一种致密油页岩原位开采渗流‑传热实验装置，属于实验测量仪器技术领域，包括相互配合的渗流‑传热岩心夹持器、轴‑围压注入系统、轴‑径向稳压系统、温度‑应变监测系统、液冷循环系统、安全防回流系统、流量监测系统、气体收集‑回收系统及控制与数据记录系统，本实用新型专利技术通过对渗流‑传热岩心夹持器内部的带裂隙岩心注入带压热流体介质，观测轴向与径向应变确定岩心内部裂缝在注热条件下闭合的临界温度点和后期热介质在增压条件下裂缝被重新打开的临界压力，从而获得原位开采过程中裂缝的闭合临界参数，通过前后流量变化情况可评估带岩体裂缝的渗透率变化情况，从而达到调节现场施工参数对储层裂缝的长期有效连通，利于后期注热以及油气运移。
【技术实现步骤摘要】
一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置
本技术属于实验测量仪器
，具体涉及一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置。
技术介绍
随着国内经济的快速发展，石油天然气能源消耗大幅度增长，现阶段国内原油对外依存度逐年增加并且近年来我国原油对外依存度已突破七成。与此同时，常规能源如煤、石油、天然气资源开采逐渐乏力。从现代社会发展需求考虑，常规能源供给已经无法支撑工业的长远可持续发展。而近年来非常规能源如油页岩、油砂、煤层气以及页岩气等资源储量巨大，开采前景广阔，目前原位开采技术对于非常规能源开采正处于现场试验阶段，吉林大学于2015年在农安地区通过该技术成功开采出第一桶页岩油，验证了地下原位开采的可行性。原位开采技术又称地下原位转化技术，是通过在地面注热或者在井内放置加热器实现对目的油页岩层的注热开采技术。目的油页岩层由于经过水力压裂技术实现了储层改造，热介质通过热传导以及热对流形式对储层裂缝以及目的油页岩层段进行注热，当油页岩层段内部的干酪根达到裂解温度就会随热介质运移被提取至地表。地下原位开采过程中油页岩内部裂缝开度很小，注热过程中由于岩层的热膨胀以及热塑性流变现象较为明显，裂缝内部的支撑剂会被压嵌入地层导致裂缝闭合，与此同时干酪根裂解形成的沥青质进入已压实的裂缝导致导流通道完全闭合降低了注热速率，注热方式由热传导-对流转变为完全的热传导方式，既降低了开采效率又使裂解的油气资源无法运移，导致注采效率降低，增加施工成本。现阶段探究非常规储层渗流-传热实验装置的主要有一种高温应力下流体裂隙渗流模拟装置，详见CN107991216A，该装置用于测定干热岩内部流体内渗流规律，该装置隔热件采用橡胶套，较难实现高温高压条件下装置的密封；高温高压煤岩超临界二氧化碳压裂-蠕变-渗流试验装置，详见CN110057739A，同样采用胶套进行密封难以保证实验需求，同时该装置采用LVDT位移检测系统，该装置在中高温小于200℃条件下测量有效，以及一种高温高压水压致裂夹持器及其试验方法，详见CN109870349A，内部压紧弹簧在高温高压条件下发生较大变形，难以保证岩心时刻处于压紧密封状态，实验实现难度较大。
技术实现思路
针对
技术介绍
中存在的问题，本技术的目的是提出了一种结构简单，便捷可行，可靠性高，实验效果明显的致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置。本技术为实现上述目的采用的技术方案是：一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置，其特征在于，包括：渗流-传热岩心夹持器、轴-围压注入系统、轴-径向稳压系统、温度-应变监测系统、液冷循环系统、安全防回流系统、流量监测系统、气体收集-回收系统及控制与数据记录系统，所述渗流-传热岩心夹持器包括注液卡套接头、传感器密封接头、第一密封垫片、第一锥度密封石墨圆盘、变径承压筒、第二密封垫片、传感器接头、上注气接头、上注液压头、上注液卡套、长杆压头、半圆密封石墨盘、第三密封垫片、右压盖、右密封堵头、锥度密封套、第四密封垫片、第二锥度密封石墨圆盘、岩心边缘密封件、右固定压片、第五密封垫片、紫铜套、下注气接头、下注液压头、下注液卡套、左固定压片、左压盖及左密封堵头，所述紫铜套包设在岩心边缘处形成静压接触密封；所述岩心边缘密封件从内到外依次由耐高温阻燃密封胶层、石墨片及紫铜皮组成，耐高温阻燃密封胶层由均匀涂抹于紫铜套与岩心贴合边缘以及岩心棱部部分的耐高温阻燃密封胶形成；石墨片与耐高温阻燃密封胶层粘连形成二次密封，紫铜皮与石墨片贴合形成三次密封；所述注液卡套接头由注液管和注液卡套两个部分组成，注液管和注液卡套螺纹连接，注液管穿设在左密封堵头和左固定压片内部并与二者静压接触，注液管的端部设置有公扣螺纹，注液管通过所述公扣螺纹与左固定压片朝向岩心的一侧螺纹连接；所述第二密封垫片设置在左密封堵头以及左固定压片之间并与二者静压接触；所述传感器密封接头套接在高压通径密封管内；所述第一密封垫片与第一锥度密封石墨圆盘静压接触形成密封组件置于变径承压筒和左密封堵头之间，变径承压筒与左密封堵头之间通过所述密封组件形成静压接触密封；所述左压盖、左密封堵头和变径承压筒同轴设置，左压盖与左密封堵头静压接触，同时左压盖与变径承压筒的外壁螺纹连接；所述变径承压筒的侧壁具有中空层；所述传感器接头、上注气接头和下注气接头分别贯穿变径承压筒侧壁并与其螺纹连接，并在螺纹旋紧后用氩弧焊焊接；所述上注液卡套与下注液卡套分别与变径承压筒外壁通过氩弧焊焊接后打磨抛光，并分别贯通至变径承压筒侧壁内部中空层处；所述上注液压头与上注液卡套螺纹连接；所述下注液压头与下注液卡套之间螺纹连接；所述右固定压片同时与岩心边缘密封件以及岩心静压接触；所述长杆压头与右固定压片之间通过第五密封垫片形成静压密封；所述锥度密封套与变径承压筒之间通过第四密封垫片和第二锥度密封石墨圆盘形成密封，锥度密封套与右固定压片之间静压接触，锥度密封套与变径承压筒内壁螺纹连接；所述半圆密封石墨盘分别与长杆压头和锥度密封套静压接触；所述第三密封垫片分别与半圆密封石墨盘、长杆压头和锥度密封套静压接触；所述右密封堵头与锥度密封套静压接触且与长杆压头螺纹连接；所述右压盖与变径承压筒螺纹连接；所述轴-径向稳压系统由第一电控阀、第二电控阀、径向稳压罐和轴向稳压罐组成，所述第一电控阀的一端通过管汇与径向注入泵连接，第一电控阀的另一端通过管汇与径向稳压罐连接，同时第一电控阀与计算机电连接；所述第二电控阀的一端与加热器连接，第二电控阀的另一端通过管汇与轴向稳压罐连接，同时第二电控阀与计算机电连接；所述温度-应变监测系统由集束式温度-压力-位移接收器、第一压力仪、第一温度仪、第二压力仪、第二温度仪、第三压力仪、第三温度仪及轴向光纤位移传感器组成，所述集束式温度-压力-位移接收器通过传感器接头连接至轴-径向光纤位移监测仪，集束式温度-压力-位移接收器包括圆管、径向光纤位移传感器、光纤温度传感器及光纤压力传感器，圆管均匀布置在变径承压筒的内壁上，并通过氩弧焊焊接固定在变径承压筒上，每个圆管内均设置有径向光纤位移传感器、光纤温度传感器及光纤压力传感器，径向光纤位移传感器用来监测岩心不同部位的径向位移变化情况，光纤温度传感器用于测定岩心的温度，光纤压力传感器用于测定岩心所承受压力；轴向光纤位移传感器设置在高压通径密封管内，轴向光纤位移传感器的一端通过传感器密封接头与轴-径向光纤位移监测仪连接，轴向光纤位移传感器的另一端与左固定压片静压接触，轴向光纤位移传感器用于监测左固定压片的轴向位移；所述第一温度仪和第一压力仪设置在径向稳压罐上，第一温度仪和第一压力仪均与计算机连接；所述第二温度仪和第二压力仪设置在轴向稳压罐上，第二温度仪和第二压力仪均与计算机连接；所述第三压力仪和第三温度仪设置在安全防回流轴-径向稳压罐上，第三压力仪和第三温度仪均与计算机连接；所述液冷循环系统由计量泵和液冷容器组成，计量泵的一端通过塑胶软管与液冷容器连接，并在连接处缠上生料带后用螺丝刀通过卡子旋紧，计量泵的另一端与下注液压头连接；所述轴-围压注入系统由径向气瓶、轴向气瓶、轴向注入泵、径向本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置，其特征在于，包括：渗流-传热岩心夹持器、轴-围压注入系统、轴-径向稳压系统、温度-应变监测系统、液冷循环系统、安全防回流系统、流量监测系统、气体收集-回收系统及控制与数据记录系统，所述渗流-传热岩心夹持器包括注液卡套接头(1)、传感器密封接头(2)、第一密封垫片(3)、第一锥度密封石墨圆盘(4)、变径承压筒(5)、第二密封垫片(6)、传感器接头(8)、上注气接头(9)、上注液压头(11)、上注液卡套(12)、长杆压头(13)、半圆密封石墨盘(14)、第三密封垫片(15)、右压盖(16)、右密封堵头(17)、锥度密封套(18)、第四密封垫片(19)、第二锥度密封石墨圆盘(20)、岩心边缘密封件(21)、右固定压片(22)、第五密封垫片(23)、紫铜套(25)、下注气接头(26)、下注液压头(27)、下注液卡套(28)、左固定压片(29)、左压盖(30)及左密封堵头(31)，所述紫铜套(25)包设在岩心(24)边缘处形成静压接触密封；所述岩心边缘密封件(21)从内到外依次由耐高温阻燃密封胶层(2101)、石墨片(2102)及紫铜皮(2103)组成，耐高温阻燃密封胶层(2101)由均匀涂抹于紫铜套(25)与岩心(24)贴合边缘以及岩心(24)棱部部分的耐高温阻燃密封胶形成；石墨片(2102)与耐高温阻燃密封胶层(2101)粘连形成二次密封，紫铜皮(2103)与石墨片(2102)贴合形成三次密封；所述注液卡套接头(1)由注液管和注液卡套两个部分组成，注液管和注液卡套螺纹连接，注液管穿设在左密封堵头(31)和左固定压片(29)内部并与二者静压接触，注液管的端部设置有公扣螺纹，注液管通过所述公扣螺纹与左固定压片(29)朝向岩心(24)的一侧螺纹连接；所述第二密封垫片(6)设置在左密封堵头(31)以及左固定压片(29)之间并与二者静压接触；所述传感器密封接头(2)套接在高压通径密封管内；所述第一密封垫片(3)与第一锥度密封石墨圆盘(4)静压接触形成密封组件置于变径承压筒(5)和左密封堵头(31)之间，变径承压筒(5)与左密封堵头(31)之间通过所述密封组件形成静压接触密封；所述左压盖(30)、左密封堵头(31)和变径承压筒(5)同轴设置，左压盖(30)与左密封堵头(31)静压接触，同时左压盖(30)与变径承压筒(5)的外壁螺纹连接；所述变径承压筒(5)的侧壁具有中空层(7)；所述传感器接头(8)、上注气接头(9)和下注气接头(26)分别贯穿变径承压筒(5)侧壁并与其螺纹连接，并在螺纹旋紧后用氩弧焊焊接；所述上注液卡套(12)与下注液卡套(28)分别与变径承压筒(5)外壁通过氩弧焊焊接后打磨抛光，并分别贯通至变径承压筒(5)侧壁内部中空层(7)处；所述上注液压头(11)与上注液卡套(12)螺纹连接；所述下注液压头(27)与下注液卡套(28)之间螺纹连接；所述右固定压片(22)同时与岩心边缘密封件(21)以及岩心(24)静压接触；所述长杆压头(13)与右固定压片(22)之间通过第五密封垫片(23)形成静压密封；所述锥度密封套(18)与变径承压筒(5)之间通过第四密封垫片(19)和第二锥度密封石墨圆盘(20)形成密封，锥度密封套(18)与右固定压片(22)之间静压接触，锥度密封套(18)与变径承压筒(5)内壁螺纹连接；所述半圆密封石墨盘(14)分别与长杆压头(13)和锥度密封套(18)静压接触；所述第三密封垫片(15)分别与半圆密封石墨盘(14)、长杆压头(13)和锥度密封套(18)静压接触；所述右密封堵头(17)与锥度密封套(18)静压接触且与长杆压头(13)螺纹连接；所述右压盖(16)与变径承压筒(5)螺纹连接；/n所述轴-径向稳压系统由第一电控阀(37)、第二电控阀(38)、径向稳压罐(39)和轴向稳压罐(40)组成，所述第一电控阀(37)的一端通过管汇与径向注入泵(36)连接，第一电控阀(37)的另一端通过管汇与径向稳压罐(39)连接，同时第一电控阀(37)与计算机(59)电连接；所述第二电控阀(38)的一端与加热器(35)连接，第二电控阀(38)的另一端通过管汇与轴向稳压罐(40)连接，同时第二电控阀(38)与计算机(59)电连接；/n所述温度-应变监测系统由集束式温度-压力-位移接收器(10)、第一压力仪(42)、第一温度仪(43)、第二压力仪(44)、第二温度仪(45)、第三压力仪(46)、第三温度仪(47)及轴向光纤位移传感器组成，所述集束式温度-压力-位移接收器(10)通过传感器接头(8)连接至轴-径向光纤位移监测仪(57)，集束式温度-压力-位移接收器(10)包括圆管、径向光纤位移传感器、光纤温度传感器及光纤压力传感器，圆管均匀布置在变径承压筒(5)的内壁上，并通过氩弧焊焊接固定在...
【技术特征摘要】
1.一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置，其特征在于，包括：渗流-传热岩心夹持器、轴-围压注入系统、轴-径向稳压系统、温度-应变监测系统、液冷循环系统、安全防回流系统、流量监测系统、气体收集-回收系统及控制与数据记录系统，所述渗流-传热岩心夹持器包括注液卡套接头(1)、传感器密封接头(2)、第一密封垫片(3)、第一锥度密封石墨圆盘(4)、变径承压筒(5)、第二密封垫片(6)、传感器接头(8)、上注气接头(9)、上注液压头(11)、上注液卡套(12)、长杆压头(13)、半圆密封石墨盘(14)、第三密封垫片(15)、右压盖(16)、右密封堵头(17)、锥度密封套(18)、第四密封垫片(19)、第二锥度密封石墨圆盘(20)、岩心边缘密封件(21)、右固定压片(22)、第五密封垫片(23)、紫铜套(25)、下注气接头(26)、下注液压头(27)、下注液卡套(28)、左固定压片(29)、左压盖(30)及左密封堵头(31)，所述紫铜套(25)包设在岩心(24)边缘处形成静压接触密封；所述岩心边缘密封件(21)从内到外依次由耐高温阻燃密封胶层(2101)、石墨片(2102)及紫铜皮(2103)组成，耐高温阻燃密封胶层(2101)由均匀涂抹于紫铜套(25)与岩心(24)贴合边缘以及岩心(24)棱部部分的耐高温阻燃密封胶形成；石墨片(2102)与耐高温阻燃密封胶层(2101)粘连形成二次密封，紫铜皮(2103)与石墨片(2102)贴合形成三次密封；所述注液卡套接头(1)由注液管和注液卡套两个部分组成，注液管和注液卡套螺纹连接，注液管穿设在左密封堵头(31)和左固定压片(29)内部并与二者静压接触，注液管的端部设置有公扣螺纹，注液管通过所述公扣螺纹与左固定压片(29)朝向岩心(24)的一侧螺纹连接；所述第二密封垫片(6)设置在左密封堵头(31)以及左固定压片(29)之间并与二者静压接触；所述传感器密封接头(2)套接在高压通径密封管内；所述第一密封垫片(3)与第一锥度密封石墨圆盘(4)静压接触形成密封组件置于变径承压筒(5)和左密封堵头(31)之间，变径承压筒(5)与左密封堵头(31)之间通过所述密封组件形成静压接触密封；所述左压盖(30)、左密封堵头(31)和变径承压筒(5)同轴设置，左压盖(30)与左密封堵头(31)静压接触，同时左压盖(30)与变径承压筒(5)的外壁螺纹连接；所述变径承压筒(5)的侧壁具有中空层(7)；所述传感器接头(8)、上注气接头(9)和下注气接头(26)分别贯穿变径承压筒(5)侧壁并与其螺纹连接，并在螺纹旋紧后用氩弧焊焊接；所述上注液卡套(12)与下注液卡套(28)分别与变径承压筒(5)外壁通过氩弧焊焊接后打磨抛光，并分别贯通至变径承压筒(5)侧壁内部中空层(7)处；所述上注液压头(11)与上注液卡套(12)螺纹连接；所述下注液压头(27)与下注液卡套(28)之间螺纹连接；所述右固定压片(22)同时与岩心边缘密封件(21)以及岩心(24)静压接触；所述长杆压头(13)与右固定压片(22)之间通过第五密封垫片(23)形成静压密封；所述锥度密封套(18)与变径承压筒(5)之间通过第四密封垫片(19)和第二锥度密封石墨圆盘(20)形成密封，锥度密封套(18)与右固定压片(22)之间静压接触，锥度密封套(18)与变径承压筒(5)内壁螺纹连接；所述半圆密封石墨盘(14)分别与长杆压头(13)和锥度密封套(18)静压接触；所述第三密封垫片(15)分别与半圆密封石墨盘(14)、长杆压头(13)和锥度密封套(18)静压接触；所述右密封堵头(17)与锥度密封套(18)静压接触且与长杆压头(13)螺纹连接；所述右压盖(16)与变径承压筒(5)螺纹连接；
所述轴-径向稳压系统由第一电控阀(37)、第二电控阀(38)、径向稳压罐(39)和轴向稳压罐(40)组成，所述第一电控阀(37)的一端通过管汇与径向注入泵(36)连接，第一电控阀(37)的另一端通过管汇与径向稳压罐(39)连接，同时第一电控阀(37)与计算机(59)电连接；所述第二电控阀(38)的一端与加热器(35)连接，第二电控阀(38)的另一端通过管汇与轴向稳压罐(40)连接，同时第二电控阀(38)与计算机(59)电连接；
所述温度-应变监测系统由集束式温度-压力-位移接收器(10)、第一压力仪(42)、第一温度仪(43)、第二压力仪(44)、第二温度仪(45)、第三压力仪(46)、第三温度仪(47)及轴向光纤位移传感器组成，所述集束式温度-压力-位移接收器(10)通过传感器接头(8)连接至轴-径向光纤位移监测仪(57)，集束式温度-压力-位移接收器(10)包括圆管、径向光纤位移传感器、光纤温度传感器及光纤压力传感器，圆管均匀布置在变径承压筒(5)的内壁上，并通过氩弧焊焊接固定在变径承压筒(5)上，每个圆管内均设置有径向光纤位移传感器、光纤温度传感器及光纤压力传感器，径向光纤位移传感器用来监测岩心(24)不同部位的径向位移变化情况，光纤温度传感器用于测定岩心(24)的温度，光纤压力传感器用于测定岩心(24)所承受压力；轴向光纤位移传感器设置在高压通径密封管内，轴向光纤位移传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，郭威，李强，邓孙华，王元，杨秦川，张旭，朱宽兴，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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