CN105527409B - 一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 - Google Patents
一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105527409B CN105527409B CN201610006614.XA CN201610006614A CN105527409B CN 105527409 B CN105527409 B CN 105527409B CN 201610006614 A CN201610006614 A CN 201610006614A CN 105527409 B CN105527409 B CN 105527409B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- module
- steel bushing
- rock core
- core steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 109
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 64
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003027 oil sand Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 106
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 29
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 21
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 claims description 16
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2823—Raw oil, drilling fluid or polyphasic mixtures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高温高压绝热氧化实验系统及方法,包括压力跟踪补偿模块、实验容器模块、样品注入模块和上位控制模块;所述实验容器模块位于系统中心,分别连接压力跟踪补偿模块和样品注入模块;所述实验容器模块包括模型注入口、实验油砂、模型釜体、高强度螺栓、法兰、岩心钢套、模型封头、釜体端盖、釜体封头、模型出口、腔体填充体、点火器系统、温度传感器、加热元件、隔热层、热跟踪元件、温度检测器、环压注入口、测压点。本发明结构新颖,通过温度补偿元件结合导热性好的薄壁岩心钢套实现绝热,同时设置压力跟踪补偿模块确保薄壁的岩心钢套不会因压力过大而损坏,让实验能更真实的模拟氧化反应过程。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域,具体涉及一种高温高压绝热氧化实验系统及方法。
背景技术
近年来,油藏注空气驱油已经被证明是一种行之有效且极具潜力的提高原油采收率的技术。注空气技术能否有效实施,关键在于氧气是否能和地层原油充分发生氧化反应,原油氧化后会生成一定量的烟道气,直接驱替原油,同时放出热量降低原油粘度,有利于增原油的流动性,同时空气与油藏原油经过氧化反应后,原油的组成和气体组成会发生变化,原油的性质也会相应发生改变。因此,研究原油在空气中的氧化反应,对于指导油气田开发有很大意义。
目前,国内外对于研发原油氧化装置和驱替装置开展了大量工作,并取得一些成果,如:轻质油藏注空气采油原油低温氧化实验装置(申请号:201110148934.6),模拟地层驱替装置(申请号:200420020302.5),轻质油藏注空气采油原油低温氧化实验方法及装置(申请号:201110135246.6),一种轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置(申请号:201110240565.3)等。但目前可用于研究原油氧化的设备仍然存在很多不足,在实验过程中不能达到绝热条件是其中最严重的问题之一,反应器不能绝热,氧化反应释放的热量会快速传递到周围环境,热量难以聚集,因此很难监测到反应过程中温度的变化情况,而明确反应过程中温度的变化对认识原油氧化反应模式及反应条件有重要意义,即便使用保温装置,但热量依然无法避免的存在散失。通过研究发现,热跟踪补偿技术是目前实现绝热条件的最有效途径。通过热跟踪补偿技术实现绝热功能,必须要求反应器壁面具有良好的热传导性,能迅速将反应器外部提供的补偿热量传递到反应器内部,才能实现迅速的温度补偿。这不仅对反应器材质的导热性提出了更高的要求,而且要求壁面非常薄,才能迅速传导热量,然而,反应器在反应过程中必须要在高温条件下承受非常高的压力,如果反应器壁面厚度较薄,容易在高压下发生损坏。综上所述,为了更好地实现绝热条件,在整个反应过程中需要设备既能对反应器内部的温度差迅速进行温度补偿,满足整个实验对象温度保持一致,又能对外部具有良好的隔热保温作用,减少热量散失,同时还得保证反应器不会因为高压反应而损坏。因此,需要对实验系统进行特殊的设计,才能保证实验系统能在高温高压条件下实现绝热的条件,并进行氧化实验。
发明内容
本发明的目的在于,克服上述现有技术的缺陷,提供一种高温高压绝热氧化实验系统。
本发明是通过下述技术方案来实现的:
一种高温高压绝热氧化实验系统,包括压力跟踪补偿模块、实验容器模块、样品注入模块和上位控制模块,所述实验容器模块位于系统中心,分别连接压力跟踪补偿模块和样品注入模块,上位控制模块连接并控制压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块;
所述实验容器模块包括模型注入口、实验油砂、模型釜体、高强度螺栓、法兰、岩心钢套、模型封头、釜体端盖、釜体封头、模型出口、腔体填充体、点火器系统、温度传感器、加热元件、隔热层一,隔热层二、热跟踪元件、温度检测器、环压注入口、测压点;
所述实验容器模块中部为岩心钢套,岩心钢套内放置实验油砂,实验油砂两端设有隔热层一和隔热层二,所述岩心钢套外侧表面环布热跟踪元件和温度检测器,岩心钢套外侧通过环形网状的腔体填充体支撑,腔体填充体外侧连接模型釜体,所述模型釜体左端设有模型封头和法兰,高强度螺栓依次穿过法兰、模型封头和模型釜体,将模型封头压紧固定在法兰和模型釜体之间;所述模型釜体右端设有釜体端盖和釜体封头,釜体端盖上设有螺纹,通过螺纹与模型釜体相连接;釜体封头通过螺栓与釜体端盖连接;所述模型注入口通过螺栓安装在模型封头上,模型注入口穿过模型封头和隔热层一,插入实验油砂中;所述模型出口穿过釜体封头和隔热层二,插入实验油砂中;所述环压注入口是在模型封头的一根通孔,连接到腔体填充体中,所述测压点在腔体填充体上,所述加热元件位于模型封头上。
所述岩心钢套壁面厚度薄(厚度≤0.3mm),岩心钢套热传导性能较强。
所述岩心钢套外侧表面设有热跟踪元件,内侧表面设有温度检测器,热跟踪元件和温度检测器为间隔排布,即热跟踪元件相邻为温度检测器,热跟踪元件和温度检测器数量为6~18个;温度检测器分别安装在岩心钢套内侧表面和中心,用于检测岩心钢套内表面和中心的反应温度。
所述热跟踪元件通过导热线连接加热元件,当岩心钢套内部发生反应后,温度检测器检测岩心钢套的中心温度以及内侧表面的温度,为确保整个岩心钢套内部温度保持一致,根据中心温度以及内侧表面的温度差值,加热元件对岩心钢套进行绝热补偿,通过加热岩心钢套外表面,薄壁的金属岩心钢套迅速将热量传递到岩心钢套内侧,保持岩心钢套内侧部分的氧化反应温度环境跟中心部分反应温度环境一致,避免实验温度散失;同时确保岩心钢套内侧温度不超过中心反应温度,在实现绝热环境的情况下,避免出现人为过度加热。
所述腔体填充体为规则六边形的蜂窝状网,采用表面喷涂耐高温涂料的聚酰亚胺材料组成,提高支撑能力,聚酰亚胺材料导热性差,避免热量通过腔体填充体散失;腔体内充满惰性气体,导热效率差,起到隔热功能。
所述压力跟踪补偿模块和环压主入口接口处采用快速接头,在实验过程中,岩心钢套内因注入压力和氧化/燃烧反应产生高压,容易破坏薄壁的岩心钢套,需要使用压力跟踪补偿模块对腔体提供反压,测压点可同时在岩心钢套内外进行测量,并向控制系统反馈压力值,压力跟踪补偿模块所提供的反压保持比岩心钢套内的压力值大0.01~0.2Mpa。
在本发明的一较佳实施方式中,所述压力跟踪补偿模块,包括储气罐、调压阀一、压力跟踪补偿泵、缓冲容器、六通阀和注入阀组,储气罐连接调压阀一,调压阀一连接连接压力跟踪补偿泵和六通阀,压力跟踪补偿泵连接缓冲容器,缓冲容器连接六通阀,六通阀中三个通路分别连接注入阀组,注入阀组为两位三通阀,注入阀组末端通路连接放空端口,注入阀组中部通路连接实验容器模块的环压注入口。
在本发明的一较佳实施方式中,所述样品注入模块包括氧化气罐、调压阀二、气体容器、水容器、油容器和注入泵,注入泵并联连接气体容器、水容器和油容器的入口端,氧化气罐通过调压阀二连接模型注入口,气体容器、水容器、油容器在出口端连接实验容器模块的模型注入口。
在本发明的一较佳实施方式中,所述的最高模拟压力为70Mpa,最高实验温度为700℃。所述实验容器模块的模型注入口、模型釜体、法兰、岩心钢套、模型封头、釜体端盖、釜体封头和模型出口之间的连接处,均达到70Mpa的密封标准。
在本发明的一较佳实施方式中,所述上位控制模块所连接的压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块均采用自动化控制,温度和压力通过检测的数据,反馈到上位控制模块后,上位控制模块发送指令,迅速调节温度和压力值,保证实验效果,同时保护岩心钢套不被破坏。
本发明还提供高温高压绝热氧化实验方法,步骤如下:
1)将实验油砂填入岩心钢套,岩心钢套两端连接好隔热层一和隔热层二,送入模型釜体,两端分别安装好模型注入口、模型釜体、法兰、岩心钢套、模型封头、釜体端盖、釜体封头和模型出口;
2)实验容器模块位于系统中心,分别连接好压力跟踪补偿模块和样品注入模块,对装置进行自检和压力测试;
3)样品注入模块按照所需比例,向实验容器模块注入反应所需原油和水、气体的样品,同时氧化气罐按需求向实验容器模块注入氧化气体,根据注入压力和氧化/燃烧反应过程产生的压力,开启压力跟踪补偿模块,对实验容器模块提供反压,测压点同时在岩心钢套内外进行测量,并向控制系统反馈压力值,便于调节反压,使其保持在比岩心钢套内的压力值大0.01~0.2Mpa的范围内,避免薄壁的岩心钢套被内部压力破坏;
4)反应过程中,岩心钢套内的温度会逐渐升高,根据温度检测器检测到的岩心钢套表面温度,加热元件会调控热跟踪元件跟检测到的温度保持一致,并且根据实验温度变化而相应变化,起到绝热效果,避免实验产生的热量外泄;
5)如需进行燃烧反应,可启动点火器系统,对样品进行燃烧实验;
6)保持上述条件,直到实验完成,在实验过程中,实验样品可随时进行取样分析,了解实验数据的实时情况。实验结束后,样品从模型出口排出,并清洗设备,准备下一次实验。
本发明的优点在于:
在氧化实验系统实验过程中,为保证温度跟踪补偿效果,选择薄壁的金属岩心钢套用来储存和反应原油,岩心钢套内侧和中心的反应温度都能及时被检测到,反馈到上位控制模块后调控岩心钢套外部的热跟踪元件加热到相应温度,并迅速传导热量到岩心钢套内侧,保证岩心钢套中心和边缘温度一致且不超过中心温度,确保实验在绝热环境下进行;同时为保证薄壁岩心钢套不被实验压力和注入压力破坏,压力跟踪补偿装置对其提供略大于岩心钢套内部压力的反压,保证在实验过程中岩心钢套不被压力破坏;本发明的氧化实验系统能更逼真的还原地下油藏在氧化过程中的反应情况,保持反应温度恒定,维持压力稳定,避免损害设备;温度、压力的检测均采用自动化装置进行控制,并且及时反馈,保证实验过程安全,提高实验精度,更好的完成原油的氧化实验。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明实验容器模块的结构示意图。
图中所示:1为模型注入口,2为高强度螺栓,3为点火器系统,4为法兰,5为模型封头,6为温度传感器,7为加热元件,8为模型釜体,9为隔热层一,10为腔体填充体,11为实验油砂,12为热跟踪元件,13为温度检测器,14为隔热层二,15为釜体端盖,16为釜体封头,17为模型出口,18为岩心钢套,19为测压点,20为环压注入口,21为储气罐,22为调压阀一,23为六通阀,24为压力跟踪补偿泵,25为缓冲容器,26为氧化气罐,27为调压阀二,28为气体容器,29为水容器,30为油容器,31为注入泵,32为注入阀组,33为放空端口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明做详细的说明,但不限于此。
如图1、图2所示,一种高温高压绝热氧化实验系统,包括压力跟踪补偿模块、实验容器模块、样品注入模块和上位控制模块,其特征在于,所述实验容器模块位于系统中心,分别连接压力跟踪补偿模块和样品注入模块,上位控制模块连接并控制压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块;所述实验容器模块包括模型注入口1、实验油砂11、模型釜体8、高强度螺栓2、法兰4、岩心钢套18、模型封头5、釜体端盖15、釜体封头16、模型出口17、腔体填充体10、点火器系统3、温度传感器6、加热元件7、隔热层一9,隔热层二14、热跟踪元件12、温度检测器13、环压注入口20、测压点19;所述实验容器模块中部为岩心钢套18,岩心钢套18内放置实验油砂11,实验油砂11两端设有隔热层一9和隔热层二14,所述岩心钢套18外侧表面环布热跟踪元件12和温度检测器13,岩心钢套18外侧通过环形网状的腔体填充体10支撑,腔体填充体10外侧连接模型釜体8,所述模型釜体8左端设有模型封头5和法兰4,高强度螺栓2依次穿过法兰4、模型封头5和模型釜体8,将模型封头5压紧固定在法兰4和模型釜体8之间;所述模型釜体8右端设有釜体端盖15和釜体封头16,釜体端盖15上设有螺纹,通过螺纹与模型釜体8相连接;釜体封头16通过螺栓与釜体端盖15连接;所述模型注入口1通过螺栓安装在模型封头5上,模型注入口1穿过模型封头5和隔热层一9,插入实验油砂11中;所述模型出口17穿过釜体封头16和隔热层二14,插入实验油砂11中;所述环压注入口20是在模型封头5的一根通孔,连接到腔体填充体10中,所述测压点19在腔体填充体10上,所述加热元件7位于模型封头5上。
所述压力跟踪补偿模块,包括储气罐21、调压阀一22、压力跟踪补偿泵24、缓冲容器25、六通阀23和注入阀组32,储气罐21连接调压阀一22,调压阀一22连接连接压力跟踪补偿泵24和六通阀23,压力跟踪补偿泵24连接缓冲容器25,缓冲容器25连接六通阀23,六通阀23中三个通路分别连接注入阀组32,注入阀组32为两位三通阀,注入阀组32末端通路连接放空端口33,注入阀组32中部通路连接实验容器模块的环压注入口20。
所述样品注入模块包括氧化气罐26、调压阀二27、气体容器28、水容器29、油容器30和注入泵31,注入泵31并联连接气体容器28、水容器29和油容器30的入口端,氧化气罐26通过调压阀二27连接模型注入口1,气体容器28、水容器29、油容器30在出口端连接实验容器模块的模型注入口1。
如图2所示,所述岩心钢套壁面厚度≤0.3mm,岩心钢套所采用的材料为金属材料,优选为不锈钢,热传导性能较强;所述岩心钢套18外侧表面设有热跟踪元件12,内侧表面设有温度检测器13,热跟踪元件12和温度检测器13为间隔排布,即热跟踪元件12相邻为温度检测器13,热跟踪元件12和温度检测器13数量为6~18个;温度检测器13分别安装在岩心钢套18内侧表面和中心,用于检测岩心钢套18内表面和中心的反应温度。
所述热跟踪元件12通过导热线连接加热元件7,当岩心钢套18内部发生反应后,温度检测器13检测岩心钢套18的中心温度以及内侧表面的温度,为确保整个岩心钢套18内部温度保持一致,根据中心温度以及内侧表面的温度差值,加热元件7对岩心钢套18进行绝热补偿,通过加热岩心钢套18外表面,薄壁的金属岩心钢套18迅速将热量传递到岩心钢套18内侧,保持岩心钢套18内侧部分的氧化反应温度环境跟中心部分反应温度环境一致,避免实验产生的热量散失。
所述腔体填充体10为规则六边形的蜂窝状网,蜂窝状支撑强度高,能在使用最少材料的情况下使支撑能力最大化,腔体填充体10采用导热性差的聚酰亚胺材料组成,聚酰亚胺材料为复合高分子塑料,耐高温且机械性能好,表面喷涂耐高温材料后可抗700℃的高温,避免热量通过腔体填充体10散失;腔体内充满惰性气体,导热效率差,起到隔热功能。
所述压力跟踪补偿模块和环压主入口20接口处采用快速接头,在实验过程中,岩心钢套18内因注入压力和氧化/燃烧反应产生高压,容易破坏薄壁的岩心钢套18,需要使用压力跟踪补偿模块对腔体提供反压,测压点19可同时在岩心钢套18内外进行测量,并向控制系统反馈压力值,压力跟踪补偿模块所提供的反压保持比岩心钢套18内的压力值大0.01~0.2Mpa。
所述高温高压绝热氧化实验系统的最高模拟压力为70Mpa,最高实验温度为700℃;实验容器模块的模型注入口1、模型釜体8、法兰4、岩心钢套18、模型封头5、釜体端盖15、釜体封头16和模型出口17之间的连接处,均达到70Mpa的密封标准。
所述上位控制模块所连接的压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块均采用自动化控制,温度和压力通过检测的数据,反馈到上位控制模块后,上位控制模块发送指令,迅速调节温度和压力值,保证实验效果,同时保护岩心钢套18不被破坏。
实施例1、
所述高温高压绝热氧化实验系统的具体实验步骤如下:
1)将实验油砂填入岩心钢套18,岩心钢套18两端连接好隔热层一9和隔热层二14,送入模型釜体8,两端分别安装好模型注入口1、模型釜体8、法兰4、岩心钢套18、模型封头5、釜体端盖15、釜体封头16和模型出口17;
2)实验容器模块位于系统中心,分别连接好压力跟踪补偿模块和样品注入模块,保证各连接位置的密封性,使用前,需对整个系统进行试压,试压压力要求达到当次实验所需压力,不超过70Mpa;
3)在上位控制模块样品注入模块按照所需比例,向实验容器模块注入反应所需原油和水、气体的样品,同时氧化气罐26按需求向实验容器模块注入氧化气体,根据注入压力和反应过程中产生的压力,开启压力跟踪补偿模块,对实验容器模块提供反压,测压点随时反馈压力值,便于调节反压保持在比岩心钢套18内的压力值大0.01~0.2Mpa的范围内,确保岩心钢套18不会被过大的压力差破坏;
4)反应过程中,岩心钢套18内的温度会逐渐升高,温度检测器13检测到的岩心钢套表面温度反馈到上位控制模块,上位控制模块调节加热元件7,对热跟踪元件12进行加热,使得腔体内的温度和检测到的温度一致,避免实验产生的热量外泄;
5)如需进行燃烧反应,可启动点火器系统3,对样品进行燃烧实验,燃烧过程中步骤和上述步骤一致,也需要温度和压力反馈控制,实验容器模块可承受不超过700℃的实验环境,能满足燃烧实验的要求;
6)保持上述条件,直到实验完成,在实验过程中,对样品氧化情况可通过检测设备进行实时检测,随时了解氧化实验效果,为空气采油技术提供数据支持。实验后样品从模型出口排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,本发明并不局限于上述方式,在不脱离本发明原理的前提下,还能进一步改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高温高压绝热氧化实验系统,包括压力跟踪补偿模块、实验容器模块、样品注入模块和上位控制模块,其特征在于,所述实验容器模块位于系统中心,分别连接压力跟踪补偿模块和样品注入模块,上位控制模块连接并控制压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块;
所述实验容器模块包括模型注入口(1)、实验油砂(11)、模型釜体(8)、高强度螺栓(2)、法兰(4)、岩心钢套(18)、模型封头(5)、釜体端盖(15)、釜体封头(16)、模型出口(17)、腔体填充体(10)、点火器系统(3)、温度传感器(6)、加热元件(7)、隔热层一(9),隔热层二(14)、热跟踪元件(12)、温度检测器(13)、环压注入口(20)、测压点(19);
所述实验容器模块中部为岩心钢套(18),岩心钢套(18)内放置实验油砂(11),实验油砂(11)两端设有隔热层一(9)和隔热层二(14),所述岩心钢套(18)外侧表面环布热跟踪元件(12)和温度检测器(13),岩心钢套(18)外侧通过环形网状的腔体填充体(10)支撑,腔体填充体(10)外侧连接模型釜体(8),所述模型釜体(8)左端设有模型封头(5)和法兰(4),高强度螺栓(2)依次穿过法兰(4)、模型封头(5)和模型釜体(8),将模型封头(5)压紧固定在法兰(4)和模型釜体(8)之间;所述模型釜体(8)右端设有釜体端盖(15)和釜体封头(16),釜体端盖(15)上设有螺纹,通过螺纹与模型釜体(8)相连接;釜体封头(16)通过螺栓与釜体端盖(15)连接;所述模型注入口(1)通过螺栓安装在模型封头(5)上,模型注入口(1)穿过模型封头(5)和隔热层一(9),插入实验油砂(11)中;所述模型出口(17)穿过釜体封头(16)和隔热层二(14),插入实验油砂(11)中;所述环压注入口(20)是在模型封头(5)的一根通孔,连接到腔体填充体(10)中,所述测压点(19)在腔体填充体(10)上,所述加热元件(7)位于模型封头(5)上;
所述岩心钢套(18)壁面厚度≤0.3mm,岩心钢套(18)热传导性能较强;
所述岩心钢套(18)外侧表面设有热跟踪元件(12),内侧表面设有温度检测器(13),热跟踪元件(12)和温度检测器(13)为间隔排布,即热跟踪元件(12)相邻为温度检测器(13),热跟踪元件(12)和温度检测器(13)数量为6~18个;温度检测器(13)分别安装在岩心钢套(18)内侧表面和中心,用于检测岩心钢套(18)内表面和中心的反应温度;
所述热跟踪元件(12)通过导热线连接加热元件(7),当岩心钢套(18)内部发生反应后,温度检测器(13)检测岩心钢套(18)的中心温度以及内侧表面的温度,为确保整个岩心钢套(18)内部温度保持一致,根据中心温度以及内侧表面的温度差值,加热元件(7)对岩心钢套(18)进行绝热补偿,通过加热岩心钢套(18)外表面,薄壁的金属岩心钢套(18)迅速将热量传递到岩心钢套(18)内侧,保持岩心钢套(18)内侧部分的氧化反应温度环境跟中心部分反应温度环境一致,避免实验温度散失;同时确保岩心钢套(18)内侧温度不超过中心反应温度;
所述腔体填充体(10)为规则六边形的蜂窝状网,采用表面喷涂耐高温涂料的聚酰亚胺材料组成,提高支撑能力,聚酰亚胺材料导热性差,避免热量通过腔体填充体(10)散失;腔体内充满惰性气体,导热效率差,起到隔热功能;
所述压力跟踪补偿模块和环压主入口(20)接口处采用快速接头,在实验过程中,岩心钢套(18)内因注入压力和氧化/燃烧反应产生高压,容易破坏薄壁的岩心钢套(18),需要使用压力跟踪补偿模块对腔体提供反压,测压点(19)可同时在岩心钢套(18)内外进行测量,并向控制系统反馈压力值,压力跟踪补偿模块所提供的反压保持比岩心钢套(18)内的压力值大0.01~0.2Mpa。
2.根据权利要求1所述的高温高压绝热氧化实验系统,其特征在于,所述压力跟踪补偿模块,包括储气罐(21)、调压阀一(22)、压力跟踪补偿泵(24)、缓冲容器(25)、六通阀(23)和注入阀组(32),储气罐(21)连接调压阀一(22),调压阀一(22)连接连接压力跟踪补偿泵(24)和六通阀(23),压力跟踪补偿泵(24)连接缓冲容器(25),缓冲容器(25)连接六通阀(23),六通阀(23)中三个通路分别连接注入阀组(32),注入阀组(32)为两位三通阀,注入阀组(32)末端通路连接放空端口(33),注入阀组(32)中部通路连接实验容器模块的环压注入口(20)。
3.根据权利要求1所述的高温高压绝热氧化实验系统,其特征在于,所述样品注入模块包括氧化气罐(26)、调压阀二(27)、气体容器(28)、水容器(29)、油容器(30)和注入泵(31),注入泵(31)并联连接气体容器(28)、水容器(29)和油容器(30)的入口端,氧化气罐(26)通过调压阀二(27)连接模型注入口(1),气体容器(28)、水容器(29)、油容器(30)在出口端连接实验容器模块的模型注入口(1)。
4.根据权利要求1所述的高温高压绝热氧化实验系统,其特征在于,所述的最高模拟压力为70Mpa,最高实验温度为700℃;
所述实验容器模块的模型注入口(1)、模型釜体(8)、法兰(4)、岩心钢套(18)、模型封头(5)、釜体端盖(15)、釜体封头(16)和模型出口(17)之间的连接处,均达到70Mpa的密封标准。
5.根据权利要求1所述的高温高压绝热氧化实验系统,其特征在于,所述上位控制模块所连接的压力跟踪补偿模块、实验容器模块和样品注入模块均采用自动化控制,温度和压力通过检测的数据,反馈到上位控制模块后,上位控制模块发送指令,迅速调节温度和压力值,保证实验效果,同时保护岩心钢套(18)不被破坏。
6.一种高温高压绝热氧化实验方法,其特征在于,采用权利要求1所述的高温高压绝热氧化实验装置进行实验,步骤如下:
1)将实验油砂填入岩心钢套(18),岩心钢套(18)两端连接好隔热层一(9)和隔热层二(14),送入模型釜体(8),两端分别安装好模型注入口(1)、模型釜体(8)、法兰(4)、岩心钢套(18)、模型封头(5)、釜体端盖(15)、釜体封头(16)和模型出口(17);
2)实验容器模块位于系统中心,分别连接好压力跟踪补偿模块和样品注入模块,对装置进行自检和压力测试;
3)样品注入模块按照所需比例,向实验容器模块注入反应所需原油和水、气体的样品,同时氧化气罐(26)按需求向实验容器模块注入氧化气体,根据注入压力和氧化/燃烧反应过程产生的压力,开启压力跟踪补偿模块,对实验容器模块提供反压,测压点(19)同时在岩心钢套(18)内外进行测量,并向控制系统反馈压力值,便于调节反压,使其保持在比岩心钢套(18)内的压力值大0.01~0.2Mpa的范围内,避免薄壁的岩心钢套(18)被内部压力破坏;
4)反应过程中,岩心钢套(18)内的温度会逐渐升高,根据温度检测器(13)检测到的岩心钢套(18)表面温度,加热元件(7)会调控热跟踪元件(12)跟检测到的温度保持一致,并且根据实验温度变化而相应变化,起到绝热效果,避免实验产生的热量外泄;
5)如需进行燃烧反应,可启动点火器系统(3),对样品进行燃烧实验;
6)保持上述条件,直到实验完成,在实验过程中,实验样品可随时进行取样分析,了解实验数据的实时情况,实验结束后,样品从模型出口排出,并清洗设备,准备下一次实验。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610006614.XA CN105527409B (zh) | 2016-01-07 | 2016-01-07 | 一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610006614.XA CN105527409B (zh) | 2016-01-07 | 2016-01-07 | 一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105527409A CN105527409A (zh) | 2016-04-27 |
CN105527409B true CN105527409B (zh) | 2017-05-10 |
Family
ID=55769763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610006614.XA Expired - Fee Related CN105527409B (zh) | 2016-01-07 | 2016-01-07 | 一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105527409B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106442264B (zh) * | 2016-10-14 | 2023-09-29 | 吉林大学 | 一种高温高压渗透率测试装置 |
CN108071379A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-05-25 | 北京永瑞达科技有限公司 | 一种火烧驱油前沿热补偿跟踪实验装置 |
CN116378616B (zh) * | 2023-06-05 | 2023-09-05 | 北京永瑞达科技有限公司 | 适用于三维火烧油层试验的装置、装置的制作方法及应用 |
CN117706067B (zh) * | 2024-02-06 | 2024-05-03 | 中国石油大学(华东) | 基于核磁共振的岩心提压开采剩余油动用测量装置及方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101446189A (zh) * | 2008-12-28 | 2009-06-03 | 大连理工大学 | 超临界二氧化碳驱油物理模拟装置 |
CN101458218A (zh) * | 2008-12-28 | 2009-06-17 | 大连理工大学 | 二氧化碳驱油核磁共振成像检测装置 |
CN102587874A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-18 | 中国石油大学(华东) | 超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置及实验方法 |
CN103758512A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油藏内反应与渗流特性一体化测试方法与装置 |
CN204882554U (zh) * | 2015-07-22 | 2015-12-16 | 西南石油大学 | 一种高温高压热跟踪补偿绝热静态氧化及动态氧化驱替装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9482631B2 (en) * | 2013-05-14 | 2016-11-01 | Chevron U.S.A. Inc. | Formation core sample holder assembly and testing method for nuclear magnetic resonance measurements |
-
2016
- 2016-01-07 CN CN201610006614.XA patent/CN105527409B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101446189A (zh) * | 2008-12-28 | 2009-06-03 | 大连理工大学 | 超临界二氧化碳驱油物理模拟装置 |
CN101458218A (zh) * | 2008-12-28 | 2009-06-17 | 大连理工大学 | 二氧化碳驱油核磁共振成像检测装置 |
CN102587874A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-18 | 中国石油大学(华东) | 超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置及实验方法 |
CN103758512A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-04-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油藏内反应与渗流特性一体化测试方法与装置 |
CN204882554U (zh) * | 2015-07-22 | 2015-12-16 | 西南石油大学 | 一种高温高压热跟踪补偿绝热静态氧化及动态氧化驱替装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105527409A (zh) | 2016-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105527409B (zh) | 一种高温高压绝热氧化实验系统及方法 | |
CN102353763B (zh) | 一种测试煤炭自燃发火期小型模拟装置 | |
CN111119877B (zh) | 一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置 | |
CN105806890B (zh) | 基于荷载加压方式的煤自燃特性参数测定装置 | |
CN104502264B (zh) | 高温高压环境下顶部腐蚀电化学测试装置 | |
CN104777269A (zh) | 一种超临界co2注入与煤层气强化驱替模拟试验方法 | |
CN205426212U (zh) | 天然气水合物开采多物理场演化模拟测试装置 | |
CN104569317B (zh) | 一种co2注入与煤层气强化开采地球化学效应模拟试验方法 | |
CN104373106A (zh) | 一种井下封隔器气体密封性能的实验方法及实验系统 | |
CN104569316B (zh) | 一种co2注入与煤层气强化开采地球化学效应模拟试验装置 | |
CN111879814A (zh) | 裂隙岩体水热传输机理实验装置及系统 | |
CN108397190A (zh) | 多分支井用的模拟地热开发流动传热的实验系统 | |
CN107664704A (zh) | 一种高温高压成岩成矿在线进样取样全混流模拟实验装置 | |
CN110067548B (zh) | 一种煤矿井下高温水力压裂增透方法及其系统 | |
CN116793782B (zh) | 一种多种类深地矿藏原位改质机理模拟装置及方法 | |
CN114636810A (zh) | 一种空气热化学油气原位制氢与改质模拟系统 | |
CN117871814A (zh) | 一种富油煤径向原位对流加热实验装置及方法 | |
CN211648137U (zh) | 一种致密油页岩原位开采渗流-传热实验装置 | |
CN205333627U (zh) | 一种高温高压绝热氧化实验系统 | |
CN113051758B (zh) | 气井测试中油嘴选用装置与方法 | |
CN201291132Y (zh) | 有机质生烃模拟装置 | |
CN115201014A (zh) | 一种应力-温度耦合作用下煤自燃行为规律测试装置 | |
CN105675418B (zh) | 一种油气储层岩石多场耦合硬度测试装置及其使用方法 | |
CN105869686B (zh) | 压水堆安全壳局部隔间氢气流动分布特性实验装置 | |
CN114382452B (zh) | 模拟稠油注氮气辅助蒸汽吞吐的实验装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170510 Termination date: 20180107 |