CN112502679A - 驱油实验装置及驱油实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱油实验装置及驱油实验方法，该驱油实验装置包括：反应管，反应管用于承装反应物，反应管具有进口端和出口端；注入系统，注入系统包括多个气体源，多个气体源分别与反应管的进口端连通，以通过进口端向反应管内注入不同的气体；气体分析机构，气体分析机构与反应管的出口端连通，以采集反应管内的反应物经反应产生的气体并分析其组成成分；控制系统，控制系统与注入系统连接，以控制多个气体源分别向反应管内注入气体。本发明的驱油实验装置解决了现有技术中的驱油实验装置的功能单一的问题。

Description

驱油实验装置及驱油实验方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，具体而言，涉及一种驱油实验装置及驱油实验方法。

背景技术

注空气驱油是从注入井向地层注入空气，使得注入空气与地层原油和地层矿物发生低温氧化或高温燃烧反应，原油受到注入气的气驱作用、高温降粘及蒸汽驱、热水驱等多种驱动力，从而产出油的技术，由于它注入介质为空气，来源广泛，价格便宜，适用范围广原油粘度大于50mpa.S即可采用注空气驱油技术开发，具有广阔的应用前景。

然而，注空气驱油形式多样，注空气驱油按照布井方式可分为直井火驱、水平井火驱、火驱吞吐，按照原油反应类型可分为注空气低温氧化、高温燃烧驱油技术。调研国内外的试验现场发现，该项技术试验中存在气窜、生产井高温、生产管柱砂堵、腐蚀等一系列的问题。且空气与原油燃烧的反应机理复杂，从目前的室内及现场实际效果看，它综合了蒸汽驱、混相驱、二氧化碳驱等多种驱油机理。

同时，原油与注入空气高温燃烧反应后会产生高温、生产过程中伴随着多相流动、多温度场等极其复杂的现象，也给相关机理研究带来了许多挑战，目前的室内实验装置和实验方法很难为现场的应用提供有效的参考。

然而，室内物理模拟实验是注空气驱油的重复再现的方式之一，它的作用无可替代。因此，如何提供一种有效的物理模型和实验方法意义重大。

而现有的实验模型的倾角、温度及耐压性能有限，无法模拟高温高压地层情况，且现有的实验装置针对某一种注空气驱油实验开展相关研究，功能单一，无法系统地开展多种形式下的注空气驱油实验，且未形成相关的实验方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种驱油实验装置及驱油实验方法，以解决现有技术中的驱油实验装置的功能单一的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种驱油实验装置，包括：反应管，反应管用于承装反应物，反应管具有进口端和出口端；注入系统，注入系统包括多个气体源，多个气体源分别与反应管的进口端连通，以通过进口端向反应管内注入不同的气体；气体分析机构，气体分析机构与反应管的出口端连通，以采集反应管内的反应物经反应产生的气体并分析其组成成分；控制系统，控制系统与注入系统连接，以控制多个气体源分别向反应管内注入气体。

进一步地，多个气体源包括：供氮气机构，供氮气机构与反应管连通，以用于向反应管内注入氮气；空气压缩机，空气压缩机与反应管连通，以用于向反应管内注入空气，以使反应管内的气体压力达到预设值。

进一步地，注入系统还包括供水机构，供水机构包括：水泵，水泵通过水管与反应管连通，以用于向反应管内注入水。

进一步地，驱油实验装置还包括：调节机构，调节机构与反应管的进口端连接，以驱动进口端相对出口端移动，以调节反应管相对水平面的倾斜度。

进一步地，调节机构包括：安装支座，反应管设置在安装支座上；液压缸，液压缸设置在安装支座上，液压缸与反应管的进口端连接，以驱动进口端转动。

进一步地，气体分析机构包括：采样模块，采样模块与反应管连接，以采取反应管内的反应物经反应产生的部分气体；处理模块，处理模块与采样模块连接，以对采样模块所采取的气体进行过滤和脱水处理；分析模块，分析模块与处理模块连接，以用于分析处理模块处理后的气体的成分。

进一步地，驱油实验装置还包括输出管道，输出管道的一端与采样模块连接，输出管道的另一端与分析模块连接，处理模块设置在输出管道上；处理模块包括：过滤器，过滤器设置在输出管道上，以对采样模块采取的气体进行过滤；水洗器，水洗器设置在输出管道上，以对经过滤器过滤后的气体进行二次过滤；冷凝器，冷凝器设置输出管道上，以对水洗器过滤后的气体进行脱水处理。

进一步地，驱油实验装置还包括测温组件，测温组件用于测量反应管内的温度，测温组件包括多个测温元件，多个测温元件沿反应管的轴向方向间隔地设置在反应管内，以测量反应管内不同位置处的温度。

进一步地，测温元件为热电偶，热电偶具有多个测温点，多个测温点沿反应管的径向布置，以测量反应管内不同位置处的温度。

进一步地，驱油实验装置还包括测压组件，测压组件包括：多个压力传感器，多个压力传感器沿反应管的轴向方向间隔地设置在反应管内，以测量反应管内不同位置处的压力。

进一步地，控制系统与测温组件和测压组件分别连接，以显示反应管内各个位置处的温度和压力。

进一步地，驱油实验装置还包括：加热组件，加热组件设置在反应管的外侧，以对反应管进行加热。

进一步地，加热组件包括：保温仓，保温仓可移动地套设在反应管的外侧；电热丝，电热丝环绕保温仓设置以对保温仓进行加热。

进一步地，驱油实验装置还包括：回压管道，回压管道的一端与反应管的进口端连接，回压管道的另一端与反应管的出口端连接；回压系统，回压系统设置在回压管道上，以用于调节反应管的出口端的压力。

进一步地，驱油实验装置还包括：储气罐，储气罐与反应管的出口端连接，回压管道与储气罐连接；控制阀，控制阀设置在回压管道上，以调节回压管道内的气体压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种驱油实验方法，驱油实验方法适用于上述的驱油实验装置，驱油实验方法包括：

S10：向反应管内填充油砂；

S20：向反应管内注入气体，以使反应管内部达到第一预设压力；

S30：给反应管加热，以使反应管内的温度达到第一预设温度，其中，第一预设温度低于预设最高温度；

S40：在预设的时间范围内，按照预设的第一流量向反应管内注入空气；

S50：在预设的时间范围内，持续检测反应管内反应后的气体并分析反应后的气体的组成成分；

S60：停止注入空气，给反应管加热，以提高反应管内的温度；

S70：重复S40至S60，直至反应管内的实时温度等于或大于预设最高温度。

进一步地，驱油实验方法还包括：在进行S20前，对反应管进行气密性实验，以检测反应管的密封性。

进一步地，驱油实验方法还包括：当反应管内的实时温度达到预设最高温度后，取出反应管内的油砂，并对油砂进行测量，测量包括测量油砂的已燃烧部分、结焦部分和未燃烧部分的长度和/或质量。

进一步地，驱油实验方法还包括：待反应管内的实时温度达到预设最高温度后，从反应管的出口端取出反应后的液体反向注入至反应管的进口端，同时向反应管的进口端注入预定量的原油；向反应管内注入气体，以使反应管的内部压力达到第二预设压力；给反应管加热，以使反应管内的温度达到第二预设温度；按照预设的第二流量向反应管内注入空气；检测反应管内反应后的气体并分析反应后的气体的组成成分，待反应管内的温度达到第三预设温度时，停止实验。

应用本发明的技术方案的驱油实验装置主要用于在室内对驱油技术进行真实模拟，以便更好的了解驱油过程，方便采油，该驱油实验装置包括反应管，反应管内具有用于反应物进行反应的腔室，该反应管为长圆管，一端为进口端，另一端为出口端，注入系统与反应管的进口端连接，以通过进口端向反应管内注入气体，本申请中的注入系统包括多个气体源，从而能够满足不同的实验的要求，当需要某个气体源时，控制系统控制该气体源与反应管的进口端连通，从而向反应管内注入气体，当反应管内的反应物反应后，生成气体，气体从反应管的出口端排出，气体分析机构采集反应管的出口端排出的气体，通过不通气体的酸碱性或物理特征对应识别混合气体中包含的气体组分，本申请通过设置多个气体源，从而使得控制系统能够根据不同的反应物或不同实验的需求控制相应的气体源与反应管连通，使得本申请的驱油实验装置能够提供不同实验所需要的环境，解决了现有技术中的驱油实验装置的功能单一，一个实验装置只能进行一种实验的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的驱油实验装置的实施例的结构示意图；

图2示出了本发明的驱油实验装置的反应管的实施例的结构示意图；

图3示出了本发明的驱油实验装置的回压系统的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、反应管；11、测温孔；12、测压孔；13、出口控制阀；20、注入系统；21、供氮气机构；22、空气压缩机；23、蒸汽发生器；24、供水机构；30、控制系统；40、调节机构；41、安装支座；42、液压缸；50、输出管道；51、采样模块；53、分析模块；60、测温元件；70、加热组件；71、保温仓；80、回压系统；81、回压管道；82、调压阀；83、放空阀；84、压力表；85、分离组件；90、储气罐。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种驱油实验装置，请参考图1至图3，驱油实验装置包括：反应管10，反应管10用于承装反应物，反应管10具有进口端和出口端；注入系统20，注入系统20包括多个气体源，多个气体源分别与反应管10的进口端连通，以通过进口端向反应管10内注入不同的气体；气体分析机构，气体分析机构与反应管10的出口端连通，以采集反应管10内的反应物经反应产生的气体并分析其组成成分；控制系统30，控制系统30与注入系统20连接，以控制多个气体源分别向反应管10内注入气体。

本发明中的驱油实验装置主要用于在室内对驱油技术进行真实模拟，以便更好的了解驱油过程，方便采油，该驱油实验装置包括反应管，反应管内具有用于反应物进行反应的腔室，该反应管10为长圆管，一端为进口端，另一端为出口端，注入系统与反应管的进口端连接，以通过进口端向反应管内注入气体，本申请中的注入系统包括多个气体源，从而能够满足不同的实验的要求，当需要某个气体源时，控制系统控制该气体源与反应管的进口端连通，从而向反应管内注入气体，当反应管内的反应物反应后，生成气体，气体从反应管的出口端排出，气体分析机构采集反应管的出口端排出的气体，通过不通气体的酸碱性或物理特征对应识别混合气体中包含的气体组分，本申请通过设置多个气体源，从而使得控制系统能够根据不同的反应物或不同实验的需求控制相应的气体源与反应管连通，使得本申请的驱油实验装置能够提供不同实验所需要的环境，解决了现有技术中的驱油实验装置的功能单一，一个实验装置只能进行一种实验的问题。

多个气体源包括：供氮气机构21，供氮气机构21与反应管10连通，以用于向反应管10内注入氮气；空气压缩机22，空气压缩机22与反应管10连通，以用于向反应管10内注入空气，以使反应管10内的气体压力达到预设值。

如图1所示，本实施例中的多个气体源中包括供氮气机构21和空气压缩机22，供氮气机构21用于向反应管内通氮气，空气压缩机22与反应管连接，用于向反应管提供反应物所需要的压力环境。

此外，注入系统还包括蒸汽发生器23，蒸汽发生器23与反应管10连通，以用于向反应管内注入蒸汽，以提供实验所需要的湿度或水蒸气。

注入系统20还包括供水机构24，供水机构24包括：水泵，水泵通过水管与反应管10连通，以用于向反应管10内注入水。

驱油实验装置还包括：调节机构40，调节机构40与反应管10的进口端连接，以驱动进口端相对出口端移动，以调节反应管10相对水平面的倾斜度。调节机构40包括：安装支座41，反应管10设置在安装支座41上；液压缸42，液压缸42设置在安装支座41上，液压缸42与反应管10的进口端连接，以驱动进口端转动。

如图1所示，本实施例中的安装支座41具有水平面，反应管水平放置在安装支座41上，液压缸驱动反应管的进口端上升，从而使得进口端在竖直方向上的高度高于出口端，从而模拟原油在地层中的倾角，尽可能的保证实验还原现实中驱油的过程。

气体分析机构包括：采样模块51，采样模块51与反应管10连接，以采取反应管10内的反应物经反应产生的部分气体；处理模块，处理模块与采样模块51连接，以对采样模块51所采取的气体进行过滤和脱水处理；分析模块53，分析模块53与处理模块连接，以用于分析处理模块处理后的气体的成分。

驱油实验装置还包括输出管道50，输出管道50的一端与采样模块51连接，输出管道50的另一端与分析模块53连接，处理模块设置在输出管道50上；处理模块包括：过滤器，过滤器设置在输出管道50上，以对采样模块51采取的气体进行过滤；水洗器，水洗器设置在输出管道50上，以对经过滤器过滤后的气体进行二次过滤；冷凝器，冷凝器设置输出管道50上，以对水洗器过滤后的气体进行脱水处理。

驱油实验装置还包括测温组件，测温组件用于测量反应管10内的温度，测温组件包括多个测温元件60，多个测温元件60沿反应管10的轴向方向间隔地设置在反应管10内，以测量反应管10内不同位置处的温度。

测温元件60为热电偶，热电偶具有多个测温点，多个测温点沿反应管10的径向布置，以测量反应管10内不同位置处的温度。

驱油实验装置还包括测压组件，测压组件包括：多个压力传感器，多个压力传感器沿反应管10的轴向方向间隔地设置在反应管10内，以测量反应管10内不同位置处的压力。

控制系统30与测温组件和测压组件分别连接，以显示反应管10内各个位置处的温度和压力。

驱油实验装置还包括：加热组件70，加热组件70设置在反应管10的外侧，以对反应管10进行加热。

加热组件70包括：保温仓71，保温仓71可移动地套设在反应管10的外侧；电热丝，电热丝环绕保温仓71设置以对保温仓71进行加热。

驱油实验装置还包括：回压管道81，回压管道81的一端与反应管10的进口端连接，回压管道81的另一端与反应管10的出口端连接；回压系统80，回压系统80设置在回压管道81上，以用于调节反应管10的出口端的压力。

驱油实验装置还包括：储气罐90，储气罐90与反应管10的出口端连接，回压管道81与储气罐90连接；控制阀，控制阀设置在回压管道81上，以调节回压管道81内的气体压力。

本发明还提供了一种驱油实验方法，驱油实验方法适用于上述的驱油实验装置，驱油实验方法包括：

S10：向反应管10内填充油砂；

S20：向反应管10内注入气体，以使反应管10内部达到第一预设压力；

S30：给反应管10加热，以使反应管10内的温度达到第一预设温度，其中，第一预设温度低于预设最高温度；

S40：在预设的时间范围内，按照预设的第一流量向反应管10内注入空气；

S50：在预设的时间范围内，持续检测反应管10内反应后的气体并分析反应后的气体的组成成分；

S60：停止注入空气，给反应管10加热，以提高反应管10内的温度；

S70：重复S40至S60，直至反应管10内的实时温度等于或大于预设最高温度。

驱油实验方法还包括：在进行S20前，对反应管10进行气密性实验，以检测反应管10的密封性。

驱油实验方法还包括：当反应管10内的实时温度达到预设最高温度后，取出反应管10内的油砂，并对油砂进行测量，测量包括测量油砂的已燃烧部分、结焦部分和未燃烧部分的长度和/或质量。

驱油实验方法还包括：待反应管10内的实时温度达到预设最高温度后，从反应管10的出口端取出反应后的液体反向注入至反应管10的进口端，同时向反应管10的进口端注入预定量的原油；向反应管10内注入气体，以使反应管10的内部压力达到第二预设压力；给反应管10加热，以使反应管10内的温度达到第二预设温度；按照预设的第二流量向反应管10内注入空气；检测反应管10内反应后的气体并分析反应后的气体的组成成分，待反应管10内的温度达到第三预设温度时，停止实验。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

为了解决现有的注空气驱油实验装置功能单一，无法开展系统的注空气驱油实验研究及模型耐温耐压动态变化问题，本发明提供了一种多功能的注空气驱油实验装置及建立了多种新的注空气实验方法。能够模拟地层温度0至180℃、压力0至5MPa下、不同倾角的注空气驱油过程，并可以监测注空气驱油过程中的气体组分、产出油量、温度及压力变化特征。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多功能的注空气驱油物理模拟实验装置，包括反应管，反应管由直径为8cm，长度为120cm的长管12和其外部由内径为20cm，长度为150cm的保温仓71组成。长管上方设有供测温元件60插入的测温孔11，优选地，反应管上布19个与热电偶连接的测温孔11，每个热电偶沿反应管的径向方向间隔地监测3个温度点，反应管的下方设有多个测压孔12，优选地反应管布10个测压孔12以用于安装压力传感器，通过上述设置使得本申请的反应管能够同时测定57个温度点，和10个不同位置压力。保温仓为直径12cm，长度为140cm，它由电热丝制成并利用不锈钢包裹，内置两个温度探头，可实现控温加热功能，并可进行加热升温，温度范围为0至200℃。保温仓与驱油装置的底座通过尾端法兰盘相连，并通过螺帽配合不锈钢材质垫片加石墨垫和不锈钢垫片的结构，通过螺帽挤压不锈钢垫片和石墨垫圈的密封方式。保温仓放置在驱油装置的底座上，底座放置在四个滑块上。利用滑块实现保温仓的移动。底座分布有液压系统，包括液压缸，液压缸通过驱动反应管的进口端移动以可改变长管及温度仓的角度，从而模拟不同倾角地层的注空气驱油过程，角度范围0至90°。在长管上端装有电点火器及注气接口，下端与回压控制系统及产出气液分离装置相连。本申请的驱油实验装置还包括产出气液分离装置、产出液收集装置、温度控制系统、压力监测系统及注入气控制系统。

注入系统主要为实验系统提供高压空气源、氮气源、蒸汽源和供水机构，空气源由空气压缩机和2个储气罐提供，空气压缩机最高压力达到8MPa，储气罐容量为50L，耐压8MPa。供氮气机构为40L，压力15MPa的氮气瓶。蒸汽源由蒸汽发生器23提供，它提供最高蒸汽温度300℃，规格为2kg/h。供水机构由恒速恒压泵提供其规格为0至200ml/min。各部分形成并联注入管路，注气系统的管线上具有压力、流量控制功能，内置两个并联储气罐，可维持空气不间断供应。注气系统在管线上的气体质量流量控制器注气速度调节范围为0至30L/min，误差为±0.1％，耐压10MPa。注气管线上包括有单相阀，可防止反应管内油气压力过高，回注入空气储气罐内。

回压系统80由调压阀82、压力表84、放空阀83和出口控制阀13组成。通过调压阀可实现实验装置的出口端压力稳定。

本申请的驱油实验装置还包括分离组件85，分离组件由分离器罐体、调节针阀、压力传感器、压差传感器、液位传感器、预处理罐、储液罐、加热带、控温仪表等组成。分离器罐采用304不锈钢材质，外径140mm，长度40cm，下部焊接、上部法兰结构并配密封垫，具有密封容量大特点。电容液位计DC为24V、带显示输出：4mA至20mA，可实时检测产出液量。压力传感器的量程为0MPa至10MPa，压差传感器为0MPa至1MPa，能实时检测压力压差数据。该装置具有密封、加热、测压、液位计量功能，可方便与控制系统连接；连接的系统软件人机界面优良，方便实现设备监控及历史数据记录。

控制系统由一路气体、开关球阀、质量流量控制器、质量流量计、气体缓冲罐、压力传感器、压力表、背压阀、汽水分离罐、干燥罐及电气软件控制部件等组成。主要用于注空气驱油物理模拟实验的注气量、注气速度进行控制作用；控制系统主要能够对反应管内各部分的压力、产出液液位、反应管内部温度进行显示。它指标为质量流量控制器最高耐压10MPa；调压阀控制范围0至6MPa；控温范围为室温至1000℃；压力传感器量程0至10MPa；气体注气速度为0至30SLM。

气体分析系统由采样模块51、处理模块、分析模块53三部分组成，其中处理模块、分析模块53集成在系统机柜中。

采样模块51：采样气管采用四分不锈钢管由取样点引至机柜。

处理模块：主要由两级过滤器，水洗器，一台冷凝器构成，用于对样气进行精密除尘、除焦油及脱水，保证样气达到分析单元使用要求。

分析模块53：由一台在线红外煤气分析仪构成，是本分析系统的核心部分，具有良好的稳定性，维护量小，使用方便。气体分析系统可监测CO、CO2、CH4、O2、H2S五种气体的体积浓度。

本发明的实验装置有益效果是能够模拟地层温度在0至180℃、压力0至5MPa、任意地层倾角的地层注空气驱油的过程，并通过实时监测实验中的温度变化及产出气液流量、气体浓度，来探测在注空气驱油预热、点火及燃烧调控不同阶段的动态变化，用于研究水平井火驱、直井火驱、火驱吞吐、注空气低温氧化驱油技术的机理。

本发明的低温氧化动态驱油实验方法，方法包括以下步骤：

步骤一：装填油砂、安装反应管，将油砂加热搅拌，按照渗透率、含油饱和度及孔隙度等模型数据确定填入反应管的石英砂及原油、和水质量。同时将各排热电偶装入反应管，确定反应管各测温点位置；安装点火器。反应管密封，连接压力传感器及产出气、产出液计量设备。打开反应管操作系统，确保温度、压力、产出气、产出液等各项数据均能正常实时采集，对气体检测仪进行校准，保证数据可靠；检查实验所有流程气密性，反应管充氮气加压测试密封性，检查反应管各出口的气密性，当反应管压力达到2.5MPa，稳压2h，该步结束。

步骤二：低温氧化实验，打开空气压缩机保持气源压力在3MPa以上，设定温度仓某一温度a℃，当反应管内温度达到设定温度a℃时，打开注入空气阀门，设定注入空气流量1L/min，维持10小时左右，并在此过程中检测产出物分析气体组份、温度变化及产出液数据，分析原油的原油低温氧化特征。关闭注入空气阀门，并设定温度仓温度，将反应管温度提高b℃。当反应管内温度达到a+b℃时，打开注入空气阀门，设定注入空气流量1L/min，维持10小时左右，并在此过程中检测产出物分析气体组份、温度变化及产出液数据，分析原油的原油低温氧化特征。此后重复以上步骤，使得温度a+nb℃>实验最高温度限时，停止注入空气和温度仓升温，该步结束。

步骤三：停止注入空气，并且关闭空气注入井，打开水平井阀门放压至0MPa。等到反应管整体温度降至40℃以下时，将反应管各接口卸开，将反应管竖直，此过程中注意离反应管一定距离，保证人员操作安全。在取油砂过程中，对油砂的形态变化进行测量、记录。保证能够测量出，已燃区、结焦带、未燃区长度、以及已燃区的质量。对各层进行拍照，尽可能还原反应管内部原始形态。在三维火驱模型操作系统中将实验数据转化并拷出，及时对实验中的温度、压力、产出气、产出液的数据进行解读分析。

本发明的火驱吞吐实验方法，方法包括以下步骤：

步骤一：装填油砂、安装反应管，将油砂加热搅拌，按照渗透率、含油饱和度及孔隙度等模型数据确定填入反应管的石英砂及原油、和水质量。同时将各排热电偶装入反应管，确定反应管各测温点位置；安装点火器。反应管密封，连接压力传感器及产出气、产出液计量设备。打开模型操作系统，确保温度、压力、产出气、产出液等各项数据均能正常实时采集，对气体检测仪进行校准，保证数据可靠；检查实验所有流程气密性，反应管充氮气加压测试密封性，检查反应管各出口的气密性，当反应管压力达到2.5MPa，稳压2h，该步结束。

步骤二：设定温度仓温度a℃，并打开氮气瓶向反应管内通入1L/min氮气，维持某一压力稳定，当反应管内温度达到200℃时，打开点火器，将温度升高至400℃以上，关闭氮气瓶，同时打开空气源，注入5L/min空气。此后观察反应管出口气体组份、产出液、各测温点温度、压力变化情况。当第三排测温点温度升高至500℃以上时，关闭点火器及出口，第一轮燃烧结束。

步骤三：从反应管出口处反向注入燃烧的产出液及补充一定原油，并打开氮气瓶向反应管内通入1L/min氮气，维持某一压力稳定，当反应管内温度达到200℃时，打开点火器，将温度升高至400℃以上，关闭氮气瓶，同时打开空气源，注入5L/min空气。此后观察反应管出口气体组份、产出液、各测温点温度、压力变化情况。当反应管第16排热电偶温度升高至400℃以上时，实验结束。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种驱油实验装置，其特征在于，包括：

反应管(10)，所述反应管(10)用于承装反应物，所述反应管(10)具有进口端和出口端；

注入系统(20)，所述注入系统(20)包括多个气体源，多个所述气体源分别与所述反应管(10)的进口端连通，以通过所述进口端向所述反应管(10)内注入不同的气体；

气体分析机构，所述气体分析机构与所述反应管(10)的出口端连通，以采集所述反应管(10)内的反应物经反应产生的气体并分析其组成成分；

控制系统(30)，所述控制系统(30)与所述注入系统(20)连接，以控制多个气体源分别向所述反应管(10)内注入气体。

2.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，多个所述气体源包括：

供氮气机构(21)，所述供氮气机构(21)与所述反应管(10)连通，以用于向所述反应管(10)内注入氮气；

空气压缩机(22)，所述空气压缩机(22)与所述反应管(10)连通，以用于向所述反应管(10)内注入空气，以使所述反应管(10)内的气体压力达到预设值。

3.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述注入系统(20)还包括供水机构(24)，所述供水机构(24)包括：

水泵，所述水泵通过水管与所述反应管(10)连通，以用于向所述反应管(10)内注入水。

4.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括：

调节机构(40)，所述调节机构(40)与所述反应管(10)的进口端连接，以驱动所述进口端相对所述出口端移动，以调节所述反应管(10)相对水平面的倾斜度。

5.根据权利要求4所述的驱油实验装置，其特征在于，所述调节机构(40)包括：

安装支座(41)，所述反应管(10)设置在所述安装支座(41)上；

液压缸(42)，所述液压缸(42)设置在所述安装支座(41)上，所述液压缸(42)与所述反应管(10)的进口端连接，以驱动所述进口端转动。

6.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述气体分析机构包括：

采样模块(51)，所述采样模块(51)与所述反应管(10)连接，以采取所述反应管(10)内的反应物经反应产生的部分气体；

处理模块，所述处理模块与所述采样模块(51)连接，以对所述采样模块(51)所采取的所述气体进行过滤和脱水处理；

分析模块(53)，所述分析模块(53)与所述处理模块连接，以用于分析所述处理模块处理后的所述气体的成分。

7.根据权利要求6所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括输出管道(50)，所述输出管道(50)的一端与所述采样模块(51)连接，所述输出管道(50)的另一端与所述分析模块(53)连接，所述处理模块设置在所述输出管道(50)上；所述处理模块包括：

过滤器，所述过滤器设置在所述输出管道(50)上，以对所述采样模块(51)采取的气体进行过滤；

水洗器，所述水洗器设置在所述输出管道(50)上，以对经所述过滤器过滤后的所述气体进行二次过滤；

冷凝器，所述冷凝器设置所述输出管道(50)上，以对所述水洗器过滤后的所述气体进行脱水处理。

8.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括测温组件，所述测温组件用于测量所述反应管(10)内的温度，所述测温组件包括多个测温元件(60)，多个所述测温元件(60)沿所述反应管(10)的轴向方向间隔地设置在所述反应管(10)内，以测量所述反应管(10)内不同位置处的温度。

9.根据权利要求8所述的驱油实验装置，其特征在于，所述测温元件(60)为热电偶，所述热电偶具有多个测温点，多个所述测温点沿所述反应管(10)的径向布置，以测量所述反应管(10)内不同位置处的温度。

10.根据权利要求8所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括测压组件，所述测压组件包括：

多个压力传感器，多个所述压力传感器沿所述反应管(10)的轴向方向间隔地设置在所述反应管(10)内，以测量所述反应管(10)内不同位置处的压力。

11.根据权利要求10所述的驱油实验装置，其特征在于，所述控制系统(30)与所述测温组件和所述测压组件分别连接，以显示所述反应管(10)内各个位置处的所述温度和所述压力。

12.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括：

加热组件(70)，所述加热组件(70)设置在所述反应管(10)的外侧，以对所述反应管(10)进行加热。

13.根据权利要求12所述的驱油实验装置，其特征在于，所述加热组件(70)包括：

保温仓(71)，所述保温仓(71)可移动地套设在所述反应管(10)的外侧；

电热丝，所述电热丝环绕所述保温仓(71)设置以对所述保温仓(71)进行加热。

14.根据权利要求1所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括：

回压管道(81)，所述回压管道(81)的一端与所述反应管(10)的进口端连接，所述回压管道(81)的另一端与所述反应管(10)的出口端连接；

回压系统(80)，所述回压系统(80)设置在所述回压管道(81)上，以用于调节所述反应管(10)的出口端的压力。

15.根据权利要求14所述的驱油实验装置，其特征在于，所述驱油实验装置还包括：

储气罐(90)，所述储气罐(90)与所述反应管(10)的出口端连接，所述回压管道(81)与所述储气罐(90)连接；

控制阀，所述控制阀设置在所述回压管道(81)上，以调节所述回压管道(81)内的气体压力。

16.一种驱油实验方法，其特征在于，所述驱油实验方法适用于权利要求1至15中任一项所述的驱油实验装置，所述驱油实验方法包括：

S10：向反应管(10)内填充油砂；

S20：向所述反应管(10)内注入气体，以使所述反应管(10)内部达到第一预设压力；

S30：给所述反应管(10)加热，以使所述反应管(10)内的温度达到第一预设温度，其中，所述第一预设温度低于预设最高温度；

S40：在预设的时间范围内，按照预设的第一流量向所述反应管(10)内注入空气；

S50：在所述预设的时间范围内，持续检测所述反应管(10)内反应后的气体并分析所述反应后的气体的组成成分；

S60：停止注入空气，给所述反应管(10)加热，以提高所述反应管(10)内的温度；

S70：重复S40至S60，直至所述反应管(10)内的实时温度等于或大于所述预设最高温度。

17.根据权利要求16所述的驱油实验方法，其特征在于，所述驱油实验方法还包括：

在进行所述S20前，对所述反应管(10)进行气密性实验，以检测所述反应管(10)的密封性。

18.根据权利要求16所述的驱油实验方法，其特征在于，所述驱油实验方法还包括：

当所述反应管(10)内的实时温度达到预设最高温度后，取出所述反应管(10)内的油砂，并对所述油砂进行测量，所述测量包括测量所述油砂的已燃烧部分、结焦部分和未燃烧部分的长度和/或质量。

19.根据权利要求16所述的驱油实验方法，其特征在于，所述驱油实验方法还包括：

待所述反应管(10)内的实时温度达到预设最高温度后，从所述反应管(10)的出口端取出反应后的液体反向注入至所述反应管(10)的进口端，同时向所述反应管(10)的进口端注入预定量的原油；

向所述反应管(10)内注入气体，以使所述反应管(10)的内部压力达到第二预设压力；

给所述反应管(10)加热，以使所述反应管(10)内的温度达到第二预设温度；

按照预设的第二流量向所述反应管(10)内注入空气；

检测所述反应管(10)内反应后的气体并分析所述反应后的气体的组成成分，待所述反应管(10)内的温度达到第三预设温度时，停止实验。

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