一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法，涉及热模拟实验装置技术领域，包括高温高压反应釜、加热装置、岩心夹持装置、顶部液压装置、底部液压装置、收集装置和控制装置；高温高压反应釜设置有若干个，其内设置岩心夹持装置，高温高压反应釜还连接有加热装置；高温高压反应釜的顶部和底部分别连接有顶部液压装置和底部液压装置；岩心夹持装置的顶部和底部均设置产物出口，与收集装置连接；岩心夹持装置的顶部和底部均设置有温度控制检测器和压力传感器。本发明专利技术可实现一次若干个样品多个模拟温度点同时进行，同时可保证样品在不同加热温度、加热时间以及压力下无损取出并开展相应的储集空间表征实验。

【技术实现步骤摘要】
一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法
本专利技术涉及热模拟实验装置
，特别是涉及一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法。
技术介绍
我国页岩油资源潜力巨大，地质资源量最高可达372×108t(金之钧等，2019)。在国内石油自给能力不足，常规油气增储上产困难的情况下，页岩油被认为是现实的战略接替资源(赵文智等，2018)。受美国页岩油成功开发的启示，我国加强、加快了页岩油的勘探与开发工作。虽然我国页岩油勘探开发规模持续扩大，但仍未解决页岩油井产量递减快，页岩油采收率不高于10％的问题。究其原因是因为与美国页岩油储层多为页岩中夹层致密砂岩油不同，我国页岩油多赋存于大套连续泥页岩中且油质较重从而导致开采困难。而工程
关键技术的创新与应用，使得对非常规油气资源的有效开发利用成为可能。“页岩气革命”主要是依靠水平井和体积压裂改造技术，通过人工压裂技术改造地下含天然气的页岩地层，建立渗流通道和孔隙网络，提高单井的页岩气产量从而实现页岩气的商业开发。将这一技术复制到致密油工程
，又实现了对致密油资源的大规模商业开发利用。但是水平井结合压裂技术主要解决了位于成熟—过成熟阶段页岩层系中滞留的油气资源的开发利用，而针对中低成熟度的页岩层系中的油气资源也需要有行之有效的开发关键技术。页岩油的地下原位转化技术被认为是最具潜力的页岩油开发技术。但是在寻找到页岩油勘探开发的关键技术后，除了要开展相应的储层改造等实物工作及工程技术以外，为了从机理上解释页岩油勘探开发工程技术目前所面临的困局相应的基础性、科学性的研究也要进行。而泥页岩储层微观孔隙作为页岩油赋存的载体是解决一系列问题的关键。而要研究微观储层，离不开表征手段和方法。中低成熟度的泥页岩层能否作为页岩油的有效储层，什么条件下能什么条件下不能，这就要研究地下原位转化过程中不同热演化条件下的泥页岩孔隙空间是如何变化的。同时在地下原位转化过程中烃类组分也会伴随着泥页岩储集空间的变化而发生转变。成熟度为多少时最适合进行地下原位转化技术，总有机碳含量的变化是否对页岩油原位转化产生影响，都是我们要考虑的问题。因此通过开展可反应地下原位加热过程的热模拟实验是研究以上关键问题的基础。热模拟实验主要是依据泥页岩中有机质干酪根生烃原理和有机质热演化过程中的时温互补原理，在实验室内通过高温高压短时间加热模拟地质条件下低温长时间的演化过程。其模拟结果可结合生烃动力学等理论评价盆地烃源岩生烃潜力和生烃过程，是获取盆地资源评价参数的重要实验资料和基础数据。按照热模拟实验装置的体系开放特性可以划分为开放体系的热模拟装置、半开放半封闭体系的热模拟装置和全封闭体系下的热模拟装置三类，其分别具有不同的研究适用性。地质条件下有机质生烃并非边生边排，因此现阶段开放体系使用不多；半开放半封闭体系虽然最接近地质条件，但由于目前技术手段限制，很难实现类似于地质条件下的排烃方式；封闭体系的热模拟是将岩石封闭与高温高压反应釜中进行升温加热，待模拟过程结束再打开体系收集产物，这与地下原位加热的过程完全相同。地下原位加热过程就是需要通过封闭闷井，再通过加热井对目的层段进行低温长时间加热后再开井并通过生产井将油输出到地面。前人开发的生烃热模拟和成岩热模拟实验装置多存在以下问题：(1)目前开发的高温高压反应釜体体积大，大量样品放入釜体中很难保证样品完整性，同时模拟过程中产生的烃类物质与样品混合容易污染样品，干扰实验结果；(2)目前开发的热模拟过程没有经过模拟计算，一般直接设置固定升温速率，开展不同温度点相同模拟时间的实验。这一过程难以模拟地下原位加热过程中的温度和压力变化，因此产物无法反应地下原位加热过程中的演化规律。(3)目前开发的热模拟装置很少专门研究岩石样品的孔隙演化特征，多数只关心其生烃产物特征。因此样品完成性是否能保持，样品中孔隙的演化特征是否可以反映原位加热过程中的变化并非其研究重点；(4)现有的实验装置多数只设计一套高温高压反应釜，每次只能模拟一个样品一个模拟温度点的实验，实验耗时周期长，效率低，很难满足研究过程。因此，亟待开发一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法，以解决现有技术所存在的上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置及方法，以解决现有技术所存在的上述问题，可实现一次若干个样品多个模拟温度点同时进行，同时可保证样品在不同加热温度、加热时间以及压力下无损取出并开展相应的储集空间表征实验。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，包括：高温高压反应釜、加热装置、岩心夹持装置、顶部液压装置、底部液压装置、收集装置和控制装置；所述高温高压反应釜设置有若干个，每个所述高温高压反应釜内均设置有所述岩心夹持装置，所述岩心夹持装置用于对岩心样品进行夹持，所述高温高压反应釜还连接有所述加热装置，用于进行加热；所述高温高压反应釜的顶部和底部分别连接有所述顶部液压装置和所述底部液压装置，所述顶部液压装置和所述底部液压装置用于对所述岩心夹持装置内岩心样品的顶部和底部进行加压；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有产物出口，所述产物出口通过管路与所述收集装置连接；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有温度控制检测器和压力传感器；所述控制装置与所述加热装置、顶部液压装置、底部液压装置、温度控制检测器和压力传感器进行连接。优选的，所述岩心夹持装置采用钢材制成，包括釜体和样品套，所述样品套安装于所述釜体内中部；所述样品套内用于放置岩心样品，所述样品套的内径为标准岩心柱塞尺寸；所述样品套的上方设置有样品顶柱，下方设置有自紧式下端盖，所述样品顶柱和所述自紧式下端盖分别连接所述顶部液压装置和所述底部液压装置。优选的，还包括上微孔滤片和下微孔滤片，所述上微孔滤片与所述下微孔滤片分别用于放置于所述岩心样品的顶部和底部；所述上微孔滤片和所述下微孔滤片的外侧均设置有石墨密封环。优选的，所述样品顶柱的上方设置有顶柱中间套，所述样品顶柱的外侧由上至下依次套设有上压环中间套、上压环和中间套；所述自紧式下端盖为T型结构，包括水平部和竖直部，所述水平部位于所述岩心样品的下方，所述竖直部位于所述水平部的下方；所述竖直部的外侧由上至下依次套设有下压环和压套，所述压套的外侧套设有端盖压帽；所述上压环以及所述中间套的下方均设置有上密封环，所述上密封环套设于所述样品顶柱与所述釜体之间；所述自紧式下端盖的水平部的下端外缘设置有下密封环，所述下密封环位于所述自紧式下端盖与所述釜体之间。优选的，所述顶部液压装置和所述底部液压装置均采用液压缸，所述顶部液压装置和所述底部液压装置的活塞杆分别与所述顶柱中间套以及所述压套连接；所述顶部液压装置和所述底部液压装置还连接压力传感器。优选的，所述高温高压反应釜采用不锈钢材制成，所述高温高压反应釜上还设置有石棉保温层；所述高温高压反应釜的上方与所述顶部液压装置的连接处设置有冷却夹套，所述高温高压反应釜的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：包括：高温高压反应釜、加热装置、岩心夹持装置、顶部液压装置、底部液压装置、收集装置和控制装置；所述高温高压反应釜设置有若干个，每个所述高温高压反应釜内均设置有所述岩心夹持装置，所述岩心夹持装置用于对岩心样品进行夹持，所述高温高压反应釜还连接有所述加热装置，用于进行加热；所述高温高压反应釜的顶部和底部分别连接有所述顶部液压装置和所述底部液压装置，所述顶部液压装置和所述底部液压装置用于对所述岩心夹持装置内岩心样品的顶部和底部进行加压；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有产物出口，所述产物出口通过管路与所述收集装置连接；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有温度控制检测器和压力传感器；所述控制装置与所述加热装置、顶部液压装置、底部液压装置、温度控制检测器和压力传感器进行连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：包括：高温高压反应釜、加热装置、岩心夹持装置、顶部液压装置、底部液压装置、收集装置和控制装置；所述高温高压反应釜设置有若干个，每个所述高温高压反应釜内均设置有所述岩心夹持装置，所述岩心夹持装置用于对岩心样品进行夹持，所述高温高压反应釜还连接有所述加热装置，用于进行加热；所述高温高压反应釜的顶部和底部分别连接有所述顶部液压装置和所述底部液压装置，所述顶部液压装置和所述底部液压装置用于对所述岩心夹持装置内岩心样品的顶部和底部进行加压；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有产物出口，所述产物出口通过管路与所述收集装置连接；所述岩心夹持装置的顶部和底部均设置有温度控制检测器和压力传感器；所述控制装置与所述加热装置、顶部液压装置、底部液压装置、温度控制检测器和压力传感器进行连接。


2.根据权利要求1所述的可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：所述岩心夹持装置采用钢材制成，包括釜体和样品套，所述样品套安装于所述釜体内中部；所述样品套内用于放置岩心样品，所述样品套的内径为标准岩心柱塞尺寸；所述样品套的上方设置有样品顶柱，下方设置有自紧式下端盖，所述样品顶柱和所述自紧式下端盖分别连接所述顶部液压装置和所述底部液压装置。


3.根据权利要求2所述的可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：还包括上微孔滤片和下微孔滤片，所述上微孔滤片与所述下微孔滤片分别用于放置于所述岩心样品的顶部和底部；所述上微孔滤片和所述下微孔滤片的外侧均设置有石墨密封环。


4.根据权利要求3所述的可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：所述样品顶柱的上方设置有顶柱中间套，所述样品顶柱的外侧由上至下依次套设有上压环中间套、上压环和中间套；所述自紧式下端盖为T型结构，包括水平部和竖直部，所述水平部位于所述岩心样品的下方，所述竖直部位于所述水平部的下方；所述竖直部的外侧由上至下依次套设有下压环和压套，所述压套的外侧套设有端盖压帽；
所述上压环以及所述中间套的下方均设置有上密封环，所述上密封环套设于所述样品顶柱与所述釜体之间；所述自紧式下端盖的水平部的下端外缘设置有下密封环，所述下密封环位于所述自紧式下端盖与所述釜体之间。


5.根据权利要求4所述的可研究地下原位转化过程的成岩模拟实验装置，其特征在于：所述顶部液压装置和所述底部液压装置均采用液压缸，所述顶部液压装置和所述底部液压装置的活塞杆分别与所述顶柱中间套以及所述压套连接；所述顶部液压装置和所述底部液压装置还连接压力传感器。


6.根据权利要求1所述的可研究地下原位转化...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵日新，薛海涛，卢双舫，田善思，董振涛，邬敏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37