CN107175045A - 一种用于收集生排烃的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于收集生排烃的实验装置，包括：内部为中空的壳体组件，壳体组件包括釜体外壳，在釜体外壳的侧壁上构造有能够收集生排烃的第一通孔；轴向移动组件，轴向移动组件位于壳体组件的内部，轴向移动组件的下端面与釜体外壳的内周壁之间构造有用于安装烃源岩样品的容纳空间；液压驱动组件，液压驱动组件与轴向移动组件相连接并能驱动轴向移动组件沿壳体组件的轴向进行移动，以使得在轴向移动组件的下端面和烃源岩样品的上端面之间构造有环空。该实验装置具有收集生排烃的效率高的优点。

Description

一种用于收集生排烃的实验装置

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，尤其涉及一种用于收集生排烃的实验装置。

背景技术

在模拟地层温压条件下的烃源岩生排烃的实验中，如何真实地模拟地下烃源岩在持续埋藏过程中连续生排烃以及如何提高釜内实际反应产物的生排烃的产量是非常重要的环节。

目前的生排烃模拟仪中的反应釜是其核心装置，但该生排烃模拟对釜内生成的产物，即，对生排烃的收集是对釜内流体压力逐渐下降为零的收集过程。位于反应釜内的烃源岩样被压实后，其内部会具有丰富的微空隙。在模拟地层温压的条件下，反应釜内压实烃源岩样生成的烃类流体物质会有部分充满压实烃源岩样的微空隙中。然而，由于微孔具有毛细管压力的作用，当釜体内生成的产物流体的压力逐渐降为零的时候，由残留在压实烃源岩样微空隙中的少量流体生成的烃类产物是很难自动地排出并被排烃收集的。

基于对上述现有技术的分析可知，现有的生排烃模拟仪只能通过静压柱压实烃源岩样，在生排烃模拟实验的过程中无法提升静压柱，从而无法给生排烃提供空间，因而，使得现有的生排烃模拟仪往往会存在生排烃收集不完全的问题。

发明内容

针对上述问题，根据本发明提出了一种用于收集生排烃的实验装置，包括：

内部为中空的壳体组件，所述壳体组件包括釜体外壳，在所述釜体外壳的侧壁上构造有能够收集生排烃的第一通孔；轴向移动组件，所述轴向移动组件位于所述壳体组件的内部，所述轴向移动组件的下端面与所述釜体外壳的内周壁之间构造有用于安装烃源岩样品的容纳空间；液压驱动组件，所述液压驱动组件与所述轴向移动组件相连接并能驱动所述轴向移动组件沿所述壳体组件的轴向进行移动，以使得在所述轴向移动组件的所述下端面和所述烃源岩样品的上端面之间构造有环空。由于在该实验装置的内部构造有环空，从而为注入的高压脉冲流体提供了缓冲的动力，从而大大地提高了高压脉冲流体注入后的压力。进一步地，能够彻底地破坏烃源岩样品内部的微空隙结构，把残留在烃源岩样品的微空隙中的生排烃脱附排放出来。由此可见，上述环空的形成，使得生排烃能够收集完全、提高了生排烃收集的效率。

在一个实施例中，所述壳体组件还包括与所釜体外壳相连接的外套筒。

在一个实施例中，所述轴向移动组件包括连接构件、与所述连接构件相连接并活动式安装在所述外套筒内的内套筒。

在一个实施例中，在所述内套筒的第一端的内周壁上构造有第一径向凹槽，在所述内套筒的第二端的内周壁上构造有第二径向凹槽。

在一个实施例中，所述轴向移动组件还包括位于所述内套筒内的中心滑动提升套。

在一个实施例中，在所述中心滑动提升套的第一端构造有第一径向通孔，所述第一径向通孔与所述第一径向凹槽相配合后以形成第一安装腔。

在一个实施例中，所述实验装置还包括镶嵌在所述第一安装腔内且能将所述内套筒和所述中心滑动提升套构造为整体的楔件。

在一个实施例中，所述轴向移动组件还包括一部分位于所述中心滑动提升套的下方，另一部分位于所述釜体外壳内的釜体静压压柱，在所述釜体静压压柱的上端的外周壁上构造有第三径向凹槽。

在一个实施例中，在所述中心滑动提升套的第二端构造有第二径向通孔，所述第二径向通孔的一端与所述第二径向凹槽相匹配，另一端与所述第三径向凹槽相匹配。

在一个实施例中，所述实验装置还包括卡合件，在所述第二径向凹槽、所述第二径向通孔以及所述第三径向凹槽依次连通后会形成第二安装腔，所述卡合件位于所述第二安装腔内。

在一个实施例中，所述液压驱动组件包括液压机上盖板、固定在所述液压机上盖板上的液压缸，以及位于所述液压缸内并能相对所述液压缸进行伸出或回缩的液压活塞杆。

在一个实施例中，所述液压活塞杆与所述连接构件相连接，所述轴向移动组件构造为在所述液压活塞杆朝向所述液压缸的内部滑动的过程中，通过带动所述连接构件的向上运动，以使得所述釜体静压压柱逐渐远离所述烃源岩样品的所述上端面。

在一个实施例中，所述连接构件包括连接螺栓和连接压套，所述连接螺栓的第一端与所述液压活塞杆相连接，所述连接螺栓的第二端与所述连接压套相卡接。

在一个实施例中，在所述连接螺栓的第二端的外周壁上构造有径向向外凸出的第一台肩，在所述连接压套的内周壁上构造有径向向内凸出的第二台肩，其中，所述第二台肩的下端面与所述第一台肩的上端面相贴合。

与现有技术相比，根据本申请，由于在该实验装置的内部构造有环空，从而为注入的高压脉冲流体提供了缓冲的动力，从而大大地提高了高压脉冲流体注入后的压力。进一步地，能够彻底地破坏烃源岩样品内部的微空隙结构，把残留在烃源岩样品的微空隙中的生排烃脱附排放出来。由此可见，上述环空的形成，使得生排烃能够收集完全、提高了生排烃收集的效率。

另外，该卡合件的设置，起到了使得中心滑动提升套和釜体静压压柱连接成一体的作用，从而使得中心滑动提升套和釜体静压压柱能够一起被提升。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：

图1为本申请的实施例的用于收集生排烃的实验装置的整体结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，图1示意性的显示了该实验装置100包括壳体组件1、轴向移动组件2以及液压驱动组件3。

该壳体组件1的内部为中空结构，其构造为液体和气体的流动通道。其中，该壳体组件1包括釜体外壳11，在釜体外壳11的侧壁上构造有能够收集生排烃的第一通孔111。该釜体外壳11是该实验装置100的核心部件，其用于模拟地层温压条件下的生排烃模拟实验。

该轴向移动组件2位于壳体组件1的内部，其下端面21与釜体外壳11的内周壁112之间构造有用于安装烃源岩样品200的容纳空间40。具体地，该容纳空间40由如下所述的釜体静压压柱4的下端面和釜体外壳11的内周壁112构造而成。上述第一通孔111可位于该烃源岩样品200的上方或下方。容易理解，为便于在同一时间内收集较大体积的生排烃，可分别在该釜体外壳11的侧壁上构造上述第一通孔111和第二通孔50。同时，使得该第一通孔111和第二通孔50分别位于该烃源岩样品200的上下两端。

液压驱动组件3与轴向移动组件2相连接并能驱动轴向移动组件2沿壳体组件1的轴向进行移动，以使得在轴向移动组件2的下端面21和烃源岩样品200的上端面201之间构造有环空5。这样，当上述烃源岩样品200在釜内的高温高压作用下，会有部分流体残留在烃源岩样品200的微空隙中，由此，由上述部分流体生成的生排烃将无法顺利地排放出去。因而，需通过上述第一通孔111或第二通孔50向容纳空间40中注入高压脉冲流体。另外，由于上述环空5的形成，为注入的高压脉冲流体提供了缓冲的动力，从而大大地提高了高压脉冲流体注入后的压力。进一步地，能够彻底地破坏烃源岩样品200内部的微空隙结构，把残留在烃源岩样品200的微空隙中的生排烃脱附排放出来。由此可见，上述环空5的形成，使得生排烃能够收集完全、提高了生排烃收集的效率。

在一个实施例中，上述的高温可根据地层的温度进行适当的调整，例如温度的大小范围可为常温至400度。上述的高压可根据地层的压力进行适当的调整，例如压力的大小范围可为大于0Mpa(兆帕)且小于等于500MPa(兆帕)。

上述高压脉冲流体的压力的大小范围为大于等于5MPa(兆帕)且小于等于200Mpa(兆帕)。

如图1所示，该轴向移动组件2还包括与釜体外壳11相连接的外套筒12。具体地，该外套筒12与釜体外壳11通过上压环(图中未示出)实现插拔式连接。该釜体外壳11和外套筒12一起构造成该实验装置100的外壳。

该轴向移动组件2还包括连接构件22、与连接构件22相连接并活动式安装在外套筒12内的内套筒23。上述外套筒12的内孔圆柱面与内套筒23的外圆柱面为间隙配合，从而可以起到传递主油缸(图中未示出)和如下所述的液压缸32之间产生的向下轴向压力差的作用。

在内套筒23的第一端的内周壁231上构造有第一径向凹槽232，在内套筒23的第二端的内周壁233上构造有第二径向凹槽234。其中，该第一径向凹槽232可为径向矩形槽。

轴向移动组件2还包括位于内套筒23内的中心滑动提升套24。在该中心滑动提升套24的第一端构造有第一径向通孔242，该第一径向通孔242与第一径向凹槽232相配合后以形成第一安装腔243。

该实验装置100还包括镶嵌在第一安装腔243内且能将内套筒23和中心滑动提升套24构造为整体的楔件8。当该楔件8同时嵌入第一径向通孔242和第一径向凹槽232后，即，嵌入第一安装腔243内后，就可以把中心滑动提升套24和内套筒23连成一体，从而使得该中心滑动提升套24和内套筒23能够一起沿轴向进行上下移动。同时，通过拆卸或安装楔件8便可以实现该中心滑动提升套24和内套筒23的结合和分离。

如图1所示，该轴向移动组件2还包括一部分位于中心滑动提升套24的下方，另一部分位于釜体外壳11内的釜体静压压柱4，在该釜体静压压柱4的上端的外周壁41上构造有第三径向凹槽411。

在中心滑动提升套24的第二端构造有第二径向通孔241，该第二径向通孔241的一端与第二径向凹槽234相匹配，另一端与第三径向凹槽411相匹配。

该实验装置100还包括卡合件6，在第二径向凹槽234、第二径向通孔241以及第三径向凹槽411依次连通后会形成第二安装腔7，该卡合件6位于第二安装腔7内。这样，在上述中心滑动提升套24被提升的过程中，当卡合件6恰好位于上述第二安装腔7内后，就实现了内套筒23、中心滑动提升套24以及釜体静压压柱4连接成整体的作用。在上提内套筒23时，便会带动釜体静压压柱4的上提。容易理解，当上述卡合件6脱离釜体静压压柱4中的第三径向凹槽411后，便实现了内套筒23、中心滑动提升套24以及釜体静压压柱4三者间的分离。由此可见，该卡合件6的设置，起到了使得中心滑动提升套24和釜体静压压柱4连接成一体的作用，从而使得中心滑动提升套24和釜体静压压柱4能够一起被提升。

在一个实施例中，该卡合件6可为钢球、椭圆球或其他具有规则形状的部件。

如图1所示，该液压驱动组件3包括液压机上盖板31、固定在该液压机上盖板31上的液压缸32，以及位于液压缸32内并能相对该液压缸32进行伸出或回缩运动的液压活塞杆33。该液压机上盖板31用于固定液压缸32，同时，用于承受主油缸和液压缸32之间的反作用力。液压缸32由液压站输入的具有第一方向的压力油会传递给液压活塞杆33，从而使得该液压活塞杆33逐渐伸出液压缸32，并产生轴向推力。其中，该轴向推力就是施加给烃源岩样品200的轴向压力，从而可以起到模拟地层静压的作用。反之，由液压站输入的具有第二方向的压力油会传递给液压活塞杆33，从而使得该液压活塞杆33逐渐回缩，并产生轴向的提升力，这样便可以起到提升釜体静压压柱4的作用。进一步地，方便使得釜体静压压柱24逐渐远离烃源岩样品200，以构造成上述环空5。

如图1所示，该液压活塞杆33与连接构件22相连接，该轴向移动组件2构造为在液压活塞杆33朝向液压缸32的内部滑动的过程中，通过带动连接构件22的向上运动，以使得釜体静压压柱24逐渐远离烃源岩样品200的上端面201。

上述连接构件22包括连接螺栓221和连接压套222，该连接螺栓221和连接压套222的内部均为中空结构。该连接螺栓221的第一端与液压活塞杆33相连接，具体地，可为螺纹连接。该连接螺栓221的第二端与连接压套222相卡接。其中，该连接压套222与内套筒23为螺纹连接。由此便实现了该液压活塞杆33与连接螺栓221、连接压套222以及内套筒23之间的连接。即，通过液压活塞杆33的向上提升作用，便可带动釜体静压压柱24逐渐远离烃源岩样品200，从而在釜体静压压柱24的下端面21和烃源岩样品200的上端面201之间形成上述环空5。

在连接螺栓221的第二端的外周壁223上构造有径向向外凸出的第一台肩224，在连接压套222的内周壁225上构造有径向向内凸出的第二台肩226，其中，该第二台肩226的下端面与第一台肩224的上端面相贴合。这样，便较好地实现了连接螺栓221与连接压套222之间的卡接。从而，在液压活塞杆33推动连接螺栓221向下运动时，该连接螺栓221便会带动连接压套222一起向下运动。其中，该连接螺栓221起到了固定连接压套222的作用，同时，在液压活塞杆33向上回缩时，又起到了承受向上的轴向拉力的作用。

该连接压套222起到承上启下的支撑连接的作用，同时，还起到了传递向下轴向力和向上轴向拉力的作用。

本申请的实验装置100模拟地层温压条件下的烃源岩样品200产生生排烃的实验过程如下，在液压缸32的作用下，液压活塞杆33推动连接压套222和内套筒23下行，从而使得内套筒23的下端面紧贴在釜体静压压柱4的台肩端面，直至液压缸32输出的向下推力达到了模拟地层的静压力为止。与此同时，位于内套筒23上的第二径向凹槽234会与釜体静压压柱4中的第三径向凹槽411相匹配，从而使得卡合件6会逐渐偏向第二径向凹槽234内。

根据实验设定好的温压条件开始做生排烃的模拟实验，当此阶段实验结束时，位于釜体外壳11内的反应生成物(流体)会在釜体外壳11的自身压力的作用下，就可以从第一通孔111排出，直至釜体外壳11内的压力降低至零为止。

当液压缸32输出的轴向推力也降低为零时，改变液压缸32输出的轴向力的方向，即，使液压活塞杆33向上收缩，从而产生轴向拉力。

在液压活塞杆33向上缓慢收缩的过程中，会通过连接螺栓221带动连接压套222一起上升，从而带动内套筒23也随之一起上升。在此过程中，位于内套筒23中的第二径向凹槽234内的卡合件6会逐渐上升。当上升至该第二径向凹槽234分别与第二径向通孔241以及第三径向凹槽411相连通后，该卡合件6中的一半位于第二径向凹槽234内，另一半位于第三径向凹槽411内。由此可见，该卡合件6起到了将中心滑动提升套24和釜体静压压柱4连接成一体的作用。进一步地，也起到了该中心滑动提升套24通过该卡合件6将釜体静压压柱4一起向上提升的作用。这样，便可使得该釜体静压压柱4的下端面脱离烃源岩样品200的上端面201，从而会在釜体静压压柱4的下端面21和烃源岩样品200的上端面201之间形成上述环空5。容易理解，该环空5的大小可根据液压活塞杆33的向上收缩的行程来控制。

接下来，对釜体外壳11再进行加温，模拟地下烃源岩样品200在持续埋藏过程中连续产生生排烃的过程。当模拟生排烃实验结束后，通过第二通孔50向压实后的烃源岩样品200的下端面注入高压脉冲流体，由于环空5的形成，使得被注入的高压脉冲流体的流体压力会进一步增强。此时，利用压差原理使压实的烃源岩样品200发生破裂，从而使得该烃源岩样品200的内部产生空隙。进一步地，将残留在压实的烃源岩样品200的微空隙中的烃类物质(如生排烃)脱附排放出来，从而使得烃源岩样品200能够彻底地将烃类物质释放出来，大大地提高了生排烃的收集效率。

综上所述，由于在该实验装置100的内部构造有环空5，从而为注入的高压脉冲流体提供了缓冲的动力，从而大大地提高了高压脉冲流体注入后的压力。进一步地，能够彻底地破坏烃源岩样品200内部的微空隙结构，把残留在烃源岩样品200的微空隙中的生排烃脱附排放出来。由此可见，上述环空5的形成，使得生排烃能够收集完全、提高了生排烃收集的效率。

另外，该卡合件6的设置，起到了使得中心滑动提升套24和釜体静压压柱4连接成一体的作用，从而使得中心滑动提升套24和釜体静压压柱4能够一起被提升。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种用于收集生排烃的实验装置，包括：

内部为中空的壳体组件，所述壳体组件包括釜体外壳，在所述釜体外壳的侧壁上构造有能够收集生排烃的第一通孔；

轴向移动组件，所述轴向移动组件位于所述壳体组件的内部，所述轴向移动组件的下端面与所述釜体外壳的内周壁之间构造有用于安装烃源岩样品的容纳空间；

液压驱动组件，所述液压驱动组件与所述轴向移动组件相连接并能驱动所述轴向移动组件沿所述壳体组件的轴向进行移动，以使得在所述轴向移动组件的所述下端面和所述烃源岩样品的上端面之间构造有环空。

2.根据权利要求1所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述壳体组件还包括与所釜体外壳相连接的外套筒。

3.根据权利要求2所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述轴向移动组件包括连接构件、与所述连接构件相连接并活动式安装在所述外套筒内的内套筒。

4.根据权利要求3所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，在所述内套筒的第一端的内周壁上构造有第一径向凹槽，在所述内套筒的第二端的内周壁上构造有第二径向凹槽。

5.根据权利要求4所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述轴向移动组件还包括位于所述内套筒内的中心滑动提升套。

6.根据权利要求5所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，在所述中心滑动提升套的第一端构造有第一径向通孔，所述第一径向通孔与所述第一径向凹槽相配合后以形成第一安装腔。

7.根据权利要求6所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括镶嵌在所述第一安装腔内且能将所述内套筒和所述中心滑动提升套构造为整体的楔件。

8.根据权利要求5所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述轴向移动组件还包括一部分位于所述中心滑动提升套的下方，另一部分位于所述釜体外壳内的釜体静压压柱，在所述釜体静压压柱的上端的外周壁上构造有第三径向凹槽。

9.根据权利要求8所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，在所述中心滑动提升套的第二端构造有第二径向通孔，所述第二径向通孔的一端与所述第二径向凹槽相匹配，另一端与所述第三径向凹槽相匹配。

10.根据权利要求9所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述实验装置还包括卡合件，在所述第二径向凹槽、所述第二径向通孔以及所述第三径向凹槽依次连通后会形成第二安装腔，所述卡合件位于所述第二安装腔内。

11.根据权利要求8所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述液压驱动组件包括液压机上盖板、固定在所述液压机上盖板上的液压缸，以及位于所述液压缸内并能相对所述液压缸进行伸出或回缩的液压活塞杆。

12.根据权利要求11所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述液压活塞杆与所述连接构件相连接，所述轴向移动组件构造为在所述液压活塞杆朝向所述液压缸的内部滑动的过程中，通过带动所述连接构件的向上运动，以使得所述釜体静压压柱逐渐远离所述烃源岩样品的所述上端面。

13.根据权利要求12所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，所述连接构件包括连接螺栓和连接压套，所述连接螺栓的第一端与所述液压活塞杆相连接，所述连接螺栓的第二端与所述连接压套相卡接。

14.根据权利要求13所述的用于收集生排烃的实验装置，其特征在于，在所述连接螺栓的第二端的外周壁上构造有径向向外凸出的第一台肩，在所述连接压套的内周壁上构造有径向向内凸出的第二台肩，其中，所述第二台肩的下端面与所述第一台肩的上端面相贴合。