CN108961967A - 热压生烃模拟釜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热压生烃模拟釜，涉及模拟实验装置技术领域，用于解决现有技术中存在的设备体积庞大、不方便检漏与维修的技术问题。本发明的热压生烃模拟釜，包括用于放置岩样的反应釜，反应釜的一端设置有外活塞杆和内活塞杆，由于内活塞杆和外活塞杆的运动方向相同，即内活塞杆外和活塞杆对反应釜是同向施压，因此操作和检测的速度更快、效率更高，且更有利于检漏与维修，此外，由于内活塞杆设置在外活塞杆的内部，因此能够使整个设备更小型化。

Description

热压生烃模拟釜

技术领域

本发明涉及模拟实验装置技术领域，特别地涉及一种热压生烃模拟釜。

背景技术

在油气勘探开发研究中，对油气资源的评价往往是通过开展烃源岩生排烃模拟实验而获得，反应釜则是烃源岩生排烃模拟实验的核心装置。多年来随着现代科学技术的迅猛发展，进一步深入开展对烃源岩在高温高压(静岩压力150MPa、流体压力100MPa、实验温度500℃))条件下“热压生排烃模拟实验”的研究，取得了一定的成果。例如，申请日为2008.02.28、公开号为：CN101520962A、名称为：烃源岩地层孔隙热压生烃模拟仪及其使用方法的中国发明专利，其中高温高压反应单元(即反应釜)是该生排烃模拟仪的核心装置，如图1和2所示，这种结构的热压反应釜存在如下的缺点和不足：高温高压反应单元303通过A缸中间套308和B缸中间套501分别与双向液压自动控制单元301中大油缸A的施压杆A和小油缸B的施压杆B连接，对合金筒体进行密封、对岩样518施加静岩压力，这种结构导致整个设备体积庞大，检漏与维修很不方便。

发明内容

本发明提供一种不同采集参数热压生烃模拟釜，用于解决现有技术中存在的设备体积庞大、不方便检漏与维修的技术问题。

本发明提供一种不同采集参数热压生烃模拟釜，包括用于放置岩样的反应釜，所述反应釜的一端设置有外活塞杆和内活塞杆，所述内活塞杆设置在所述外活塞杆的内部且二者的轴线相互重合，所述内活塞杆和所述外活塞杆的运动方向相同。

在一个实施方式中，所述反应釜上靠近所述外活塞杆的端口处设置有密封件总成，所述密封件总成与所述外活塞杆之间设置有连接件总成，所述外活塞杆用于对所述连接件总成施加压力并使所述反应釜密封。

在一个实施方式中，所述连接件总成包括依次相连的T形压套、第二压环、第二陶瓷隔热套以及散热顶杆，所述T形压套与所述密封件总成相连，所述散热顶杆与所述外活塞杆的端部相连。

在一个实施方式中，所述密封件总成包括依次设置的反应釜密封环、石墨密封环以及紫铜密封环；

所述紫铜密封环上设置有凹陷部，所述T形压套上设置有凸起部，所述凸起部设置在所述凹陷部中。

在一个实施方式中，所述反应釜的内部设置有用于固定所述岩样的金属滤片，所述内活塞杆的端部设置有岩样顶杆，所述岩样顶杆依次穿过所述连接件总成和所述密封件总成并与所述金属滤片相连。

在一个实施方式中，所述内活塞杆与所述岩样顶杆之间设置有陶瓷隔热垫。

在一个实施方式中，所述反应釜上远离所述外活塞杆的端口处依次设置有多孔烧结板和岩样端盖，所述岩样端盖与所述反应釜之间还设置有V形紫铜密封环。

在一个实施方式中，所述岩样端盖上设置有与所述反应釜的内部相连通的第一排液口，所述反应釜上还设置有第二排液口，所述第二排液口通过多孔过滤柱与所述反应釜的内部相连通。

在一个实施方式中，还包括龙门架和液压装置，所述龙门架包括第一横梁和第二横梁，所述单向液压控制装置与所述第二横梁固定连接，所述单向液压控制装置分别与所述内活塞杆和所述外活塞杆相连；

所述岩样端盖上依次设置有第一压环、第一陶瓷隔热套和定位顶柱，所述定位顶柱与所述第一横梁相连。

在一个实施方式中，所述反应釜设置于箱式加热炉中；所述反应釜上设置有釜体测温接头。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)由于内活塞杆和外活塞杆的运动方向相同，即内活塞杆外和活塞杆对反应釜是同向施压，因此操作和检测的速度更快、效率更高，且更有利于检漏与维修，此外，由于内活塞杆设置在外活塞杆的内部，因此能够使整个设备更小型化。

(2)反应釜的内部可直接置入样品，从而替代了现有的技术反应釜中的样品室，使反应釜内部结构简单、装卸样品快捷、操作使用方便；而且不会在高温高压下发生反应釜内部件咬死的现象。

(3)由于反应釜的两端分别设置有导热系数很小的第一陶瓷隔热套和第二陶瓷隔热套，因此能够减少反应釜温度的损失，有效的保持了反应釜内温度的一致性，提高了模拟地层条件实验结果的准确性。

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。

图1是现有技术中的高温高压热模拟实验装置的结构示意图；

图2是现有技术中的高温高压热模拟实验装置的剖示图；

图3是本发明的实施例中的热压生烃模拟釜的剖示图；

图4是图4所示反应釜的剖示图；

图5是图4所示连接件总成的剖示图；

图6是图4所示箱式加热炉的结构示意图。

附图标记：

10-龙门架； 11-定位顶柱； 12-箱式加热炉；

13-凸起部； 14-凹陷部； 15-密封件总成；

16-连接件总成； 17-第一横梁； 18-第二横梁；

101-第一陶瓷隔热套； 102-第一压环； 103-第一排液口；

104-岩样端盖； 105-多孔烧结板； 106-V形紫铜密封环；

107-反应釜； 108-釜体测温接头； 109-第二排液口；

110-多孔过滤柱； 111-岩样； 112-金属滤片；

113-反应釜密封环； 114-石墨密封环； 115-紫铜密封环；

116-岩样顶杆； 117-T形压套； 118-第二压环；

119-第二陶瓷隔热套； 120-陶瓷隔热垫； 121-散热顶杆；

122-内活塞杆； 123-外活塞杆； 124-液压装置；

125-上通孔； 126-下通孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图3是本发明实施例中的一种热压生烃模拟釜的流程图；如图3所示，本发明提供一种不同采集参数热压生烃模拟釜，主要用于石油与天然气领域地球化学模拟实验研究。其包括用于放置岩样111的反应釜107，反应釜107的一端设置有外活塞杆123和内活塞杆122，内活塞杆122设置在外活塞杆123的内部且二者的轴线相互重合，内活塞杆122和外活塞杆123的运动方向相同。

在一个实施例中，反应釜107竖直放置，外活塞杆123位于反应釜107的下方，内活塞杆122位于外活塞杆123的内部，外活塞杆123可向上运动并对反应釜107施加向上的压力，使反应釜107完成密封；同时，内活塞杆122也向上运动并对反应釜107施加向上的压力，该压力可作用于反应釜107内部的岩样111 上，使之发生反应。

由于上述的外活塞杆123和内活塞杆122的运动方向相同，均为向上运动并对反应釜107施压，因此使操作和检测的速度更快、效率更高，且更有利于检漏与维修；此外，由于二者的运动方向相同，即可采取将内活塞杆122设置于外活塞杆123的内部的结构，即可减小整个设备的体积。

外活塞杆123对反应釜107下端进行的密封方式如下：

反应釜107上靠近外活塞杆123的端口处设置有密封件总成15，密封件总成 15与外活塞杆123之间设置有连接件总成16，外活塞杆123用于对连接件总成 16施加压力并使反应釜107密封。

如图5所示，连接件总成16包括依次相连的T形压套117、第二压环118、第二陶瓷隔热套119以及散热顶杆121，T形压套117与密封件总成15相连，散热顶杆121与外活塞杆123的端部相连。

如图4所示，密封件总成15包括依次设置的反应釜密封环113、石墨密封环114以及紫铜密封环115；紫铜密封环115上设置有凹陷部14，T形压套117上设置有凸起部13，凸起部13设置在凹陷部14中。

当外活塞杆123向上运动时，对散热顶杆121施加向上的作用力，该作用力经过第二陶瓷隔热套119、第二压环118以及T形压套117传递到密封件总成15，使紫铜密封环115、石墨密封环114以及反应釜密封环113均发生形变，即可对反应釜107下部端口进行轴向自紧式动密封。密封完成后能够保证在反应釜107 最大可承受达180MPa的地层流体压力且不发生渗漏现象。

其中，第二陶瓷隔热套119不仅能起到阻热隔热的作用，而且不影响轴向力的传递，保证了岩样111受热均匀。

如图5所示，散热顶杆121的外壁上设置有多条散热筋，使热量更快地进行散发，防止外活塞杆123受到热损伤。

外活塞杆123对反应釜107上端进行的密封方式如下：

如图4所示，反应釜107上远离外活塞杆123的端口处依次设置有多孔烧结板105和岩样端盖104，岩样端盖104与反应釜107之间还设置有V形紫铜密封环106。

进一步地，多孔烧结板105位于反应釜107上端的内部，用于封闭反应釜107 内放置岩样111的腔室。

进一步地，反应釜107的上端面上开设有V形凹槽，V形紫铜密封环106设置于V形凹槽中。

进一步地，岩样端盖104的下端设置有压紧部，压紧部伸入反应釜107的内部并与多孔烧结板105的上表面接触，岩样端盖104的下端还设置有V形插入部， V形插入部位于压紧部的外侧，V形插入部设置于V形紫铜密封环106上端的开口中。

当外活塞杆123向上运动时，对连接件总成16施加向上的作用力，经过密封件总成15传递到反应釜107，反应釜107产生反作用力，使V形紫铜密封环 106法神形变，即可对反应釜107上部端口进行静密封。

至此，通过活塞杆123的向上运动，可完成对反应釜107的密封。

内活塞杆122对反应釜107施加压力的方式如下：

如图4和5所示，反应釜107的内部设置有用于固定岩样111的金属滤片112，内活塞杆122的端部设置有岩样顶杆116，岩样顶杆116依次穿过连接件总成16 和密封件总成15并与金属滤片112相连。

内活塞杆122与岩样顶杆116之间设置有陶瓷隔热垫120。其中，陶瓷隔热垫120不仅起到阻热隔热的作用还不影响轴向力的传递，保证了岩样111受热均匀。

当内活塞杆122向上运动时，依次推动陶瓷隔热垫120、岩样顶杆116以及金属滤片112产生向上的位移，从而对岩样111施加静岩压力和围压。

进一步地，反应釜107构造为内部中空的柱状结构，其中空的内部可直接放置岩样111，取消了现有装置中的样品室，使反应釜107内部结构简单、装卸样品快捷、操作使用方便；而且避免了在高温高压下反应釜内部件产生咬死的现象。

在一个实施例中，岩样端盖104上设置有与反应釜107的内部相连通的第一排液口103，第一排液口103通过岩样端盖104上的开口与反应釜107的内部相连通，且岩样端盖104上设置有控制取样的阀门，当打开阀门时，可通过第一排液口103对反应釜107内产生的排烃产物进行收集。

此外，反应釜107上还设置有第二排液口109，第二排液口109通过多孔过滤柱110与反应釜107的内部相连通。如图1所示，第二排液口109位于反应釜 107的侧面，第二排液口109上设置有控制阀门，可根据实验要求注入高压流体，也可对反应釜107内产生的排烃产物进行收集。

在一个实施例中，本发明提供的不同采集参数热压生烃模拟釜还包括龙门架 10和液压装置124，龙门架10包括第一横梁17和第二横梁18，单向液压控制装置124与第二横梁18固定连接，单向液压控制装置124分别与内活塞杆122和外活塞杆123相连；岩样端盖104上依次设置有第一压环102、第一陶瓷隔热套 101和定位顶柱11，定位顶柱11与第一横梁17相连。

其中，第一陶瓷隔热套101不仅能起到阻热隔热的作用，而且不影响轴向力的传递，保证了岩样111受热均匀。

反应釜107被固定于龙门架10的第一横梁17和第二横梁18之间，通过第一陶瓷隔热套101和第一压环102对反应釜107起到定位作用，并产生反作用力对反应釜107进行密封。

单向液压控制装置124可分别控制内活塞杆122与外活塞杆123，以控制不同的压力。

在一个实施例中，反应釜107设置于箱式加热炉12中；反应釜107上设置有釜体测温接头108。

如图6所示，箱式加热炉120的上端和下端分别设置有上通孔125和下通孔 126，上通孔125中内嵌有第一压环102和上陶瓷隔热套101，其中，第一压环 102的外侧面上设置有定位槽，用于安装定位；下通孔126中分别设置有下压环 118、陶瓷隔热垫120、第二陶瓷隔热套119以及散热顶杆121，其中，第二压环 118的外侧面也设置有定位槽，用于安装定位，通过上通孔125和下通孔126能够方便地对反应釜107进行装卸。

本发明提供的热压生烃模拟釜的使用方法为：

第一步，通过单向液压控制装置124驱动外活塞杆123形成向上的推动力(约为0Mpa～120MPa)，产生的作用力转递到T型压套117并使反应釜密封环113、石墨密封环114、紫铜密封环115变形，对反应釜107下端口进行自紧式动密封，同时向上作用力通过龙门架10上部的定位顶住11产生的反作用力转递到岩样端盖104使V型紫铜密封环106发生变形，对反应釜107上端口进行静密封。

第二步，通过下排液口109向反应釜107内注入高压流体(流体压力为 120Mpa)，在注入液体的过程中，不断观察压力的变化以确保反应釜107保持密封没有渗漏。

第三步，通过单向液压控制装置124驱动内活塞杆122向上施压，并依次推动陶瓷隔热垫120和顶杆116对岩样111产生静岩压力和围压；

第四步，根据实验条件设定的温度，打开箱式加热炉120，对反应釜107进行加热，热电耦插在釜体测温接头108上对反应釜107进行温度控制。

本发明主要用于石油与天然气领域地球化学模拟实验研究。

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 (10)

1.一种热压生烃模拟釜，其特征在于，包括用于放置岩样(111)的反应釜(107)，所述反应釜(107)的一端设置有外活塞杆(123)和内活塞杆(122)，所述内活塞杆(122)设置在所述外活塞杆(123)的内部且二者的轴线相互重合，所述内活塞杆(122)和所述外活塞杆(123)的运动方向相同。

2.根据权利要求1所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述反应釜(107)上靠近所述外活塞杆(123)的端口处设置有密封件总成(15)，所述密封件总成(15)与所述外活塞杆(123)之间设置有连接件总成(16)，所述外活塞杆(123)用于对所述连接件总成(16)施加压力并使所述反应釜(107)密封。

3.根据权利要求2所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述连接件总成(16)包括依次相连的T形压套(117)、第二压环(118)、第二陶瓷隔热套(119)以及散热顶杆(121)，所述T形压套(117)与所述密封件总成(15)相连，所述散热顶杆(121)与所述外活塞杆(123)的端部相连。

4.根据权利要求3所述的热压生烃模拟釜，所述密封件总成(15)包括依次设置的反应釜密封环(113)、石墨密封环(114)以及紫铜密封环(115)；

所述紫铜密封环(115)上设置有凹陷部(14)，所述T形压套(117)上设置有凸起部(13)，所述凸起部(13)设置在所述凹陷部(14)中。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述反应釜(107)的内部设置有用于固定所述岩样(111)的金属滤片(112)，所述内活塞杆(122)的端部设置有岩样顶杆(116)，所述岩样顶杆(116)依次穿过所述连接件总成(16)和所述密封件总成(15)并与所述金属滤片(112)相连。

6.根据权利要求5所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述内活塞杆(122)与所述岩样顶杆(116)之间设置有陶瓷隔热垫(120)。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述反应釜(107)上远离所述外活塞杆(123)的端口处依次设置有多孔烧结板(105)和岩样端盖(104)，所述岩样端盖(104)与所述反应釜(107)之间还设置有V形紫铜密封环(106)。

8.根据权利要求5所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述岩样端盖(104)上设置有与所述反应釜(107)的内部相连通的第一排液口(103)，所述反应釜(107)上还设置有第二排液口(109)，所述第二排液口(109)通过多孔过滤柱(110)与所述反应釜(107)的内部相连通。

9.根据权利要求7所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，还包括龙门架(10)和液压装置(124)，所述龙门架(10)包括第一横梁(17)和第二横梁(18)，所述单向液压控制装置(124)与所述第二横梁(18)固定连接，所述单向液压控制装置(124)分别与所述内活塞杆(122)和所述外活塞杆(123)相连；

所述岩样端盖(104)上依次设置有第一压环(102)、第一陶瓷隔热套(101)和定位顶柱(11)，所述定位顶柱(11)与所述第一横梁(17)相连。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的热压生烃模拟釜，其特征在于，所述反应釜(107)设置于箱式加热炉(12)中；所述反应釜(107)上设置有釜体测温接头(108)。