【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稠油原位改质热采，具体涉及一种实现稠油原位催化改质的实验装置及使用该装置进行产物分离和分析的实验方法。
技术介绍
1、稠油在世界范围内分布广泛，资源储量超1000亿吨。但稠油的平均采收率不足地质储量的15%，粘度是导致稠油开发难度的主要原因。升温降黏是最具成效的生产措施。注蒸汽开发是当前主要的稠油开发技术，如蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力卸油（sagd）等。蒸汽吞吐的采收率通常在油藏地质储量的30%以内。当蒸汽吞吐不能维持经济开发指标，开发技术将向蒸汽驱、sagd或其他注剂辅助蒸汽开发的技术转变。
2、由于稠油油藏地质和稠油物性特征，蒸汽吞吐仍广泛应用于我国稠油开发现场。然而，一些油藏已经或即将接近注蒸汽开发油汽比0.1的经济性开发界限。另外，一些转变开发技术的稠油油藏在未来仍面临同样的经济性问题和产生蒸汽的co2排放问题。此外，我国有一半稠油储量在埋深超900米的中深层稠油油藏，这些油藏不适合使用上述技术手段开发。
3、稠油原位催化改质技术是一种新的稠油热采技术，该技术在井下加热器提供的高温下，使稠油发生催化热裂解或水热裂解反应，产生改质稠油、焦炭、气体和轻质油。井下加热器还将提高进入地层蒸汽的干度。高干度蒸汽使混合产物改质产生的气体和轻质油进入地层，从而实现气体和轻质油辅助蒸汽开发稠油的目的。该技术将避免埋藏深度对注蒸汽开发的限制，并改善纯蒸汽开发中后期的经济性、环保性问题。
4、然而，稠油原位催化改质技术在国内外迟迟没有进入矿场实验阶段。目前，该技术的室内实验存在三个方面的
5、从应用的角度来看，简便可行的实验装置将减少研究稠油原位催化改质技术的工作量，采用统一的分离分析方法也将减少重复实验。目前亟需这样一套设备和相应的方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种实现稠油原位催化改质的实验装置，该装置可用于稠油原位催化改质的静态实验研究，通过分馏法进行产物的拟组分划分和定性、定量分析，从而实现稠油原位催化改质反应和产物分析一体化。
2、本专利技术的另一目的还在于提供利用上述装置实现稠油原位催化改质的方法，通过样品混合和注入、控制初始反应条件，实现静态稠油催化改质反应以及反应产物的分离分析，提高了获取参数的精度，为稠油原位催化改质技术的进一步推广起到重要的促进和指导作用。
3、为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
4、一种实现稠油原位催化改质的实验装置，由反应物预混系统、催化改质反应系统、产物检测系统和数控监测系统组成，反应物预混系统、催化改质反应系统和产物检测系统依次通过管线连接；数控监测系统通过电缆连接各系统中的参数获取部件，记录反应过程中的温度、压力变化，并处理产物监测系统获得的产物数据；反应结束后，通过减压蒸馏方法实现产物分离。
5、所述反应物预混系统，包括气体注入箱、加热搅拌器和样品混合杯，所述气体注入箱是气瓶和调压阀、分隔箱组成的注气装置，气体注入箱与样品混合杯管线连接；所述加热搅拌器是带声波发射器的加热装置；所述样品混合杯是一个可拆卸的刚性柱体容器，通常置于加热搅拌器中，样品混合杯上柱面是一个带螺纹接口的可拆卸的刚性盖子，与气体注入箱管线连接，下柱面带有螺纹接口，与催化改质反应系统管线连接，并配有一个阀门a。
6、所述催化改质反应系统，包括固定法兰密封盘、样品反应杯、高温反应炉和压力传感器，所述固定法兰密封盘固定于高温反应炉内腔，并带有两个螺纹接口，一个螺纹接口通过阀门a连接样品混合杯，另一个螺纹接口与产物检测系统管线连接，并配有一个阀门b；所述样品反应杯是一个带法兰盘的刚性柱体容器，通过螺母与固定法兰密封盘连接；所述高温反应炉是一个带数控系统的定时加热装置，通过电缆与数控监测系统连接；所述压力传感器连接于固定法兰盘和阀门b之间的管线上，另外还通过电缆和数控监测系统连接。
7、所述产物检测系统包括冷凝器、产物收集杯、真空泵、气体流量计和气质联用仪，所述冷凝器是一个带控温系统和循环系统的冷凝装置；所述样品收集杯是一个可拆卸的刚性柱体容器，通常置于冷凝器中。样品收集杯上柱面是一个可拆卸的刚性盖子，并带有一个带塞通气孔和两个螺纹接口，一个螺纹接口通过阀门b管线连接固定法兰密封盘，另一个螺纹接口与真空泵管线连接，并配有一个阀门c，下柱面带一个螺纹接口，与气质联用仪管线连接，并配有一个阀门d；所述真空泵通过阀门c管线连接样品收集杯；所述气体流量计入口端连接样品收集杯和阀门c之间的管线，出口端连接气质联用仪，另外，气体流量计通过电缆和数控监测系统连接；所述气质联用仪通过阀门d与样品反应杯下柱面管线连接，还与气体流量计管线连接。另外，气质联用仪通过电缆和数控监测系统连接。
8、所述数控监测系统是一个带数据处理系统的监视器，通过电缆分别连接气质联用仪、压力传感器、气体流量计和高温反应炉。
9、利用上述装置实现稠油原位催化改质的方法，依次包括以下步骤：
10、1）向样品混合杯加入反应物，通过加热搅拌器在低于100℃下充分混合；
11、2）通过气体注入箱注气，将混合物注入样品反应杯；
12、3）根据实验需要通过真空泵、气体注入箱调节反应所需的初始压力、气体环境；
13、4）设置高温反应炉的反应温度、升温速率和反应时间，并通过压力传感器记录样品反应杯中的压力变化；
14、5）反应结束后冷却至室温，通过监视器监测通过气体流量计和气质联用仪的气体量和组成；
15、6）调整高温反应炉和真空泵进行减压蒸馏，将蒸馏产物通入气质联用仪做色谱分析或取样进行其他分析。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、1）、本专利技术提供的实验装置和方法操作简单，通过本专利技术可进行稠油原位催化改质实验和产物分离分析的一体化操作，减少样品分离步骤中难以计量的产物消耗，获得的数据更加准确；
18、2）、本专利技术提供的实验装置和方法确定分馏法作为拟组分划分的主要依据，但这并不妨碍取样进行其他分离分析。统一的分离和拟组分划分方式提供了一个可用于不同实验对比的参考方法，减少了拟合不同实验数据的困难，并避免重复实验的进行。
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1.一种实现稠油原位催化改质的实验装置，由气体注入箱（1）、加热搅拌器（2）、样品混合杯（3）、固定法兰密封盘（4）、样品反应杯（5）、高温反应炉（6）、压力传感器（7）、冷凝器（8）、产物收集杯（9）、真空泵（10）、气体流量计（11）、气质联用仪（12）和监视器（13）组成，其特征在于，所述样品混合杯（3）置于带有声波发射器的加热搅拌器（2）中，样品混合杯的顶部有注气孔，通过该注气孔连接气体注入箱（1），从杯底部延伸出的管线通过阀门a连接固定法兰密封盘（4）；所述样品反应杯（5）置于高温反应炉（6）的内腔中，位于样品反应杯顶部的固定法兰密封盘（4）带有两个接口，一个接口通过阀门a连接样品混合杯（3），另一个接口通过管线连接产物收集杯（9），该管线上设置压力传感器（7）和阀门b；所述产物收集杯（9）置于冷凝器（8）中，产物收集杯顶部带有一个带塞通气孔和两个接口，一个接口通过阀门b连接固定法兰密封盘，另一个接口通过阀门c连接真空泵（10），产物收集杯底部的接口通过阀门d连接气质联用仪（12）；所述气体流量计（11）的入口端连接产物收集杯和阀门c之间的管线，出口端连接气质联用仪；所
2.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述气体注入箱配有多个气瓶和调压阀，不同气瓶用于提供吹扫气、反应初始气体环境和压力。
3.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述加热搅拌器通过内置的声波发射器发射声波搅拌样品混合杯中的物质。
4.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述高温反应炉稳定提供800℃以内的反应和分馏温度。
5.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述样品反应杯为无缝合金材料，耐温达1000℃，耐压达70MPa。
6.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述固定法兰密封盘为无缝合金材料，其密封面带凹槽与样品反应杯的法兰盘嵌合，填充耐温密封圈。
7.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述冷凝器通过内部循环管线环绕产物收集杯，并通过内部冷却液循环制冷。
8.如权利要求1所述的一种实现稠油原位催化改质的实验装置，其特征在于，所述真空泵用于调整反应的初始压力和产物的减压蒸馏，最低提供-0.1MPa的压力。
9.利用权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的装置实现稠油原位催化改质的方法，依次包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种实现稠油原位催化改质的实验装置，由气体注入箱（1）、加热搅拌器（2）、样品混合杯（3）、固定法兰密封盘（4）、样品反应杯（5）、高温反应炉（6）、压力传感器（7）、冷凝器（8）、产物收集杯（9）、真空泵（10）、气体流量计（11）、气质联用仪（12）和监视器（13）组成，其特征在于，所述样品混合杯（3）置于带有声波发射器的加热搅拌器（2）中，样品混合杯的顶部有注气孔，通过该注气孔连接气体注入箱（1），从杯底部延伸出的管线通过阀门a连接固定法兰密封盘（4）；所述样品反应杯（5）置于高温反应炉（6）的内腔中，位于样品反应杯顶部的固定法兰密封盘（4）带有两个接口，一个接口通过阀门a连接样品混合杯（3），另一个接口通过管线连接产物收集杯（9），该管线上设置压力传感器（7）和阀门b；所述产物收集杯（9）置于冷凝器（8）中，产物收集杯顶部带有一个带塞通气孔和两个接口，一个接口通过阀门b连接固定法兰密封盘，另一个接口通过阀门c连接真空泵（10），产物收集杯底部的接口通过阀门d连接气质联用仪（12）；所述气体流量计（11）的入口端连接产物收集杯和阀门c之间的管线，出口端连接气质联用仪；所述监视器（13）带有数据处理系统，通过电缆分别连接高温反应炉（6）、压力传感器（7）、气体流量计（11）和气质联用仪（12）。
2.如权利要求1所述的一种实现稠...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄思源，张铭，尤安育，蒋琪，李锐，蒋冠成，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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