疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，其特征在于在其結(jié)構(gòu)中設(shè)置有沉積管（1）、匯水管（2）、進(jìn)水管（4）和進(jìn)水集合管（7），在沉積管（1）和匯水管（2）中分別加入實驗用砂（8）和擋水粗砂（13），通過不斷地往實驗裝置中注水，使液化層形成超壓，最終突破地層壓力，發(fā)生侵入和噴出等變形，從而精確測量出變形過程中的壓力梯度和進(jìn)水流量，半定量-定量地刻畫出地層壓力、流量和變形砂體展布之間的關(guān)系；沉積管（1）與匯水管（2）之間通過法蘭片（11）相連接，可方便的將沉積管（1）從實驗裝置中取出，使實驗?zāi)芏啻沃貜?fù)進(jìn)行。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、便于觀察、經(jīng)濟實用的特點。
【專利說明】疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，屬油氣田勘探開發(fā)過程中沉積模擬【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]疏松沉積變形構(gòu)造一直受到國內(nèi)外學(xué)者的重視，尤其是最近20年，通過野外露頭、巖心和地震資料發(fā)現(xiàn)了大量的變形構(gòu)造，它們出現(xiàn)在不同年代的各種沉積環(huán)境中。這方面的研究也已經(jīng)成為沉積學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。并且這些變形構(gòu)造多出現(xiàn)在砂巖中，因此與疏松沉積物相關(guān)的各種特殊構(gòu)造對于油氣勘探的意義重大，成為巖性油氣藏勘探的一個新的、前沿的領(lǐng)域。
[0003]沉積模擬研究始于19世紀(jì)末期，經(jīng)歷了以現(xiàn)象觀察描述為主的初級階段、以底形研究為主的迅速發(fā)展 階段和以砂體形成過程和演化規(guī)律為主的湖盆砂體模擬階段。模擬實驗的內(nèi)容己十分廣泛，如濁流模擬實驗、風(fēng)洞模擬實驗、風(fēng)暴模擬實驗等等。沉積模擬研究成果推動了不同學(xué)科的交叉與繁榮，促進(jìn)了實驗沉積學(xué)的飛速發(fā)展，奠定了現(xiàn)代沉積學(xué)的基礎(chǔ)。但在沉積模擬研究中，很少研究是針對地質(zhì)流化過程進(jìn)行的。Lowe( 1975)最先開始研究流化作用，并提供了流化作用實驗的描述。更多的現(xiàn)代實驗的研究關(guān)注的是單層材料中的流態(tài)(Mo__rz et al.，2007)，雙層介質(zhì)中的流化門限值的變化(Nichols et al.，1994)，薄層沉積物中泄水和泄氣構(gòu)造的比較(Frey et al.，2009)以及純氣驅(qū)流化作用(Pralleet al., 2003; Rodrigues et al.，2009)。而且沉積模擬實驗本身存在很多問題，比如實驗時忽略了粉砂和礫的沉積作用、忽視了非均質(zhì)流、忽視了非穩(wěn)定狀態(tài)的影響、對砂體規(guī)模和延伸的定量預(yù)測不夠、對實際應(yīng)用考慮不多等等。
[0004]為了更好的說明地質(zhì)條件下的疏松沉積物的變形過程，本發(fā)明實現(xiàn)了多層平坦地層中的水驅(qū)流化作用的模擬以及不同坡角底形中疏松沉積物變形的模擬，以盡量逼近地下真實條件。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，能精確測量出變形過程中的壓力梯度和進(jìn)水流量，半定量-定量地刻畫出地層壓力、流量和變形砂體展布之間的關(guān)系，具有結(jié)構(gòu)簡單合理、操作方便、便于觀察、經(jīng)濟實用的特點。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的的。
[0007]在疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有沉積管、匯水管、下鋼絲網(wǎng)、進(jìn)水管、球閥、支架、進(jìn)水集合管、實驗用砂、截止閥、膜盒壓力表、法蘭片、上鋼絲網(wǎng)、擋水粗砂、塑料軟管、轉(zhuǎn)子流量計、底座；在底座上安裝有支架；進(jìn)水集合管安裝在底座上；在進(jìn)水集合管的底部開有進(jìn)水口 ；塑料軟管的一端與進(jìn)水集合管底部的進(jìn)水口相連接，另一端與轉(zhuǎn)子流量計相連接；匯水管安裝在支架的頂部；進(jìn)水管安裝在匯水管與進(jìn)水集合管之間；進(jìn)水管的下端安裝在進(jìn)水集合管的上端面上，進(jìn)水管的上端安裝在匯水管的底部；在進(jìn)水管上安裝有球閥；在匯水管的上部安裝有沉積管；沉積管與匯水管之間通過法蘭片相連接；在沉積管底部的側(cè)壁上安裝有膜盒壓力表，膜盒壓力表上裝有截止閥；在匯水管的底部安裝有下鋼絲網(wǎng)；在匯水管中裝有擋水粗砂；在沉積管的底部安裝有上鋼絲網(wǎng)；在沉積管中裝有實驗用砂；沉積管、匯水管、進(jìn)水管、進(jìn)水集合管均為有機玻璃管；下鋼絲網(wǎng)和上鋼絲網(wǎng)為40目的不銹鋼絲網(wǎng)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0009]1、模擬實驗裝置通過不斷地注水，使液化層形成超壓，最終突破地層壓力，發(fā)生侵入和噴出等變形，能精確測量出變形過程中的壓力梯度和進(jìn)水流量，半定量-定量地刻畫出地層壓力、流量和變形砂體展布之間的關(guān)系。
[0010]2、沉積管與匯水管之間通過法蘭片相連接，可方便的將沉積管從實驗裝置中取出，使實驗?zāi)芏啻沃貜?fù)進(jìn)行；也可將每次實驗的產(chǎn)物進(jìn)行冰凍處理，然后從沉積管取出，并進(jìn)行切片處理，從而觀察沉積物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為后期的3D可視化提供地質(zhì)模型。
[0011]3、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單合理、操作方便、便于觀察、經(jīng)濟實用的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0012]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]在圖中:1.沉積管、2.匯水管、3.下鋼絲網(wǎng)、4.進(jìn)水管、5.球閥、6.支架、7.進(jìn)水集合管、8.實驗用砂、9.截止閥、10.膜盒壓力表、11.法蘭片、12.上鋼絲網(wǎng)、13.擋水粗砂、14.塑料軟管、15.轉(zhuǎn)子流量計、16.底座。
【具體實施方式】:
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]本發(fā)明一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，由沉積管1、匯水管2、下鋼絲網(wǎng)3、進(jìn)水管4、球閥5、支架6、進(jìn)水集合管7、實驗用砂8、截止閥9、膜盒壓力表10、法蘭片11、上鋼絲網(wǎng)12、擋水粗砂13、塑料軟管14、轉(zhuǎn)子流量計15、底座16組成；在底座16上安裝有支架6，整個實驗裝置放置在帶底座16的支架6上；進(jìn)水集合管7安裝在底座16上；在進(jìn)水集合管7的底部開有進(jìn)水口 ；塑料軟管14的一端與進(jìn)水集合管7底部的進(jìn)水口相連接，另一端與轉(zhuǎn)子流量計15相連接；在轉(zhuǎn)子流量計15的控制下，水流從塑料軟管14進(jìn)入到進(jìn)水集合管7中；匯水管2安裝在支架6的頂部；進(jìn)水管4安裝在匯水管2與進(jìn)水集合管7之間；進(jìn)水管4的下端安裝在進(jìn)水集合管7的上端面上，進(jìn)水管4的上端安裝在匯水管2的底部；進(jìn)水集合管7均勻地將水流分配到10個進(jìn)水管4中；在進(jìn)水管4上安裝有球閥5，可以控制水的流量；在匯水管2的上部安裝有沉積管I ;沉積管I與匯水管2之間通過法蘭片11相連接；在沉積管I底部的側(cè)壁上安裝有膜盒壓力表10，膜盒壓力表10上裝有截止閥9 ;在匯水管2的底部安裝有40目的不銹鋼下鋼絲網(wǎng)3，下鋼絲網(wǎng)3上鋪滿擋水粗砂13，擔(dān)當(dāng)擋板；在沉積管I的底部安裝有40目的不銹鋼上鋼絲網(wǎng)12，其上放置實驗用砂8 ;沉積管1、匯水管2、進(jìn)水管4、進(jìn)水集合管7均為有機玻璃管。
[0016]采用本發(fā)明進(jìn)行疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗時，可按如下步驟進(jìn)行:
[0017](I)、用清水將實驗用砂8和擋水粗砂13淘洗多次,直至水變清澈,然后將其天然晾干。
[0018](2)、關(guān)閉球閥5，在匯水管2中加入一定的水，填入擋水粗砂13。
[0019](3)、安裝法蘭片11上的固緊螺絲，將沉積管I和匯水管2連接起來。
[0020](4)、往沉積管I中注水，使水深達(dá)到60cm，通過40目的篩網(wǎng)往沉積管I中緩慢加入洗凈并晾干的實驗用砂8，其中紅色的實驗用砂8為示蹤砂，經(jīng)浸濕后再加入；每次加完實驗用砂8后，等實驗用砂8大約沉淀30分鐘后，再加下一層沉積物；在頂層沉積物加入后，把沉積管I中的水排出一部分，使水面達(dá)到開始時的60cm的標(biāo)記處。
[0021](5)、實驗開始時，打開轉(zhuǎn)子流量計15和球閥5，通過塑料軟管14開始往實驗裝置中注水，在開始注水前5分鐘開始對實驗裝置攝像；轉(zhuǎn)子流量計15的流量先小后大，待發(fā)生液化后保持流量不變；觀察實驗過程中轉(zhuǎn)子流量計15和膜盒壓力表10的變化，記錄下產(chǎn)生重要現(xiàn)象時刻的流量和壓力讀數(shù)。
[0022](6)實驗結(jié)束后，關(guān)閉攝像機、轉(zhuǎn)子流量計15和球閥5 ;將沉積管I中的水排盡，卸下法蘭片11，將沉積管I放入冰柜中冷凍，以便后期進(jìn)行切片。
【權(quán)利要求】
1.一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，由匯水管(2)、進(jìn)水管(4)、球閥(5)、支架(6)、實驗用砂(8)、截止閥(9)、塑料軟管(14)、底座(16)組成，其特征在于在其結(jié)構(gòu)中設(shè)置有沉積管(I)、下鋼絲網(wǎng)(3)、進(jìn)水集合管(7)、膜盒壓力表(10)、法蘭片(11)、上鋼絲網(wǎng)(12)、擋水粗砂(13)、轉(zhuǎn)子流量計(15);在底座(16)上安裝有支架(6);進(jìn)水集合管(7)安裝在底座(16)上；在進(jìn)水集合管(7)的底部開有進(jìn)水口 ；塑料軟管(14)的一端與進(jìn)水集合管(7)底部的進(jìn)水口相連接，另一端與轉(zhuǎn)子流量計(15)相連接；匯水管(2)安裝在支架(6)的頂部；進(jìn)水管(4)安裝在匯水管(2)與進(jìn)水集合管(7)之間；進(jìn)水管(4)的下端安裝在進(jìn)水集合管(7)的上端面上，進(jìn)水管(4)的上端安裝在匯水管(2)的底部；在進(jìn)水管(4)上安裝有球閥(5);在匯水管(2)的上部安裝有沉積管(I);在匯水管(2)的底部安裝有下鋼絲網(wǎng)(3);在匯水管(2)中裝有擋水粗砂(13);在沉積管(I)的底部安裝有上鋼絲網(wǎng)(12)；在沉積管(I)中裝有實驗用砂(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，其特征在于沉積管(I)與匯水管(2 )之間通過法蘭片(11)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，其特征在于在沉積管(I)底部的側(cè)壁上安裝有膜盒壓力表(10)，膜盒壓力表(10)上裝有截止閥(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，其特征在于沉積管(I)、匯水管(2 )、進(jìn)水管(4 )、進(jìn)水集合管(7 )均為有機玻璃管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種疏松沉積物流化變形的物理模擬實驗裝置，其特征在于下鋼絲網(wǎng)(3)和上鋼絲網(wǎng)(12)為40目的不銹鋼絲網(wǎng)。
【文檔編號】E21B49/00GK103615240SQ201310598745
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】易雪斐, 張昌民, 李少華, 李康, 王浩宇 申請人:長江大學(xué)