本發明涉及油氣成藏物理模擬實驗裝置領域，具體是一種可調節式油氣運聚成藏模擬裝置。

背景技術：

油氣成藏物理模擬實驗裝置是用來模擬油氣從生成到運移、聚集成藏的過程。隨著油氣成藏模擬技術的發展，已經可以實現常溫常壓下、動態可視化模擬。測定參數包括傳感器壓力(通過水柱或者傳感器)、含油(水)飽和度(通過測定電阻率)、外部擠壓力等。

目前的油氣成藏模擬裝置都是以均勻擠壓作用為主，例如公開號為CN102777167B，發明名稱為《二維可定量擠壓油氣運聚可視物理模擬裝置》的中國發明專利申請，該發明專利申請提出一種二維可定量擠壓油氣運聚可視物理模擬裝置，二維可定量擠壓油氣運聚可視物理模擬裝置包括：具有填裝二維地質模型的模型主體、蓋板和帶活塞的壓板，蓋板由透明玻璃制成并具有支撐二維地質模型的支撐面，二維地質模型位于蓋板和帶活塞的壓板之間，帶活塞的壓板將二維地質模型擠壓在蓋板上。

然而，由于地層具有強的非均質性特征，不同的構造位置地層的受力往往有很大的差別，不能簡單的視為均一(均勻)的受力。另外，由于構造應力的方向的不同，地層受到的應力也不是簡單的擠壓應力，如在走滑條件下，地層受到的應力為剪切應力，這些復雜的地質條件，現有的成藏模擬實驗技術都不能有效的實現。

另外，在油氣運聚成藏的模擬實驗中，不同構造部位的地層的受力情況往往不同，因此需要在推板的不同位置設置不一樣的凸起面以盡量精確地模擬這種區別，現有技術中，往往采用橡皮泥一類的物質粘合在推板上，但是由于橡皮泥本身就是軟性物質，因此模擬效果往往不佳，而且不容易精確控制；而如果根據需要預先制作不同形狀的推板，則靈活性太差，無法適應實際的需要，因此需要一種接近可標準化生產的、靈活性高的推板疊置裝置。

技術實現要素：

本發明提供了一種可調節式油氣運聚成藏模擬裝置，能夠模擬復雜構造環境下的油氣運聚成藏過程。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種可調節式油氣運聚成藏模擬裝置，可調節式油氣運聚成藏模擬裝置包括：反應釜，為箱體狀；推板，推板為兩個，兩個推板分別設置在反應釜的兩個相對側端，每個推板均具有一斜面，兩個推板的斜面相對且相互平行；疊置裝置，每個斜面上均設置有多個疊置裝置，每個疊置裝置的一端與對應的斜面可拆卸地連接，每個疊置裝置的另一端朝向相對的推板；驅動裝置，與推板連接并能夠推動推板在反應釜內移動。

進一步地，反應釜的側壁與豎直方向平行，在水平方向的截面內，斜面與推板的移動向方向具有夾角。

進一步地，斜面上設置有多個間隔設置第一卡合槽，疊置裝置包括：第一疊置件，第一疊置件的一端設置有用于與第一卡合槽配合插接的第一卡合體，第一疊置件的另一端設置有第二卡合槽；第三疊置件，第三疊置件的一端設置有用于與第二卡合槽配合插接的第三卡合體。

進一步地，疊置裝置還包括第二疊置件，第二疊置件的一端設置有用于與第二卡合槽配合插接的第二卡合體，第二疊置件的另一端設置有有第三卡合槽，第二疊置件的兩端能夠分別連接第一疊置件和第三疊置件。

進一步地，第二疊置件為多個，多個第二疊置件的結構均相同。

進一步地，多個第一卡合槽沿斜面的延伸方向平行間隔設置。

進一步地，驅動裝置包括液壓缸和恒速恒壓泵，液壓缸為兩個，每個液壓缸均與一個推板連接，每個液壓缸上均連接有一個恒速恒壓泵。

進一步地，反應釜的一個側壁為玻璃制成的可視窗口，反應釜與該側壁相對的另一個側壁設置有多個介質孔，每個介質孔內均設置有用于防漏的絲網。

進一步地，反應釜的頂部設置有壓力緩沖裝置，壓力緩沖裝置包括殼體、復位彈簧，密封塊和排壓口，殼體為底部開口頂部封閉的筒狀結構，殼體的下端直徑小于殼體的上端直徑，殼體的底部置于反應釜內，密封塊設置在殼體的下端，密封塊通過復位彈簧與殼體的頂部連接，排壓口設置在殼體的頂部。

本發明的有益效果是，在油氣運聚成藏的模擬實驗中，通過驅動裝置推動兩個推板的相向運動，使得位于兩個推板之間的實驗介質產生擠壓和剪切應力，解決了現有的油氣運藏模擬裝置只能單一地模擬均勻擠壓應力的問題，同時通過在推板的斜面上設置疊置裝置，能夠模擬復雜構造環境下的成藏過程。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置的水平方向剖視結構示意圖；

圖2為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置的第一疊置件的結構示意圖；

圖3為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置的第二疊置件的結構示意圖；

圖4為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置的第三疊置件的結構示意圖；

圖5為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置中推板的裝配結構示意圖；

圖6為本發明可調節式油氣運聚成藏模擬裝置中壓力緩沖裝置的結構示意圖。

圖中附圖標記：1、反應釜；2、液壓缸；3、恒速恒壓泵；4、數據采集裝置；5、側壁；6、缸體；7、橡膠密封圈；8、法蘭螺栓；9、活塞；10、活塞桿；111、第一推板；112、第二推板；12、介質孔；13、流體注入泵；14、第一疊置件；15、第二疊置件；16、第三疊置件；17、第一卡合槽；18、第一卡合體；19、第二卡合槽；20、第二卡合體；21、第三卡合體；22、第三卡合槽；29、殼體；30、復位彈簧；31、密封塊；32、排壓口；34、下殼體；35、上殼體；36、計算機。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。

如圖1至圖6所示，本發明實施例提供了一種可調節式油氣運聚成藏模擬裝置，該可調節式油氣運聚成藏模擬裝置包括反應釜1、推板、疊置裝置、驅動裝置和數據采集裝置4。反應釜1為箱體狀。推板為兩個，兩個推板分別設置在反應釜1的兩個相對側端，每個推板均具有一斜面，兩個推板的斜面相對且相互平行。每個斜面上均設置有多個疊置裝置，每個疊置裝置的一端與對應的斜面可拆卸地連接，每個疊置裝置的另一端朝向相對的推板。驅動裝置與推板連接并能夠推動推板在反應釜1內移動。本發明實施例中，在兩個推板之間設置有試驗介質，用于模擬地層。

在油氣運聚成藏的模擬實驗中，通過驅動裝置推動兩個推板的相向運動，使得位于兩個推板之間的實驗介質產生擠壓和剪切應力，解決了現有的油氣運藏模擬裝置只能單一地模擬均勻擠壓應力的問題，同時通過在推板的斜面上設置疊置裝置，能夠模擬復雜構造環境下的成藏過程。

如圖1所示，本發明實施例中反應釜1為矩形，該反應釜1的側壁與豎直方向平行，反應釜1的頂壁和底壁與水平方向平行。上述推板的截面形狀為直角三角形狀，該直角三角形的兩個直角邊所在平面分別與反應釜1的其中兩個相鄰的側壁抵接，該直角三角形的斜邊所在平面為上述斜面，該斜面與推板的移動方向具有夾角。本發明實施例中，推板的移動方向為圖1中水平橫向方向(圖中1水平箭頭方向)。

需要說明的是，本發明實施例中的推板包括設置在反應釜1一端的第一推板111和設置在反應釜1另一端的第二推板112，其中，第一推板111和第二推板112呈中心對稱布置，即第一推板111位于反應釜1的左端，第一推板111的直角位于圖1中反應釜的左下角。第二推板112位于反應釜1的右端，第二推板112的直角位于圖1中反應釜1的右上角。

本發明實施例中，上述推板的截面形狀并不限于上述直角三角形的截面形狀，例如還可以為直角梯形，直角梯形的上底和下底分別與反應釜1的兩個相對側壁抵接，直角梯形的斜邊所在平面為上述斜面。

如圖2至圖5所示，斜面上設置有多個間隔設置第一卡合槽17，疊置裝置包括第一疊置件14和第三疊置件16。第一疊置件14的一端設置有用于與第一卡合槽17配合插接的第一卡合體18，第一疊置件14的另一端設置有第二卡合槽19。第三疊置件16的一端設置有用于與第二卡合槽19配合插接的第三卡合體21。第三疊置件16的另一端不設置任何卡合槽。

本發明實施例中，上述第一疊置件14的主體截面為三角形，該第一疊置件14上三角形斜面所在的平面能夠與上述斜面貼合，上述第一卡合槽17為沿水平方向設置的矩形槽，上述第一卡合體18為與該第一卡合槽17相適配的矩形凸起。上述第二卡合槽19設置在第一疊置件14的頂部，上述第二卡合槽19包括第一凹槽部和第二凹槽部，即第二卡合槽19的截面形狀為L形。

第三疊置件16的主體截面為矩形，上述第三卡合體21包括與第一凹槽部配合的第一凸起部以及與第二凹槽部配合的第二凸起部，該第三疊置件16與第一疊置件14通過第三卡合體21和第二卡合槽19插接配合。

優選地，疊置裝置還包括第二疊置件15，第二疊置件15的一端設置有用于與第二卡合槽19配合插接的第二卡合體20，第二疊置件15的另一端設置有第三卡合槽22。第二卡合體20的結構與第三卡合體21的結構相同，第三卡合槽22與第二卡合槽19結構相同，第二疊置件15的兩端能夠分別連接第一疊置件14和第三疊置件16，即第二疊置件15設置在第一疊置件14和第三疊置件16之間。

進一步地，上述第二疊置件15為多個，多個第二疊置件15的結構均相同。在實際操作中，可以根據不同模擬需要，選擇不同數量的第二疊置件15進行連接，從而模擬復雜的地質條件。

需要說的是，本發明實施例中，第二疊置件15的主體截面為矩形上述第二卡合體20的結構與第三卡合體21的結構相同，第三卡合槽22與第二卡合槽19結構相同，因此對第二卡合體20與第二卡合槽19的結構不再進行贅述。

每個推板上的斜面沿其延伸方向均設置有多個平行間隔布置的第一卡合槽17，每個第一卡合槽17上均對應連接有一個上述疊置組件，如圖5所示。本發明實施例中，上述疊置組件通過選擇不同的布置位置和布置長度(圖5中水平方向的長度)來實現模擬復雜構造應力環境的目的。

使用該疊置裝置來改變不同構造應力環境來模擬地層情況，只需要統一制造出足夠數量的統一規格的第一疊置件14、第二疊置件15和第三疊置件16即可，對于標準化的生產十分有利，使用靈活。第一卡合槽17的個數和間隔距離可以根據實際情況自行選擇。推板和疊置裝置的材質采用鋼制或堅硬木質。

本發明實施例中，上述疊置裝置可以設置在其中一個推板上，也可以同時設置在兩個推板上，在安裝時，應該保證上述疊置裝置的安裝穩定性，不容易脫落，具體實施方法均為現有技術，此處不再詳細說明。

如圖1所示，本發明實施例中的驅動裝置包括液壓缸2和恒速恒壓泵3，液壓缸2為兩個，每個液壓缸2均與一個推板連接，每個液壓缸2上均連接有一個恒速恒壓泵3。

具體地，液壓缸2通過固定桿6與反應釜1的側壁固定連接，液壓缸2包括缸體6、活塞9和活塞桿10，缸體6與反應釜1的側壁固定連接，活塞9設置在缸體6中，活塞桿10一端與活塞9連接，活塞桿10的另一端與對應的推板連接。每個液壓缸2內的活塞9由一臺恒速恒壓泵3驅動做直線往復運動。

優選地，所述恒速恒壓泵3的工作壓力為70MPa，流量為0.01～20ml/min，選用連續無脈沖循環，能恒速、恒壓工作的雙缸泵。該泵計量準確、精度高，具有壓力保護及位置上下限保護，泵頭材料采用304不銹鋼，具有抽吸、排液、預增壓功能，該泵配置通訊口，可由計算機36進行操作。具體實施方法均為現有技術，此處不再詳細說明。液壓缸的容積為1000ml，最大工作壓力為16Mpa，缸體材料采用1Cr18Ni9Ti，耐堿、酸性液體腐蝕，而且內膽經過精密磨床研磨，研磨后的精度可達±0.005mm，活塞由聚四氟乙烯制作。

反應釜1整體為鋼體結構，反應釜1內壁上設置有耐腐蝕結構層，耐腐蝕結構層具體為鎂合金或鈦合金，耐腐蝕結構層防止了油氣在反應釜1中模擬實驗時對反應釜1造成損壞，從而增長了反應釜1的使用壽命。反應釜1的側壁5為玻璃制成的可視窗口，可以直接用于觀察實驗現象或進行攝影和攝像。為了防止模型有內壓的情況玻璃向外凸出，法蘭螺栓8的邊框設計有橫-豎柵板網格。側壁5與反應釜1的箱體框架之間設置有橡膠密封圈7，側壁5通過法蘭螺栓8固定在反應釜1箱體上，圖1中，豎直方向箭頭為觀察方向。反應釜1與側壁5相對的另外一個側壁上設置有多個介質孔12，每個介質孔12內均設置有用于防漏的絲網。流體注入泵13與反應釜1上的介質孔12連接。本發明實施例中，上述介質孔12為九個。

如圖6所示，反應釜1的頂部設置有壓力緩沖裝置，壓力緩沖裝置包括殼體29、復位彈簧30，密封塊31和排壓口32，殼體29為底部開口頂部封閉的筒狀結構，殼體29的下端直徑小于殼體29的上端直徑，殼體29的底部置于反應釜1內，密封塊31設置在殼體29的下端，密封塊31通過復位彈簧30與殼體29的頂部連接，排壓口32設置在殼體29的頂部。

具體地，上述殼體29由截面為矩形的下殼體34和截面為倒梯形的上殼體35構成，上述密封塊31的外周壁與下殼體34的內周壁密封連接并能夠相對滑動。正常時密封塊31與下殼體34緊密配合進行密封，當反應釜1中的壓力值過大時，壓力會沖擊殼體29內的密封塊31，使得密封塊31上移至上殼體35內，此時密封塊31的密封作用失效，從而使得壓力通過排壓口32排出，當壓力值穩定時，復位彈簧30帶動密封塊31復位繼續密封。壓力緩沖系統能有效應對油氣壓力突變帶來的不良影響。

如圖1所示，本發明實施例中的數據采集裝置4主要包括：壓力傳感器、飽和度電性傳感器和電阻率自動測量儀。其中壓力傳感器共設置了九個，布置在反應釜1內，所采集到的壓力信號轉換成電信號后傳輸給計算機36，由計算機36列表指示各點的數值。

在反應釜的側板上均勻布置36個飽和度電性傳感器，用于檢測地層中的含油(水)飽和度，電極埋置于砂層(試驗介質)中。

電阻是地層流體良好的指示性參數，地層的電阻率約為0～10000Ωm，精度1％。采用串聯等效或并聯等效電路，測試頻率為12Hz-100kHz，共有503點頻率可編程選擇，配合計算機36自動采集器和電阻率自動測量儀實現計算機在線測試記錄。

需要說明的是，計算機36的數據處理軟件基于XP平臺，操作靈活、方便，所有輸入和提示都使用窗口式的對話框，實驗流程示意，便于熟悉系統操作；實驗過程中，出現超壓、非正常失壓等故障時，軟件系統會自動監測到并彈出窗口警告操作人員，可以自動控制的，軟件將自行對所出現的問題進行處理，需手動操作的，將提示操作人員對應的操作方法，保證實驗人員可以安全高效地完成實驗。

從以上的描述中，可以看出，本發明上述的實施例實現了如下技術效果：在油氣運聚成藏的模擬實驗中，通過驅動裝置推動兩個推板的相向運動，使得位于兩個推板之間的實驗介質產生擠壓和剪切應力，解決了現有的油氣運藏模擬裝置只能單一地模擬均勻擠壓應力的問題，同時通過在推板的斜面上設置疊置裝置，能夠實現模擬復雜構造環境下的成藏過程的目的。

以上所述，僅為本發明的具體實施例，不能以其限定發明實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發明專利保護范圍所作的等同變化與修飾，都應仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發明中的技術特征與技術特征之間、技術特征與技術方案之間、技術方案與技術方案之間均可以自由組合使用。