术研发投入大、开采成本高，已经成为制约海洋油气大规模高效开发的瓶颈；明确油气运聚过程、精准预测深海深层油气有利聚集区域，成为破解我国深海深层油气勘探开发不利局面的关键技术之一，因此，非常有必要研发一种油气运聚可视化实验装置，精准再现油气在深海深层储层中的运聚过程，为降低深海深层油气勘探开发成本，提高油气钻遇率提供坚实的理论基础和技术支持。

油气运移贯穿油气的生、排、运、聚、散各个环节，是石油地质学研究的核心；然而，相较于陆上油气资源，深海深层油气勘探开发往往面临着更为严峻的考验，随着海洋及地层深度的增加，储层的压力、温度等情况会完全不同，油气的勘探开发难度呈几何倍数增加；在深海深层环境下，储层应力场、温度场及渗流场之间将产生相互作用，在应力、温度及渗流等各个物理场之间相互耦合作用的影响下，深海深层油气的运移和聚集过程往往会表现出极其复杂的特性；比如，在深海深层油气的开采过程中，油气采出会导致储层孔隙压力的降低，地应力重分布，由此导致储层岩石骨架的变形，使油气藏的物性参数，特别是孔隙度、渗透率和孔隙压缩系数发生变化，而这些物性参数的变化反过来又影响流体在储层中的渗流特性；同时，深海深层油气的运聚过程促成了储层内热能以对流的形式发生转移，致使储层温度场变化，而温度场的变化又会导致储层的热物理性能改变，进而反过来影响储层的孔渗性能及油气的渗流特性，导致油气在运聚过程中渗流场发生改变；此外，深海深层油气的运聚过程还受运移路径、地层温度、地应力作用、排烃期次及相态均等诸多因素影响，造成油气富集区域难以精准确定；因此，发明一种精确且贴合真实深海深层地质环境的油气运聚可视化实验装置，厘清深海深层油气在真实储层条件下的多场耦合渗流机理，明确油气运移特征及其富集规律，准确直观地模拟重现油气运聚成藏过程，对提高深海深层油气勘探开发效果具有极其重要的意义。

在含油气系统的研究中，油气运聚模拟技术对研究油气的形成、运聚、破坏和再聚集的过程具有重要意义；因此，前人提出基于物理模拟实验的油气运聚研究方法，研发了相关油气运聚模拟设备，但现有的模拟设备仍存在诸多缺陷和不足，如：（1）目前油气运移模拟装置提供的试验条件与实际地质环境存在较大差异，大多只能进行局部微观的理论分析，对实际油气勘探开发的参考价值有限；（2）大多油气运移物理模拟是在生烃模拟实验的基础上进行的，通过对含有一定丰度有机质的岩石进行升温热解生烃，依靠温度差与生烃过程中流体体积膨胀引起的压力驱动烃类排出，或在模拟实验装置外部施加岩石的压实压力，通过岩石压实作用排出生成的烃类，这类排烃模拟装置的烃类收集系统仅是在常温常压下工作的，与真实地质情况相差甚远；（3）大多实验装置在模拟条件设置上仅考虑了生烃条件，而对地层产状、烃源岩分布、储层孔隙度、地应力分布、流体压力、温度等真实地层条件考虑不足，模拟实验条件严重偏离实际地质情况，所得结论不能反映油气在真实地层条件下的运聚过程。