例1*105)鋪設(shè)砂體，細(xì)砂(粒徑40目干燥石英砂12)模擬泥巖層等可能發(fā)生超壓的地層，粗砂(粒徑20目干燥石英砂11)模擬其他常壓地層，利用氣體分隔器3透過(guò)底部金屬網(wǎng)2向砂體中注入空氣，由于細(xì)砂層的滲透率小于粗砂層，因此細(xì)砂層內(nèi)的氣體壓力梯度大于粗砂層，產(chǎn)生超壓，具有塑性特征，在重力作用下產(chǎn)生變形。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以手動(dòng)添加新生沉積地層，例如三角洲前積現(xiàn)象，也可以手動(dòng)進(jìn)行地層剝蝕，隨上覆地層變化，較厚巖層下部的塑性泥巖超壓應(yīng)該比較強(qiáng)，超壓地層發(fā)生迀移現(xiàn)象，因此利用閥門(mén)5提高局部的空氣流速，相應(yīng)的增加超壓，即可模擬超壓地層的迀移。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使用藥水浸漬實(shí)驗(yàn)砂體，可以進(jìn)行切片觀察。
[0031]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際盆地尺寸，按照實(shí)際與實(shí)驗(yàn)成1:105比例縮小得出實(shí)驗(yàn)體的尺寸，根據(jù)實(shí)際盆地沉積地層厚度和形態(tài)鋪設(shè)實(shí)驗(yàn)砂體，其中發(fā)生超壓作用的地層用細(xì)砂模擬，其他常壓地層用粗砂模擬。之后打開(kāi)氣栗10，逐漸增大氣流供應(yīng)，用氣體流速表6觀察氣體分隔器3每個(gè)格子的空氣流速，用閥門(mén)5控制空氣流速的大小至適應(yīng)實(shí)驗(yàn)所需，此時(shí)實(shí)驗(yàn)砂體內(nèi)的細(xì)砂層表現(xiàn)為塑性特征，在重力控制下發(fā)生變形，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可在實(shí)驗(yàn)砂體上繼續(xù)添加材料模擬新生沉積，或移除部分材料模擬風(fēng)化剝蝕，在實(shí)驗(yàn)變形后，由于構(gòu)造形態(tài)的改變，地層超壓特征也有所改變，如超壓地層迀移等，相應(yīng)改變氣體分隔器3每個(gè)格子的空氣流速，即可在原有實(shí)驗(yàn)砂體基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以設(shè)定的時(shí)間或距離間隔對(duì)實(shí)驗(yàn)砂體的頂面和側(cè)面進(jìn)行拍照記錄，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用藥水浸漬實(shí)驗(yàn)砂體使之固結(jié)，進(jìn)行切片觀察記錄。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]提供了可在調(diào)節(jié)超壓泥巖層位置和超壓強(qiáng)度的盆地構(gòu)造演化模擬實(shí)驗(yàn)，能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中隨盆地變形特征調(diào)節(jié)超壓泥巖層的位置和因超壓引起的塑性程度，進(jìn)行前陸盆地或三角洲重力滑動(dòng)構(gòu)造的演化模擬。根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)所需，僅一次鋪設(shè)實(shí)驗(yàn)材料，即可進(jìn)行整個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期的盆地構(gòu)造演化，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠調(diào)節(jié)材料的超壓特征，代替了以往裝置的多次重新設(shè)計(jì)和制造，有效的降低了實(shí)驗(yàn)成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更多特征的盆地構(gòu)造模擬，具有很高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用模擬超壓塑性泥巖變形特征的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，大幅度提高了實(shí)驗(yàn)材料的利用率，降低了單次盆地構(gòu)造模擬的成本，其結(jié)構(gòu)模塊化，制造和操作簡(jiǎn)單，具有經(jīng)濟(jì)性和模型多樣化的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中塑性層迀移、必須分階段多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，容易材料浪費(fèi)的不足之處。
[0034]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)中做出各種各樣的修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，其實(shí)質(zhì)上為模擬超壓地層迀移條件下塑性變形構(gòu)造特征的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其包括模型模塊和地層超壓加載模塊。2.依據(jù)權(quán)利要求1的用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，模型模塊用于放置模擬盆地構(gòu)造的粒徑20目干燥石英砂和粒徑40目干燥石英砂，粒徑20目干燥石英砂用于模擬正常地層壓力的巖層，粒徑40目干燥石英砂用于模擬形成異常超壓地層的巖層；粒徑40目干燥石英砂的鋪設(shè)范圍決定了異常超壓地層的分布范圍，應(yīng)根據(jù)實(shí)際模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡男枰M(jìn)行鋪設(shè)。3.依據(jù)權(quán)利要求1的用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，地層超壓加載模塊用于對(duì)模型砂體注入空氣，由于粒徑20目干燥石英砂與粒徑40目干燥石英砂的滲透性差異，而使粒徑40目干燥石英砂的內(nèi)部形成異常超壓，從而模擬超壓地層的塑性變形。4.依據(jù)權(quán)利要求1的用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括實(shí)驗(yàn)容器、底部金屬網(wǎng)、氣體分隔器、橡膠管、閥門(mén)、氣體流速表、總輸氣管、氣體緩沖器、氣壓表、氣栗；其中，實(shí)驗(yàn)砂體放置于實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)，氣體分隔器位于實(shí)驗(yàn)容器下部，分隔成若干個(gè)格子，每個(gè)格子內(nèi)部的氣壓獨(dú)立，底部金屬網(wǎng)承托實(shí)驗(yàn)砂體，將實(shí)驗(yàn)砂體和下部的氣體分隔器連通，實(shí)驗(yàn)砂體不能通過(guò)底部金屬網(wǎng)，同時(shí)空氣可透過(guò)金屬網(wǎng)向上運(yùn)動(dòng)，氣體分隔器的每個(gè)格子通過(guò)單獨(dú)的橡膠管連接氣體流速表和閥門(mén)，閥門(mén)控制氣體流速，用氣體流速表監(jiān)測(cè)氣體流速，閥門(mén)的另一端用橡膠管連接氣體緩沖器，氣體緩沖器是體積較大的容器，起緩沖作用使氣體壓力和流速穩(wěn)定，氣體緩沖器上安裝氣壓表，監(jiān)測(cè)緩沖器內(nèi)氣壓，使用氣栗向氣體緩沖器充氣，提供高氣壓；通過(guò)閥門(mén)控制每個(gè)氣體分隔器的氣體流速及壓力，使氣體透過(guò)底部金屬網(wǎng)向?qū)嶒?yàn)容器內(nèi)的砂體注入空氣，砂體分為粗砂和細(xì)砂，其中細(xì)砂由于滲透率低于粗砂在空氣作用下發(fā)生超壓，產(chǎn)生塑性特征，能夠模擬前陸盆地和三角洲重力滑動(dòng)構(gòu)造的超壓地層，實(shí)現(xiàn)盆地模擬實(shí)驗(yàn)。5.依據(jù)權(quán)利要求1的用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，其包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)、氣流供給裝置兩部分，地層超壓的模擬通過(guò)氣流供給裝置控制實(shí)驗(yàn)砂體不同位置的氣流大小，對(duì)超壓層的超壓程度及塑性進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)前陸盆地或三角洲重力滑動(dòng)構(gòu)造的砂箱物理模擬；實(shí)驗(yàn)臺(tái)是放置實(shí)驗(yàn)砂體的桌面，自重較大，穩(wěn)定，底板等間距開(kāi)孔，通過(guò)橡膠管與氣流供給裝置連接；氣流供給裝置通過(guò)氣栗提供穩(wěn)定的氣流，利用閥門(mén)對(duì)氣流進(jìn)行減速，從而控制實(shí)驗(yàn)砂體不同位置的氣流速度，即流體超壓程度；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可從頂面和側(cè)面觀察實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可用藥水浸漬砂體使之固結(jié)，對(duì)砂體切片進(jìn)行水平剖面和縱剖面的觀察。6.一種使用上述用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其特征在于，其包括下列步驟: 首先根據(jù)物理模擬相似比(通常為1:105)計(jì)算模型所需尺寸，用細(xì)砂模擬超壓塑性地層，粗砂模擬常壓脆性地層，當(dāng)注入空氣時(shí)，超壓產(chǎn)生，細(xì)砂層在重力驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生塑性變形，模擬盆地構(gòu)造，各個(gè)地層之間利用不同顏色的染料加以區(qū)別，并且易于觀察構(gòu)造變形，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可填入砂體模擬運(yùn)動(dòng)期的新生沉積地層或手動(dòng)模擬剝蝕現(xiàn)象；用相機(jī)記錄實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用藥水浸漬砂體使之固化，切割之后觀察內(nèi)部剖面，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和總結(jié)。7.一種使用上述用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置的方法，其特征在于，其包括下列步驟: 第一步，根據(jù)實(shí)際盆地尺寸，按照1:105比例縮小得出實(shí)驗(yàn)體的尺寸，根據(jù)實(shí)際盆地沉積地層厚度和形態(tài)鋪設(shè)實(shí)驗(yàn)砂體，其中發(fā)生超壓作用的地層用細(xì)粒的干燥石英砂(粒徑40目)模擬，其他常壓地層用粗粒的干燥石英砂(粒徑20目或更大)模擬； 第二步，先設(shè)定氣壓表的最大實(shí)驗(yàn)氣壓，關(guān)閉氣體分隔器上橡膠管的閥門(mén)，關(guān)閉總輸氣管的閥門(mén)，打開(kāi)氣栗，此后打開(kāi)總輸氣管的閥門(mén)，逐漸打開(kāi)橡膠管的閥門(mén)，調(diào)節(jié)速度不可過(guò)快，在調(diào)節(jié)過(guò)程中通過(guò)氣體流速表監(jiān)測(cè)氣體分隔器內(nèi)各個(gè)格子的流速，直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需為止，此時(shí)超壓地層由脆性特征轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄蕴卣?，?shí)驗(yàn)開(kāi)始； 第三步，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可從模型的各個(gè)側(cè)面觀察和記錄；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，保持橡膠管的閥門(mén)不動(dòng)，先關(guān)閉總輸氣管的閥門(mén)，待氣體停止流動(dòng)后，再關(guān)閉橡膠管的閥門(mén)，此時(shí)超壓層不再具有塑性，可對(duì)實(shí)驗(yàn)砂體噴水定型后切片觀察盆地模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種用于地震勘探的砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置包括模型模塊和地層超壓加載模塊；模型模塊用于放置模擬盆地構(gòu)造的粒徑20目干燥石英砂和粒徑40目干燥石英砂，粒徑20目干燥石英砂用于模擬正常地層壓力的巖層，粒徑40目干燥石英砂用于模擬形成異常超壓地層的巖層；利用粒徑40目干燥石英砂的鋪設(shè)范圍來(lái)形成異常超壓地層的分布范圍，根據(jù)實(shí)際模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡男枰M(jìn)行鋪設(shè)；地層超壓加載模塊用于對(duì)模型砂體注入空氣，基于粒徑20目干燥石英砂與粒徑40目干燥石英砂的滲透性差異，使粒徑40目干燥石英砂的內(nèi)部形成異常超壓。該砂箱物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了超壓地層塑性變形的盆地構(gòu)造模擬。
【IPC分類(lèi)】G01V1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105022085
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510282406
【發(fā)明人】柳波
【申請(qǐng)人】蘆慧
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日
【公告號(hào)】CN104597482A, CN104597482B