一种全油气系统成烃—成岩—成缝—成藏全过程装置

本发明属于油气地质实验模拟，具体是一种全油气系统成烃—成岩—成缝—成藏全过程装置。

背景技术：

1、油气成藏过程是一个涉及沉积、成岩、生烃、排烃、运移、聚集与保存等多个阶段的复杂地质演化过程。现有油气地质实验设备大多只能针对单一环节进行模拟，例如部分设备主要用于烃源岩生烃实验，部分设备用于驱替运移实验，部分设备用于成藏聚集实验。这类设备往往存在模拟链条割裂、实验条件固定、难以连续衔接等问题，无法真实再现油气从成岩到成藏的全生命周期演化过程。

2、现有生排烃装置通常能够模拟不同温度和压力条件下烃源岩的热演化过程，并对生烃效率和排烃量进行分析，但其产物通常以微量气体和液体为主，排烃产物数量有限，难以直接支撑后续运移成藏实验。与此同时，传统运移成藏装置又往往依赖外部输入的固定组分油气样品，无法与前端生烃结果形成闭环，也无法反映真实地质条件下烃类组分的动态演化特征。

3、此外，油气在地下介质中的运移与聚集过程受温度、压力、孔隙结构、润湿性、渗透率、断层活动、流体组成及多相耦合作用等因素共同控制，现有实验装置普遍缺乏对这些因素的协同控制能力，难以高精度复现深层、超深层、非常规及复杂构造背景下的油气成藏过程。特别是在油气水三相共存条件下，现有计量和界面识别技术精度不足，容易影响实验结果的准确性和可重复性。

4、另外，现有的流体活塞容器注射精度低，无法实现实现超低速推进。因此，亟需一种能够实现成岩、成烃、排烃、运移和成藏全过程一体化模拟的装置，以克服现有技术中功能割裂、组分衔接困难、动态监测不足及极端条件适应性差等问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全油气系统成烃—成岩—成缝—成藏全过程装置，其包括：

2、成岩生烃模块，用于模拟不同埋深和热演化条件下烃源岩的成岩及生烃过程；

3、排烃分析模块，其入口与所述成岩生烃模块的出口连通，用于对所述成岩生烃模块产生的排烃产物进行冷却、气液分离及组分分析；

4、组分重构模块，其根据所述排烃分析模块的分析结果，结合人工配置方法，对烃类组分进行补充与重构；

5、运移成藏模块，用于模拟油气在不同孔隙介质中的运移、聚集与成藏过程；

6、三相计量模块，其入口与所述运移成藏模块的出口连通，用于对实验产出的油气水三相进行自动分离、计量和界面识别；

7、多场耦合控制模块，分别与所述成岩生烃模块、所述排烃分析模块、所述组分重构模块、所述运移成藏模块和所述三相计量模块通信连接，用于同步控制温度、压力、流体注入速率、围压及时间参数；

8、数据采集与智能控制模块，与所述多场耦合控制模块及各模块中的传感器通信连接，用于实时采集实验过程中的温度、压力、流量、界面位置和组分变化参数，并对实验过程进行闭环控制。

9、进一步，作为优选，所述成岩生烃模块包括高温高压反应腔体，其设置于高温高压反应釜内部，高温高压反应釜外部连接有温控组件，所述高温高压反应腔体中设有压力加载组件以及岩样夹持组件；且所述高温高压反应腔体外连接有围压跟踪系统；

10、所述高温高压反应腔体外分别连接有上排烃阀以及下排烃阀，所述上排烃阀以及下排烃阀的出口均与所述排烃分析模块相接通。

11、进一步，作为优选，所述排烃分析模块包括预降温单元，其外部连接有气液分离单元，所述气液分离单元外设置有采样单元，所述采样单元的出口连接有气相色谱分析单元与液相色谱分析单元。

12、进一步，作为优选，所述组分重构模块包括介质罐，为设置的多个，各所述介质罐内分别存储有不同注入介质，所述介质罐外连接有高精度注射装置，所述高精度注射装置的注射端与所述运移成藏模块相接通。

13、进一步，作为优选，所述运移成藏模块包括一维夹持器模型、二维平面模型和三维构造模型中的至少一个，且其内部均设置有岩芯夹持器；所述二维平面模型和三维构造模型中均设置有多个温度测点、压力测点以及声波测点；

14、所述运移成藏模块的一侧设置有气体驱替装置，所述气体驱替装置用于提供气体介质，且所述运移成藏模块外还设置有恒速恒压泵，所述恒速恒压泵的一侧连接有活塞注入装置，所述活塞注入装置的一端与所述运移成藏模块相连接。

15、进一步，作为优选，所述三相计量模块包括气液分离单元，用于对实验产出流体进行气相与液相的初级分离，所述气液分离单元的液相出口连接有油水分离单元，所述油水分离单元的油相出口和水相出口分别连接有油计量泵和水计量泵；且所述气液分离单元的气相出口设置有气体流量计。

16、进一步，作为优选，所述高精度注射装置包括：

17、第一活塞缸、第二活塞缸，其内部均滑动设置有活塞杆；

18、切换阀，连接在所述第一活塞缸、第二活塞缸的排出口位置；

19、输送管，其一端通过支管分别与所述岩芯夹持器的两端相接通，所述输送管的另一端与所述切换阀相连通；

20、压电驱动装置，设置在所述第一活塞缸、第二活塞缸中。

21、进一步，作为优选，所述岩芯夹持器的内部对称分布有两个预埋管，各所述预埋管上均设有圆周分布的多个微孔；

22、所述岩芯夹持器的侧壁上还设有环形内腔，所述环形内腔的内壁均匀设置有多个侧孔。

23、进一步，作为优选，所述压电驱动装置包括：

24、固定环座，中心固定在所述第一活塞缸、第二活塞缸中，所述活塞杆滑动穿接在固定环座内；

25、拨板，为圆周分布的多个，各所述拨板的一端与所述固定环座相转动连接，且所述拨板的横截面被设置为倒l字形结构；

26、微动板，与各所述拨板相对应设置，所述微动板与所述拨板相滑动连接，且所述微动板远离所述拨板的一侧设置有防滑层；

27、压电陶瓷振动器，其两端分别通过活动板与所述固定环座以及拨板相连接；

28、连接弹簧，连接在各所述固定环座与拨板之间；

29、多个动力滑块，径向滑动连接在所述固定环座内并位于各拨板的下方，所述动力滑块的上端面通过凸轴与所述拨板相活动连接；且所述动力滑块的一端设有斜滑面，并通过所述斜滑面与微动板滑动接触。

30、进一步，作为优选，所述切换阀与输送管之间还设置有三通阀，所述三通阀的一端连接有两个分接管，其中一个所述分接管与环形内腔相接通，另一个所述分接管与预埋管相接通；

31、所述第一活塞缸、第二活塞缸上均设置有端座，所述端座内固定有定位夹套，所述定位夹套内轴向滑动设置有环套，所述环套上圆周分布有多个滑动设置有卡销，各所述卡销与环套之间设置有内弹簧；所述环套与定位夹套之间连接有限位弹簧，且所述定位夹套内位于环套外滑动设置有多个与所述卡销相对应的推力板，所述推力板的一侧端面与所述卡销相抵靠接触，所述推力板的另一侧固定有磁体；

32、所述定位夹套内分布有多个电磁铁，所述电磁铁在通电工作中与所述磁体同性相斥；

33、且所述活塞杆上等距分布有若干个插孔，所述卡销的一端能够与插孔滑动插接；所述定位夹套内远离的限位弹簧的一侧设置有限位块。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

35、本发明能够实现烃源岩成岩、成烃、排烃、运移、聚集及成藏全过程的连续动态模拟；通过气相色谱和液相色谱对排烃产物进行组分分析，并结合人工配置的烃源产物，为后续运移成藏实验提供充足且可调控的注入介质；支持一维夹持器模型、二维平面模型和三维构造模型等多维度实验单元，模拟不同尺度下油气运移路径和聚集规律；通过油气水三相自动计量及高精度界面探测技术，提高实验过程中的物质平衡精度和数据可靠性；通过多场耦合控制与智能化动态监测，提升装置对深层、超深层和非常规油气成藏过程的复现能力。其中还设置的高精度注射装置能够利用压电驱动装置实现微量流体超低速推进，提高注射精确。