CN101402026A - 温度压力作用下石油生成与运移研究装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度压力作用下石油生成与运移研究装置，包括可压合在一起的下压块(1)和上压块(2)，下压块(1)和上压块(2)的压合面上分别相应地设有当下压块(1)和上压块(2)压合后可形成空腔的凹缺部，下压块(1)和上压块(2)之间设有将空腔分隔形成密闭的反应室(3)和高压室(4)的金片(5)，反应室(3)的一端设有高压气体入口(6)，另一端设有油气出口(7)，高压室(4)上设有高压水入口(8)，反应室(3)外设有对其进行加热的加热器(9)和对其进行测温的热电偶(10)。本发明可以使用较少的样品、可准确地控制模拟地层静压力的大小、确保密封。

Description

温度压力作用下石油生成与运移研究装置

技术领域

本发明涉及一种用于模拟自然地层中的有机质生烃实验的温度压力作用下石油生成与运移研究装置。

背景技术

在自然地层中的有机质，受到地热的作用，产生油气等烃类，在生烃过程中，地层受到上部和围岩的静态压力和地层空隙中流体(水、气)的压力作用。当油气生成量较大时，流体压力大于围岩的封闭阻力时，油气就可穿过围岩的封闭而发生运移。用人工热模拟方法重现压力作用下的生烃和运移过程，对于研究油气生成的机理、计算油气生成量、指导油气勘探都有重要意义。目前国内外主要用活塞式压机进行热模拟实验，此装置的基本结构如图1所示，其包括样品筒21，样品筒21外设有加热器13，样品筒21中设有有一个可轴向活动的活塞14，活塞14和样品筒21之前通过一个紫铜密封环15进行密封，样品筒21的底部有个油气排出通道16，油气排出通道16接入油气收集瓶17，在样品筒21的内底面上有一个盖在油气排出通道16的开口上的筛孔支撑片18。具体使用时，先在筛孔支撑片18上放入石英砂19，在石英砂19上放置样品20，活塞14向样品20施加压力，加热器13工作，样品20受热产生油气通过油气排出通道16进入油气收集瓶17内。该装置的优点是可以放置较多的样品，但也存在以下的缺陷：

1、为保证样品筒的强度，整个装置的设计不能太小，因此实验要用较多的样品，通常在10g以上，但有些情况下，地质样品十分宝贵，样品数量难以满足实验的需要。

2、紫铜密封环在高温时，其密封性能无法检测，因而很难保证油气没有泄露损失；

3、受热后的样品较难从样品筒中取出。样品筒在使用2-3次以后，内表面受到硫化氢气体与水分的腐蚀，表面光洁度变差，无法继续使用。

4、在加压时，活塞的紫铜密封环与样品筒之间，以及样品与样品筒之间要发生相对运动，由于活塞与样品筒之间以及样品与样品筒之间的摩擦阻力抵消了一部分油压机施加的压力，使得样品所受的实际压力难以准确测定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用较少的样品、可准确地控制模拟地层静压力的大小、确保密封的温度压力作用下石油生成与运移研究装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：温度压力作用下石油生成与运移研究装置，包括可压合在一起的下压块和上压块，下压块和上压块的压合面上分别相应地设有当下压块和上压块压合后可形成空腔的凹缺部，下压块和上压块之间设有将空腔分隔形成密闭的反应室和高压室的金片，反应室的一端设有高压气体入口，另一端设有油气出口，高压室上设有高压水入口，反应室外设有对其进行加热的加热器和对其进行测温的热电偶。

本发明使用时，下压块和上压块先分开，将样品放置在下压块的凹缺部中，金片盖在凹缺部以及下压块与上压块的压合接触面上，将下压块和上压块压合在一起并保持施加的压力，下压块和上压块上的凹缺部形成空腔。由于该金片的分隔，空腔被分隔形成下部的反应室和上部的高压室，样品处于反应室中。此外，由于金片起到密封垫片的作用，可使反应室和高压室密封良好，不发生泄漏。然后经高压水入口向高压室内泵入高压水，金片在压力的作用下发生柔性变形，向样品均匀的施加压力，金片本身不会破裂。控制高压水的压力，可以使样品所受的压力得到准确控制。从高压气体入口向反应室内注入高压气体，加热器加热反应室中的样品，加热时热电偶测量反应室中的温度，以实现加热温度的控制。样品受热产生的油气，在高压气体的驱动下，由油气出口排出，排出的气体可通过相关仪器进行分析。

由于采用了上述的结构，该装置的优点如下：

1、样品用量的选择面较宽，约1g-10g样品都可满足实验要求。

2、金片作为垫片可确保密封，实验成功率在90％以上。

3、可同时准确的模拟地层静压力和流体压力，水压力形成静压力，高压气体形成流体压力。

4、可观察到生油及油运移过程中导致的样品柱颜色分带现象。

5、可分别取得生烃总量和运移烃的量，其中，被载气吹扫出的烃为可运移烃，尚有部分不可运移的烃(如沥青等)被样品矿物吸附，实验结束后，将样品取下，直接投入试管，用溶剂进行超声抽提即可取得吸附烃的量。

6、将下压块和上压块分离即可将样品放置或取出，十分方便，工作效率比活塞式压机明显提高。

附图说明

图1是现有的活塞式热模拟压机的结构示意图；

图2是温度压力作用下石油生成与运移研究装置的结构示意图；

图3是图2的A-A向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述，但并不构成对本发明的任何限制。

如图2和图3所示，本发明所述的温度压力作用下石油生成与运移研究装置，包括可压合在一起的下压块1和上压块2，下压块1和上压块2都是由不锈钢制成。下压块1和上压块2的压合面上分别相应地设有当下压块1和上压块2压合后可形成空腔的凹缺部，凹缺部可为长槽形。将下压块1和上压块2压合在一起后，下压块1和上压块2上的凹缺部即可形成空腔。下压块1和上压块2之间设有将空腔分隔形成密闭的反应室3和高压室4的金片5，下压块1和上压块2压合之前，金片5盖在凹缺部以及下压块1与上压块2的压合接触面上，将下压块1和上压块2压合在一起后，空腔被金片5分隔形成下部的反应室3和上部的高压室4，组成反应室3的凹缺部的表面还可镀有黄金层，黄金层防止凹缺部的表面受到硫化氢气体与水分的腐蚀。反应室3的一端设有高压气体入口6，高压气体入口6可接高压氢气或氮气。反应室3的另一端设有油气出口7，油气出口7接油气收集装置，油气收集装置可为冷阱或油气收集瓶。高压室4上设有高压水入口8，高压水入口8接高压水。反应室3外设有对其进行加热的加热器9和对其进行测温的热电偶10。所述的加热器9可以是设在下压块1或上压块2中的电加热棒，根据热电偶10所测量的温度去控制电流的大小，即可控制加热的温度。

为方便压合，所述的下压块1下设有支撑架11，所述的下压块1和支撑架11之间设有石棉隔热板12，压合时，用压力机如油压千斤顶沿大箭头方向从上往下压上压块2，将下压块1和上压块2压合在一起。

具体使用时，下压块1和上压块2先分开，将样品放置在下压块1的凹缺部中，金片5盖在凹缺部以及下压块1与上压块2的压合接触面上，将下压块1和上压块2压合在一起并保持施加的压力，下压块1和上压块2上的凹缺部形成空腔。由于该金片5的分隔，空腔被分隔形成下部的反应室3和上部的高压室4，样品处于反应室3中。此外，由于金片4起到密封垫片的作用，可使反应室3和高压室4密封良好，不发生泄漏。然后经高压水入口8向高压室4内泵入高压水，金片5在压力的作用下发生柔性变形，向样品均匀的施加压力，金片4本身不会破裂。控制高压水的压力，可以使样品所受的压力得到准确控制。从高压气体入口6向反应室3内注入高压气体，加热器9加热反应室3中的样品，加热时热电偶5测量反应室3中的温度，以实现加热温度的控制。样品受热产生的油气，在高压气体的驱动下，由油气出口7排出，排出的气体可通过相关仪器进行分析。试验结束后，撤除高压水压力，抬升上压块2，揭开金片5，即可看到完整的样品柱，可对样品柱摄影，研究生油及油运移过程中导致的样品柱颜色分带现象。也可将样品柱取出进行其他研究，如可将样品柱分段取出以研究油运移过程中导致的色层分异现象。

Claims (4)

1.一种温度压力作用下石油生成与运移研究装置，其特征在于：包括可压合在一起的下压块(1)和上压块(2)，下压块(1)和上压块(2)的压合面上分别相应地设有当下压块(1)和上压块(2)压合后可形成空腔的凹缺部，下压块(1)和上压块(2)之间设有将空腔分隔形成密闭的反应室(3)和高压室(4)的金片(5)，反应室(3)的一端设有高压气体入口(6)，另一端设有油气出口(7)，高压室(4)上设有高压水入口(8)，反应室(3)外设有对其进行加热的加热器(9)和对其进行测温的热电偶(10)。

2.按照权利要求1所述的温度压力作用下石油生成与运移研究装置，其特征在于：组成反应室(3)的凹缺部的表面镀有黄金层。

3.按照权利要求1所述的温度压力作用下石油生成与运移研究装置，其特征在于：所述的加热器(9)是设在下压块(1)或上压块(2)中的电加热棒。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的温度压力作用下石油生成与运移研究装置，其特征在于：所述的下压块(1)下设有支撑架(11)，所述的下压块(1)和支撑架(11)之间设有石棉隔热板(12)。

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