一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备制造技术

本发明专利技术公开了一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，包括：大尺寸真三轴加载模块，用于施加三轴荷载以模拟地应力；伺服泵压模块，用于向试样内部输送高温高压气体；试样装卸模块，用于试样装载和卸载；红外监测模块，用于监测三轴加载室内部情况；尾气处理模块，用于处理尾气。本发明专利技术可以独立施加三个方向的主应力，可以较好的反映油页岩开采时油页岩的真实受力特征，对油页岩实际开采所遇到的情况进行实验模拟，能够准确模仿原位开采时油页岩周围的应力情况；其方法简便、压力稳定、精度高、成本低廉、准确性高、安全可靠、可行性强、经济效果好及社会效益显著。经济效果好及社会效益显著。经济效果好及社会效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备


[0001]本专利技术属于油页岩原位开采的
，尤其涉及一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备。

技术介绍

[0002]油页岩热解技术是在地下原位对油页岩进行加热热解，再以石油、天然气开采技术进行开发。这一过程受到油页岩含油率、开采温度、压力等因素的影响，目前很少能够做大尺寸油页岩原位热解的装置。
[0003]目前油页岩热解反应的实验设备基本都是对小尺寸岩样进行实验分析，加载方式普遍为单轴加载，具有如下缺点：
[0004]1、无法准确模仿原位开采时油页岩周围的应力情况；
[0005]2、实际模拟实验时围压不够稳定；
[0006]3、无法实现真三轴应力加载；
[0007]4、无法实现大尺寸油页岩加载试验。

技术实现思路

[0008]基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，能够进行大尺寸、不同温度、不同侧压比、不同热解气氛进行控制，模拟实际油页岩原位对流加热开采，且技术先进、方法简便，便于操作。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，包括：大尺寸真三轴加载模块，用于施加三轴荷载以模拟地应力；伺服泵压模块，用于向试样内部输送高温高压气体；试样装卸模块，用于试样装载和卸载；红外监测模块，用于监测三轴加载室内部情况；尾气处理模块，用于处理尾气。
[0010]可选的，所述大尺寸真三轴加载模块包括电液伺服压力机、三轴加载室、三向压力控制系统、位移测量系统、温度测量系统；所述三向压力控制系统包括第一加载液压缸、第二加载液压缸、第三加载液压缸、第四加载液压缸、液压缸滚轴、第一压力控制器、第二压力控制器；所述位移测量系统包括第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、位移数据采集器、计算机；所述电液伺服压力机置于三轴加载室上方，用于模拟油页岩原位开采时的实际受力情况和油页岩热解反应，并通过位移测量系统、温度测量系统对反应时的页岩进行位移和温度监测，四个加载液压缸分别位于三轴加载室的四面用来加载压力，并通过四个位移传感器进行测量位移变化情况。
[0011]进一步的，所述伺服泵压模块包括气体增压泵，压力传感器、温度传感器、气体加热装置、电控制系统、气罐；通过电控系统将气罐内气体通过导管先经过气体增压泵进行增压，并通过压力传感器进行监测；之后输入到气体加热装置内进行加热，并通过温度传感器进行测量，达到指定温度后通入加载室内与油页岩进行反应。
[0012]可选的，所述试样装卸模块包括运送车驱动电机、加载室运送车、运送车轨道、运送车传动轴和起吊钢丝绳，先用起吊钢丝绳将加载室捆绑吊装，然后放到加载室运送车上，通过运送车驱动电机将加载室按照运送车轨道放进电液伺服压力机内。
[0013]进一步的，所述红外监测模块包括用于监测的磁吸式红外摄像头、数据转化的红外监测系统和计算机，通过固定在加载室周围的磁吸式红外摄像头对油页岩试件热解反应过程实时监测，再通过数据转化的红外监测系统和计算机进行数据的观测记录。
[0014]可选的，所述尾气处理模块包括用于降温的冷陷系统和有害气体吸收的气体收集瓶。
[0015]由上，本专利技术的在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备具有如下有意效果：
[0016]1、本专利技术的三向应力情况下油页岩热解反应实验装置可以独立施加三个方向的主应力，可以较好的反映油页岩开采时油页岩的真实受力特征，对油页岩实际开采所遇到的情况进行实验模拟，能够准确模仿原位开采时油页岩周围的应力情况。
[0017]2、该设备可实现不同侧压比关系即具有不同种应力组合的三向加载热解装置，能实验三向应力的加载，能实现大尺寸试件的实验；其反应装置的隔热能力能够达到700℃，耐高压能力达到60MPa，从而满足原位应力条件下进行注热热解的要求，能够实现油页岩大尺寸原位热解的实验等相关模拟问题。
[0018]3、方法简便、压力稳定、精度高、成本低廉、准确性高、安全可靠、可行性强、经济效果好及社会效益显著。
[0019]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0021]图1为本专利技术的在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备的结构示意图。
[0022]其中，1
‑
电液伺服压力机、2
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气体增压泵、3
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气体加热装置、4
‑
计算机、5
‑
位移数据采集器、6
‑
电控制系统、7
‑
红外监测系统、8
‑
冷陷系统、9
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气罐、10
‑
压力传感器、11
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温度传感器、12
‑
磁吸式红外摄像头、13
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开关、14
‑
运送车驱动电机、15
‑
加载室运送车、16
‑
运送车传动轴、17
‑
运送车限位装置、18
‑
运送车轨道、19
‑
压力控制器、20
‑
加载液压缸、21
‑
位移传感器、22
‑
气体收集瓶。
具体实施方式
[0023]下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
[0024]参照图1，本专利技术的在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备主要包
括施加三轴荷载以模拟地应力的大尺寸真三轴加载模块、用于向试样内部输送高温高压气体的伺服泵压模块、用于试样装载和卸载的试样装卸模块、用于监测三轴加载室内部情况的红外监测模块、尾气处理模块。该设备可实现不同侧压比关系即具有不同种应力组合的三向加载热解装置，其反应装置的隔热能力能够达到700℃，耐高压能力达到60MPa，从而满足原位应力条件下进行注热热解的要求，能够实现油页岩大尺寸原位热解的实验等相关模拟问题，技术先进、压力稳定、准确性高、安全可靠、可行性强。
[0025](1)大尺寸真三轴加载模块
[0026]大尺寸真三轴加载模块主要包括电液伺服压力机、三轴加载室、三向压力控制系统、位移测量系统、温度测量系统。
[0027]所述三向压力控制系统主要包括第一加载液压缸、第二加载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，其特征在于，包括：大尺寸真三轴加载模块，用于施加三轴荷载以模拟地应力；伺服泵压模块，用于向试样内部输送高温高压气体；试样装卸模块，用于试样装载和卸载；红外监测模块，用于监测三轴加载室内部情况；尾气处理模块，用于处理尾气。2.如权利要求1所述的在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，其特征在于，所述大尺寸真三轴加载模块包括电液伺服压力机、三轴加载室、三向压力控制系统、位移测量系统、温度测量系统；所述三向压力控制系统包括第一加载液压缸、第二加载液压缸、第三加载液压缸、第四加载液压缸、液压缸滚轴、第一压力控制器、第二压力控制器；所述位移测量系统包括第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、位移数据采集器、计算机；所述电液伺服压力机置于三轴加载室上方，用于模拟油页岩原位开采时的实际受力情况和油页岩热解反应，并通过位移测量系统、温度测量系统对反应时的页岩进行位移和温度监测，四个加载液压缸分别位于三轴加载室的四面用来加载压力，并通过四个位移传感器进行测量位移变化情况。3.如权利要求1所述的在三向应力情况下大尺寸油页岩热解反应的实验设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雨庭，梁冰，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：