一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置及方法，其特征在于，包括配样系统、温度控制系统、实验模型系统、压力控制与注入系统、PC监控系统、取样系统、气相样品分析系统和液相样品分析系统；实验模型系统为装置核心，分别连接温度控制系统、取样系统、配样系统、压力控制与注入系统；压力控制与注入系统连接PC监控系统；取样系统分别连接气相样品分析系统和液相样品分析系统。本发明专利技术通过配样器配制出超稠油，通过流变性测试装置测试超稠油黏度，通过注入空气使超稠油与空气在地层条件下发生氧化反应，通过自动旋转系统使得原油和空气在油藏条件下能够充分接触，同时该装置能在实验完成后自动清洗，减少人工劳动和危险。

【技术实现步骤摘要】
一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置及方法
本专利技术涉及石油开发领域的实验装置及方法，尤其涉及一种超稠油油藏注空气原油氧化燃料沉积的定量分析和表征的实验装置及方法。
技术介绍
上个世纪80年代起，就地燃烧(insitucombustion)热采技术开始受到广泛的关注并在部分油田进行了现场应用。就地燃烧技术是首先在地层中注入空气，然后通过点火的方式使小部分地层原油发生燃烧反应，空气中的氧气被消耗，生成的烟道气能够驱替部分原油，同时因为燃烧反应大量放热导致地层中的温度上升从而降低地层中稠油的黏度，增加其流动性。就地燃烧技术的发展使学术界逐渐开始重视沥青质的氧化反应。低温氧化反应作为高压空气注入地层后原油与氧气所发生的特殊的反应模式，其反应的效果直接关系到点火的成功机率。沥青质在不断的发生聚合反应，软沥青与氧气发生反应生成沥青质，沥青质进一步被氧化形成焦炭。形成的焦炭由于含有较低的燃点因此通常被认为是火烧油层能够实现的重要因素。当高压注空气技术在轻质油藏的成功应用以后，不点火注空气技术在稠油/超稠油油藏的可行性开始成为学术界讨论的焦点。在低温氧化的温度区间里(50～350℃)，沥青质的反应速率并不一样，因此根据反应速率将沥青质的低温氧化分为四个阶段：1)50～150℃，沥青质与氧气发生反应生成醛、水、二氧化碳、一氧化碳和焦炭；2)150～200℃，醛与氧气进一步发生反应生成醇、酮和水；3)200～250℃，醛、酮和氧气发生反应生成氢过氧化物、羧酸和水；4)250～350℃，醇、醛和氧气发生反应生成氢过氧化物、酮和水。在目前国内外的研究工作中，对于超稠油油藏注空气技术的研究主要集中在原油氧化后燃料沉积方面。通过先对油藏注入空气氧化稠油，形成燃点较低的焦炭从而增加就地燃烧的成功率。但是目前国内还没有一套成熟完善的实验装置和方法能够对超稠油在油藏条件下的氧化进行较好的模拟和分析，传统的轻质原油低温氧化装置在原油注入过程和分析过程中并没有考虑到高粘度原油的特殊性。因此为了探索研究超稠油与氧气的反应机理，明确不同条件下的反应模式，本专利技术人凭借多年的理论基础以及设计制造经验，提出一种超稠油油藏原油氧化燃料沉积的定量分析和表征的实验方法及装置，以弥补目前超稠油油藏注空气室内研究手段的不足。目前，国内外在高压注空气氧化热效应检测跟踪实验方法及装置的研究方面开展了大量的工作，如授权公告号为CN102230940B的《轻质油藏注空气采油原油低温氧化实验方法及装置》和授权公告号为CN102384970B的《一种轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置》。上述方法提供了可用于原油注空气氧化实验的装置，在一定程度上满足了原油氧化实验的需求，但是，对于开展注空气氧化热效应研究现有实验方法及装置仍存在一些不足：1)；2)取样步骤无法分别精确取出烟道气、分离气和分离原油，降低实验的准确性；3)实验装置固定，不能自动混合和模拟不同角度进行实验；
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够很好的模拟油藏条件下超稠油氧化燃料沉积的实验方法及装置，能够对超稠油进行复配至地层条件，通过注入空气使原油与空气在地层条件下发生氧化反应，通过自动旋转系统使得原油和空气在油藏条件下能够充分接触，保证了各类化学反应发生的充分性；同时该系统还能够通过填砂来模拟多孔介质中的原油和空气接触的情况，提高了氧化实验的多样性和可靠性。本专利技术的另一个目的在于对反应形成的烟道气、原油中的伴生气和超稠油油相进行精确的组分和物理性质的测量，能够精确的反应氧化前后油气两相的物理性质的变化，从而对适合注空气的超稠油油藏的筛选提供理论依据。一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置，包括配样系统、温度控制系统、实验模型系统、压力控制与注入系统、PC监控系统、取样系统、气相样品分析系统和液相样品分析系统；实验模型系统为装置核心，分别连接温度控制系统、取样系统、配样系统、压力控制与注入系统；压力控制与注入系统连接PC监控系统；取样系统分别连接气相样品分析系统和液相样品分析系统。所述压力控制与注入系统包括多功能恒压控制泵一、多功能恒压控制泵二、传感器一、传感器二。所述配样系统包括空气容器、油样容器、分离气容器、配样器；油样容器和分离器容器分别连接配样器，油样容器、分离气容器和配样器由耐高温耐腐蚀材料制成，工作压力为0～80MPa，配样器表面由电阻丝包裹，用于调节配样器温度至与所需地层温度一致，其温度范围为-20～300℃，配样器轴向两端连接转轴，沿轴心旋转，使配样过程中的油样和分离气能够充分搅拌溶解，保证分离气和油样在油藏条件下均匀混合至地层状态；配样器的出口端连接多功能恒压控制泵二，连接口上设有传感器，根据配样器内部的压力变化自动调节进泵和退泵，控制配样器的入口压力，保证配样过程中的配样器内部的压力始终保持在设定的压力值；流变性测试装置与配样器出口和空气容器连接，流变性测试装置为螺旋状细管，总长度不小于米，用于检测所配超稠油粘度。优选的，所述实验模型系统包括氧化管、底座、自动清洗装置、气液分离仪；氧化管为高温高压容器，长度为100cm，直径为20cm，压力范围为0.1～120MPa，温度范围为-20～500℃，用于模拟地层超稠油的氧化反应过程；氧化管中部通过转轴固定到底座上，底座上设有旋转电机，连接转轴带动氧化管纵向转动，使氧化管轴心与水平面角度保持在60°～300°之间，模拟不同地层倾角；氧化管出口分别连接传感器二、自动清洗装置和气液分离仪，自动清洗装置用于在实验结束后，对氧化管进行自动清洗。优选的，所述温度控制系统包括恒温箱一和恒温箱二，PC监控系统连接并自动控制温度控制系统调节温度，恒温箱一对配样系统进行加热和保温，恒温箱二对实验系统进行加热和保温。优选的，气体样品分析系统包括气体计量仪、气样采集容器、质谱分析仪、气相色谱仪；气体计量仪连接气液分离仪，分离后的气体通过气体计量仪计算气体体积，再通过气相色谱仪和质谱分析仪测试气体的组分及含量。优选的，液体样品分析系统包括液体计量仪、油样采集容器、液相色谱仪、红外分光仪、密度仪、流变仪、热重分析仪、四组分分析系统；液体计量仪连接气液分离仪，分离后的液体计量仪计算液体体积，通过红外分光仪测试氧化反应所生成的各类基团，通过密度仪和流变仪测试氧化前后超稠油的物性变化，通过四组分分析系统测试氧化前后超稠油烷烃、芳香烃、胶质和沥青质的含量变化，最后通过热重分析仪测试氧化后沉积的燃料的动力学参数。优选的，所述压力控制与注入系统连接PC监控系统，通过PC监控系统能够准确控制注入压力和注入速度，同时调整压力控制系统模拟油藏压力条件，实时监测记录实验模型系统内的压力变化，压力控制与注入系统还设有预警装置，在实验过程中发生的的压力变化不正常情况紧急停泵。优选的，所述取样系统与压力控制系统连接，传感器二将氧化管内部的压力变化传送到PC监控系统，自动调节多功能恒压控制泵二控制气液分离仪的入口压力，使取样过程中系统能够进行保压取样。优选的，所述实验装置，在实验过程中可采取填砂和不填砂两种模式；可采取定压条件和定容条件两种模式；可采取静态氧化和动态氧化两种模式。本专利技术还包括一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置的使用方法，步骤如下：1)将样品原料分别送入分离气容器、油样容器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置，其特征在于，包括配样系统、温度控制系统、实验模型系统、压力控制与注入系统、PC监控系统、取样系统、气相样品分析系统和液相样品分析系统；实验模型系统为装置核心，分别连接温度控制系统、取样系统、配样系统、压力控制与注入系统；压力控制与注入系统连接PC监控系统；取样系统分别连接气相样品分析系统和液相样品分析系统；所述压力控制与注入系统包括多功能恒压控制泵一(1)、多功能恒压控制泵二(40)、传感器一(17)、传感器二(26)；所述配样系统包括空气容器(10)、油样容器(9)、分离气容器(8)、配样器(14)；油样容器(9)和分离器容器(8)分别连接配样器(14)，油样容器(9)、分离气容器(8)和配样器(14)由耐高温耐腐蚀材料制成，工作压力为0～80MPa，配样器(14)表面由电阻丝包裹，用于调节配样器(14)温度至与所需地层温度一致，其温度范围为‑20～300℃，配样器(14)轴向两端连接转轴，沿轴心旋转，使配样过程中的油样和分离气能够充分搅拌溶解，保证分离气和油样在油藏条件下均匀混合至地层状态；配样器(14)的出口端连接多功能恒压控制泵一(1)，连接口上设有传感器(17)，根据配样器(14)内部的压力变化自动调节进泵和退泵，控制配样器(14)的入口压力，保证配样过程中的配样器(14)内部的压力始终保持在设定的压力值；流变性测试装置与配样器(14)出口和空气容器(10)连接，流变性测试装置(49)为螺旋状细管，总长度不小于20米，用于检测所配超稠油粘度。...

【技术特征摘要】
1.一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置，其特征在于，包括配样系统、温度控制系统、实验模型系统、压力控制与注入系统、PC监控系统、取样系统、气相样品分析系统和液相样品分析系统；实验模型系统为装置核心，分别连接温度控制系统、取样系统、配样系统、压力控制与注入系统；压力控制与注入系统连接PC监控系统；取样系统分别连接气相样品分析系统和液相样品分析系统；所述压力控制与注入系统包括多功能恒压控制泵一(1)、多功能恒压控制泵二(40)、传感器一(17)、传感器二(26)；所述配样系统包括空气容器(10)、油样容器(9)、分离气容器(8)、配样器(14)；油样容器(9)和分离气容器(8)分别连接配样器(14)，油样容器(9)、分离气容器(8)和配样器(14)由耐高温耐腐蚀材料制成，工作压力为0～80MPa，配样器(14)表面由电阻丝包裹，用于调节配样器(14)温度至与所需地层温度一致，其温度范围为-20～300℃，配样器(14)轴向两端连接转轴，沿轴心旋转，使配样过程中的油样和分离气能够充分搅拌溶解，保证分离气和油样在油藏条件下均匀混合至地层状态；配样器(14)的出口端连接多功能恒压控制泵一(1)，连接口上设有传感器(17)，根据配样器(14)内部的压力变化自动调节进泵和退泵，控制配样器(14)的入口压力，保证配样过程中的配样器(14)内部的压力始终保持在设定的压力值；流变性测试装置与配样器(14)出口和空气容器(10)连接，流变性测试装置(49)为螺旋状细管，总长度不小于20米，用于检测所配超稠油粘度；所述实验模型系统包括氧化管(21)、底座(22)、自动清洗装置(50)、气液分离仪(27)；氧化管(21)为高温高压容器，长度为100cm，直径为20cm，压力范围为0.1～120MPa，温度范围为-20～500℃，用于模拟地层超稠油的氧化反应过程；氧化管(21)中部通过转轴固定到底座(22)上，底座(22)上设有旋转电机，连接转轴带动氧化管(21)纵向转动，使氧化管(21)轴心与水平面角度保持在60°～300°之间，模拟不同地层倾角；氧化管(21)出口分别连接传感器二(26)、自动清洗装置(50)和气液分离仪(27)，自动清洗装置(50)用于在实验结束后，对氧化管(21)进行自动清洗。2.根据权利要求1所述的一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置，其特征在于，所述温度控制系统包括恒温箱一(51)和恒温箱二(52)，PC监控系统连接并自动控制温度控制系统调节温度，恒温箱一(51)对配样系统进行加热和保温，恒温箱二(52)对实验系统进行加热和保温。3.根据权利要求1所述的一种超稠原油氧化燃料沉积的实验装置，其特征在于，气体样品分析系统包括气体计量仪(34)、气样采集容器(36)、质谱分析仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一波，蒲万芬，袁成东，陈亚飞，李东，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51