【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油页岩电加热原位开采的井筒安全性，特别涉及一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置及方法。
技术介绍
1、地下原位转化技术是将页岩中的滞留液态烃进一步热裂解形成轻质油和天然气，或者将尚未转化的有机物发生人造热降解生成油气的过程。油页岩地下原位转化是利用水平井电加热轻质化技术，将埋深300～3000m页岩中的重质油、沥青和各类有机物大规模转化为轻质油和天然气的物理化学过程。适合地下原位转化的富有机质油页岩需具备以下条件：页岩集中段总有机碳(total organic carbon，toc)值大于6％，且越高越好；反渗透(reverse osmosis，ro)值为0.5％～1.0％；厚度大于15m；埋深小于3000m、面积大于50km2；页岩段顶固定板封闭性好；地层含水率小于5％等。油页岩地下原位转化是石油勘探领域的重大接替技术手段，如能实现商业突破，对中国石油工业的长期稳定乃至跨越式发展都具有里程碑意义。
技术实现思路
1、现有技术存在以下不足：现有技术中，没有在下井开采之前对井筒进行安全实验，开采过程中井筒的安全性不可预估，安全性和可靠性较低。
2、鉴于上述问题，有必要提出一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置以解决或部分解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提出了一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，包括保温层和设置于所述保温层外的模拟注采组件，以及设置于所述保温层中的油页岩原岩、模拟井筒组件、模拟
4、所述油页岩原岩设有井眼；
5、所述模拟井筒组件包括封闭井筒和套管，所述封闭井筒的外壁贴合于所述井眼；所述套管置于所述封闭井筒中，且所述套管的外壁贴合于所述封闭井筒的内壁；
6、所述模拟生产管柱组件包括油管，以及设置于所述油管中的电加热器和第一温度传感器；所述油管设置于所述套管中，所述油管的底部和顶部密封，以形成密封腔室；所述电加热器用于对所述密封腔室进行加热并将热量经所述油管、所述套管和所述封闭井筒传递给所述油页岩原岩；所述第一温度传感器用于实时采集所述油管中的温度；
7、所述封闭井筒、所述套管和所述油管之间还形成有产物通道，以将所述油页岩原岩受热裂解后的裂解产物通入所述油管；所述套管和所述油管之间形成环空；
8、所述第一应力采集组件分别与所述套管和所述油管连接，用于实时采集所述套管不同位置受到的应力和所述油管不同位置受到的应力；
9、所述模拟注采组件与所述油管连通，用于对所述油管中的所述裂解产物进行采集。
10、进一步的，所述封闭井筒包括筒体、底板和盖板；
11、所述盖板设置于所述筒体顶部；
12、所述底板设置于所述筒体底部，所述套管的底部通过所述底板密封，所述套管的顶部通过所述盖板密封。
13、进一步的，所述模拟生产管柱组件还包括设置于所述油管顶部的油管盖，所述油管的底部与所述底板连接，所述油管的顶部通过所述油管盖密封。
14、进一步的，其特征在于，所述模拟生产管柱组件还包括至少一个模拟扶正器；所述至少一个模拟扶正器与所述油管连接；所述电加热器与所述至少一个模拟扶正器连接。
15、进一步的，所述模拟扶正器为圆柱形，所述模拟扶正器与所述油管过盈配合连接，所述模拟扶正器的中心设置有容许所述电加热器穿过的第一通孔，所述电加热器与所述第一通孔连接。
16、进一步的，所述电加热器与所述第一通孔过盈配合连接；
17、所述模拟扶正器设置有至少一个第二通孔，所述第二通孔设置于所述第一通孔的外部，所述模拟注采组件经所述第二通孔对所述油管中的裂解产物进行采集。
18、进一步的，所述筒体的侧壁设置有多个第一射孔，所述套管的侧壁设置有多个第二射孔，所述油管的侧壁设置有多个第三射孔，所述第二射孔分别与所述第一射孔和所述第三射孔连通，以形成所述产物通道。
19、进一步的，所述第一应力采集组件包括设置于所述套管外壁不同位置上的多个第一应力传感器和设置于所述油管外壁不同位置上的多个第二应力传感器。
20、进一步的，所述装置还包括设置于所述保温层外部的泄压阀，所述泄压阀与所述环空连通。
21、进一步的，所述油页岩原岩为圆柱形，所述油页岩原岩的直径大于十倍的所述套管的直径。
22、进一步的，所述装置还包括设置于所述油页岩原岩中的第二应力采集组件，用于实时采集所述油页岩原岩中不同位置的应力。
23、进一步的，所述第二应力采集组件包括多个第三应力传感器，所述多个第三应力传感器沿所述油页岩原岩的径向按预设距离布置。
24、进一步的，所述装置还包括设置于所述油页岩原岩中的温度采集组件，用于实时采集所述油页岩原岩中不同位置的温度。
25、进一步的，所述温度采集组件包括多个第二温度传感器，所述多个第二温度传感器按矩阵形式分布于所述油页岩原岩中。
26、第二方面，本专利技术提出了一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验方法，应用于所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，包括：
27、启动电加热器对所述密封腔室进行加热，使热量经所述油管、所述套管和所述封闭井筒传递给所述油页岩原岩，以使所述油页岩原岩受热裂解后的裂解产物经所述产物通道流入所述油管中；
28、通过所述模拟注采组件采集所述油管中的裂解产物；
29、通过所述第一温度传感器采集所述油管中的温度；
30、通过所述第一应力采集组件实时采集所述套管不同位置的应力和所述油管不同位置受到的应力。
31、基于上述技术方案，本专利技术较现有技术而言的有益效果为：
32、本专利技术提出了一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，包括保温层和设置于所述保温层外部的模拟注采组件，以及设置于所述保温层中的油页岩原岩、模拟井筒组件、模拟生产管柱组件和第一应力采集组件，通过所述电加热器对所述密封腔室进行加热并将热量经所述油管、所述套管和所述井筒传递给所述油页岩原岩，并通过所述第一温度传感器采集所述油管中的温度，通过所述第一应力采集组件实时采集所述套管和所述油管不同位置受到的应力，通过所述模拟注采组件采集所述油管中的裂解产物，模拟真实的井下加热原位开采的过程，通过下井开采之前在井外对所述套管和所述油管的应力进行实验，确保套管和油管实时的应力不超过实时的温度下的安全应力值，提前评估套管和油管的安全性，可以确保套管和油管在下井开采时的安全性和可靠性。
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1.一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，包括保温层和设置于所述保温层外的模拟注采组件，以及设置于所述保温层中的油页岩原岩、模拟井筒组件、模拟生产管柱组件和第一应力采集组件，其中：
2.如权利要求1所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述封闭井筒包括筒体、底板和盖板；
3.如权利要求2所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述模拟生产管柱组件还包括设置于所述油管顶部的油管盖，所述油管的底部与所述底板连接，所述油管的顶部通过所述油管盖密封。
4.如权利要求3所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，其特征在于，所述模拟生产管柱组件还包括至少一个模拟扶正器；所述至少一个模拟扶正器与所述油管连接；所述电加热器与所述至少一个模拟扶正器连接。
5.如权利要求4所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述模拟扶正器为圆柱形，所述模拟扶正器与所述油管过盈配合连接，所述模拟扶正器的中心设置有容许所述电加热器穿过的第一通孔，所述电加热器与所述第一通孔连接。<...
【技术特征摘要】
1.一种油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，包括保温层和设置于所述保温层外的模拟注采组件，以及设置于所述保温层中的油页岩原岩、模拟井筒组件、模拟生产管柱组件和第一应力采集组件，其中：
2.如权利要求1所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述封闭井筒包括筒体、底板和盖板；
3.如权利要求2所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述模拟生产管柱组件还包括设置于所述油管顶部的油管盖，所述油管的底部与所述底板连接，所述油管的顶部通过所述油管盖密封。
4.如权利要求3所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，其特征在于，所述模拟生产管柱组件还包括至少一个模拟扶正器；所述至少一个模拟扶正器与所述油管连接；所述电加热器与所述至少一个模拟扶正器连接。
5.如权利要求4所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述模拟扶正器为圆柱形，所述模拟扶正器与所述油管过盈配合连接，所述模拟扶正器的中心设置有容许所述电加热器穿过的第一通孔，所述电加热器与所述第一通孔连接。
6.如权利要求5所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述电加热器与所述第一通孔过盈配合连接；
7.如权利要求2-6任一所述的油页岩电加热原位开采的井筒安全实验装置，其特征在于，所述筒体的侧壁设置有多个第一射孔，所述套管的侧壁设置有多个第二射孔，所述油管的侧壁设置有多个第三射孔，所述第二射孔分别与所述第一射孔和所述第三射孔连通，以形成所述产物通道。
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊然，赵志宏，叶正荣，蒋卫东，刘翔，周祥，陈国浩，崔晓东，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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