CN113908773B - 一种生油气装置和烃源岩生油气热解设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生油气装置和烃源岩生油气热解设备，该生油气装置包括：连接于固定框架的生油气装置主体具有用于放置岩石样品的腔体；设于生油气装置主体下方的加压装置，包括内活塞杆、外活塞杆和液压油缸，液压油缸设于固定框架上，内活塞杆的一端设置在液压油缸内且与液压油缸滑动配合，内活塞杆的另一端从下方插入生油气装置主体的腔体内，以对岩石样品加压，外活塞杆套设在内活塞杆外部，下端设置在液压油缸内且与液压油缸滑动配合；中心顶柱的一端连接于固定框架，另一端延伸至生油气装置主体的腔体内以夹持岩石样品。本发明的生油气装置的活塞机构具有内活塞杆和外活塞杆，能够大幅降低生油气装置的整体高度，适用于常规高度的实验室内。

Description

一种生油气装置和烃源岩生油气热解设备

技术领域

本发明属于石油天然气地球化学实验研究领域，具体涉及一种生油气装置和烃源岩生油气热解设备。

背景技术

在油气勘探开发对油气资源的评价与计算中，烃源岩生油气热解模拟实验是一项十分重要的工作，生油气模拟设备是一种在实验室中模拟岩石样品于地层中产生油气类物质的过程的装置。

现有的生油气模拟设备如下：专利“烃源岩地层孔隙热压生烃模拟仪及其使用方法(CN101520962B)”由高温高压反应单元、双向液压自动控制单元、自动排烃产物收集与流体补充单元、数据采集与自动控制单元和外围辅助设备与仪器外壳五部分构成。其中高温高压反应单元(反应釜)是该生排烃模拟仪的核心装置。

专利“一种基于盆地演化史的热压生排烃模拟实验装置和方法(201210183283.9)”的实验装置包括生烃系统和排烃收集系统，生烃系统和排烃收集系统通过多通道组合阀连接。该实验方法依据实际地质盆地的构造演化史，划定盆地演化的不同阶段，自动调节生烃系统和排烃装置的连通状态，模拟盆地动态演化条件下的生排烃过程，结合盆地的构造演化史，考虑盆地演化造成的烃源岩与储集岩古流体压力场对油气生成与排出的影响，实现了与含油气盆地构造演化史条件接近的烃源岩生排烃模拟实验。

专利“一种成岩生烃排烃全过程热压模拟实验装置(CN102733801A)”的实验装置包括：高压釜，其内设有放置实验样品的实验样品室，其外侧套设有加热控温箱，高压釜的上端穿设有加压柱，高压釜的下端连接有密封施压部件，加压柱和密封施压部件分别连接有加压油泵；气动阀组，其包括连接在加压柱上的上排流体气动阀、连接在密封施压部件上的下排流体气动阀和连接在高压釜中部的中排流体气动阀，上排流体气动阀、中排流体气动阀和下排流体气动阀分别连接有控压防堵装置；矿物水加压泵，其连接在密封施压部件上。该实验装置充分考虑了流体渗流流动状况及其对成岩-生烃-排烃的影响、排烃模式与方向、复杂变温过程等实际地质情况，其能较为真实模拟地质条件下成岩与生排烃的全过程。

专利“压实成岩作用与油气生成和排驱模拟实验装置(CN01264260.6)”涉及一种石油地质领域模拟真实地质状况形成过程的实验装置，该实验装置由液压装置、加热装置、生成釜和控制装置构成，其中生成釜下方开有两个口；液压装置包括液压缸、加压柱、压力传感器；加热装置包括中频电源、大电容及均匀缠绕在生成釜外侧上的铜线；控制装置包括控制柜和与控制柜相连的计算机。该实验装置自动化程度高、能迅速产生高温高压、加热速度快且温度均匀、既可以模拟开放系统又可以模拟封闭系统，能较真实的模拟地层温压条件下的油气生成排驱过程的模拟实验装置。

但是上述发明存在的不足如下：实验装置都包括分别设置在岩石样品的上端的上活塞机构和设置在岩石样品下端的下活塞机构。通过上下两个活塞机构朝向岩石样品移动来夹持住岩石样品，并向岩石样品施加预期的压力。这种设置导致生油设备的整体高度非常高，并因此而要求要放置该设备的实验室的空间高度非常高。另外，装置的反应釜内部结构复杂，使用人员装卸样品繁琐；这还使得设备的操作和维修非常不方便，对使用者有较高的专业要求。因此，目前有条件使用现有的生油设备来进行生油模拟实验的公司或单位非常有限。这样非常不利于本领域的研究发展，因此，需要一种能够广泛使用的生油气装置和烃源岩生油气热解设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够广泛使用的生油气装置和烃源岩生油气热解设备。

为了实现上述目的，本发明提供一种生油气装置，包括：固定框架；生油气装置主体，连接于所述固定框架，所述生油气装置主体具有用于放置岩石样品的腔体；加压装置，设于所述生油气装置主体的下方，包括内活塞杆、外活塞杆和液压油缸，所述液压油缸设于所述固定框架上，所述内活塞杆的一端设置在所述液压油缸内且与所述液压油缸滑动配合，所述内活塞杆的另一端从下方插入所述生油气装置主体的腔体内，以对所述岩石样品加压；所述外活塞杆套设在所述内活塞杆外部，所述外活塞杆的下端设置在所述液压油缸内且与所述液压油缸滑动配合，外活塞杆的上端从下方密封腔体；固定夹持组件，包括中心顶柱，所述中心顶柱的一端连接于所述固定框架，另一端延伸至所述生油气装置主体的腔体内以夹持所述岩石样品。

可选的，所述内活塞杆包括内主杆和内顶杆；所述内顶杆的一端与所述内主杆连接，另一端从下方插入所述生油气装置主体的腔体内，以对所述岩石样品加压；所述内顶杆包括内顶杆主体和设于所述内顶杆主体的上端的外侧凸缘。

可选的，所述外活塞杆包括外主杆和下压环；所述外主杆为环状，套设在所述内主杆外部且与所述内主杆固定连接，所述外主杆的下端设置在所述液压油缸内且与所述液压油缸滑动配合；所述下压环设于所述外活塞杆的顶部且套设于所述内顶杆外部，包括环形的下压环主体和设置在所述下压环主体的上端的径向向外延伸的环形凸缘，所述环形凸缘延伸至所述生油气装置主体的腔体内且从下方密封所述腔体，所述下压环主体的上端面至少部分地与所述内顶杆的所述外侧凸缘的下端面相重叠。

可选的，所述固定夹持组件还包括定位顶柱、上压套和上压环；所述定位顶柱的一端设置在所述固定框架上，所述定位顶柱的另一端与所述中心顶柱固定连接；所述上压套套设于所述中心顶柱的上部，且所述上压套的上端抵靠于所述定位顶柱的下端面；所述上压环套设于所述中心顶柱的下部，所述上压环的上端面与所述上压套的下端面抵靠，下端面延伸至所述生油气装置主体的腔体内。

可选的，所述生油气装置还包括第一密封组件和第二密封组件；所述第一密封组件设置在所述上压环的下端面处，且位于所述中心顶柱和所述生油气装置主体的侧壁之间；所述第二密封组件设置在所述内顶杆和所述生油气装置主体的侧壁之间；所述外活塞杆运动时挤压所述第一密封组件和第二密封组件以实现所述生油气装置主体与所述中心顶柱之间以及所述生油气装置主体与所述内顶杆之间的密封。

可选的，所述生油气装置主体的腔体中设有样品套，所述样品套为环形，用于包围所述岩石样品的外周；所述第一密封组件包括从下向上依次设置的第一密封环、第二密封环和第三密封环；所述第一密封环的下端面设有第一楔形开口，所述样品套的上端面设有与所述第一楔形开口相配合的第一楔入部；所述第三密封环的上端面设有第二楔形开口，所述上压环的下端面设有与所述第二楔形开口相配合的第二楔入部；所述第二密封环为石墨密封环；所述第二密封组件包括从上向下依次设置的第四密封环、第五密封环和第六密封环；所述第四密封环的上端面设有第三楔形开口，所述样品套的下端面设有与所述第三楔形开口相配合的第三楔入部；所述第六密封环的下端面设有第四楔形开口，所述下压环的上端面设有与所述第四楔形开口相配合的第四楔入部；所述第五密封环为石墨密封环。

可选的，所述生油气装置主体的侧壁与所述下压环之间设有固定环，所述固定环与所述生油气装置主体可拆卸连接；所述固定环的上端面至少部分与所述下压环的环形凸缘的下端面重叠。

可选的，所述样品套的外壁上设有沿轴向方向贯穿所述样品套的流通槽，所述样品套的侧壁上设有沿径向方向贯穿所述样品套的导流孔；所述生油气装置主体的侧壁上部和下部分别设置有上接头和下接头；所述中心顶柱内设有连通通道，所述连通通道与所述生油气装置主体的腔体相连通，所述上接头插入所述中心顶柱内且与所述连通通道连通；所述下接头与所述生油气装置主体的腔体相连通；所述样品套包括多个缩径部分和多个封闭部分，所述缩径部分和所述封闭部分沿纵向方向交替设置，所述缩径部分和所述生油气装置主体之间设有间隙，且所述缩径部分上设有所述导流孔；所述封闭部分的外侧与所述生油气装置主体密封连接；所述流通槽将每个缩径部分和所述生油气装置主体之间的间隙连通，且所述流通槽与所述下接头连通。

本发明还提供一种烃源岩生油气热解设备，包括：上述的生油气装置；流体注入装置，所述流体注入装置与所述生油气装置连接，所述流体注入装置向所述生油气装置注入流体；收集装置，所述收集装置与所述生油气装置连接，所述收集装置收集从所述生油气装置流出的流体；油气分离装置，所述油气分离装置与所述收集装置连接，所述油气分离装置将所述收集装置收集的流体进行油气分离。

可选的，所述流体注入装置包括流体注入阀、贮存器和流体计量泵，所述贮存器分别与所述流体注入阀和流体计量泵连接，所述流体注入阀与所述生油气装置主体连接；所述收集装置包括收集容器，收集容器与所述生油气装置主体连接；所述油气分离装置包括重烃分离器、轻烃分离器和储气器，所述重烃分离器与所述收集容器连接，接收来自所述收集容器的流体，所述轻烃分离器与所述重烃分离器连接，接收来自所述重烃分离器的轻烃和气体，所述储气器与轻烃分离器，接收来自轻烃分离器的气体。

本发明的有益效果在于：本发明的生油气装置设置有活塞机构，且该活塞机构具有内活塞杆和外活塞杆，能够大幅降低生油气装置的整体高度，可适用于常规高度的实验室内，通过内活塞杆和外活塞杆使得设备的操作和维修变得更加方便，使得生油气装置被广泛的使用。

本发明的生油气装置在容纳岩石样品的样品套上下还设置有第一密封组件和第二密封组件，使装置在高温高压下具有较好的密封性能，有利于模拟地层生油气过程，更有利于模拟不同类型烃源岩在不同温度、压力、不同流体介质和无机矿物等条件下的生油气能力。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的连接结构图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的内顶杆与下压环的连接结构局部放大图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的第一密封组件的连接结构局部放大图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的第二密封组件的连接结构局部放大图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的样品套的结构示意图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的样品套的端部视图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的烃源岩生油气热解设备的连接结构图。

附图标记说明：

10、生油气装置；20、流体注入装置；30、收集装置；40、油气分离装置；101、固定框架；110、生油气装置主体；120、外活塞杆；121、内活塞杆；122、液压油缸；105、中心顶柱；102、定位顶柱；104、上压套；107、上压环；109、连通通道；106、上接头；114、下接头；123、内主杆；117、内顶杆；117A、内顶杆主体；117B、内顶杆外侧凸缘；115、岩石样品；124、外主杆；118、固定环；119、下压环；119A、下压环主体；119B、下压环外侧凸缘；130、第一密封组件；131、第一密封环；131A、第一楔形开口；132、第二密封环；133、第三密封环；133A、第二楔形开口；140、第二密封组件；141、第四密封环；141A、第三楔形开口；142第五密封环；143第六密封环；143A、第四楔形开口；150、样品套；154、第一楔入部；155、第三楔入部、153、导流孔；152、缩径部分；151、封闭部分；156、流通槽。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种生油气装置，包括：固定框架；生油气装置主体，连接于固定框架，生油气装置主体具有用于放置岩石样品的腔体；加压装置，设于生油气装置主体的下方，包括内活塞杆、外活塞杆和液压油缸，液压油缸设于固定框架上，内活塞杆的一端设置在液压油缸内且与液压油缸滑动配合，内活塞杆的另一端从下方插入生油气装置主体的腔体内，以对岩石样品加压，外活塞杆套设在内活塞杆外部，外活塞杆的下端设置在液压油缸内且与液压油缸滑动配合，外活塞杆的上端从下方密封腔体；固定夹持组件，包括中心顶柱，中心顶柱的一端连接于固定框架，另一端延伸至生油气装置主体的腔体内以夹持岩石样品。

具体的，生油气装置包括固定框架，筒状的生油气装置定位在固定框架的中部。生油气装置主体沿着纵向方向延伸，有用于容纳岩石样品的内腔；固定夹持组件的中心顶住从生油气装置主体的一端插入到内腔中；加压机构包括设置在生油气装置主体的另一端的活塞液压缸，以及内活塞杆，内活塞杆的一端插入到液压缸内并与液压缸密封式滑动配合，内活塞杆的另一端延伸到活塞液压缸之外并能通过内主杆插入到内腔中，以与固定夹持组件内的中心顶住一起夹持所述岩石样品。内活塞杆套设在外活塞杆内，外活塞杆的一端伸入到液压油缸内，并与液压油缸密封式滑动配合，另一端向上延伸到液压油缸之外，并延伸到上述生油气装置主体的下端处。

固定夹持组件位于生油气装置主体的上端处，在固定夹持组件内部的中心顶柱处设置有连通到内腔的上接头，上接头构造为用于排出内腔中的流体。固定夹持组件的内部中心顶柱构造有沿纵向方向延伸的流通通道，流通通道的一端延伸到固定夹持组件之外并与生油气装置的内腔相连通，流通通道的另一端终止于固定夹持组件的内部中心顶柱，上接头沿径向方向插入到固定夹持组件的中心顶柱内，以与流通通道的另一端相连通。

根据示例性的实施方式，生油气装置设置有活塞机构，且该活塞机构具有内活塞杆和外活塞杆，能够大幅降低生油气装置的整体高度，可适用于常规高度的实验室内，通过内活塞杆和外活塞杆使得设备的操作和维修变得更加方便，使得生油气装置被广泛的使用。

作为可选方案，内活塞杆包括内主杆和内顶杆；内顶杆的一端与内主杆连接，另一端从下方插入生油气装置主体的腔体内，以对岩石样品加压；内顶杆包括内顶杆主体和设于内顶杆主体的上端的外侧凸缘。

具体的，内活塞杆包括与液压油缸配合的内主杆，在该内主杆的上端固定设置有内顶杆，该内顶杆的上端可延伸到生油气装置主体的内腔中，与中心顶柱一起夹持岩石样品，并对其施压。

内活塞杆包括插入到生油气装置的内腔中的内顶杆，内顶杆包括圆柱状的内顶杆主体以及从内顶杆主体的端部径向向外延伸的内顶杆凸缘。

作为可选方案，外活塞杆包括外主杆和下压环；外主杆为环状，套设在内主杆外部且与内主杆固定连接，外主杆的下端设置在液压油缸内且与液压油缸滑动配合；下压环设于外活塞杆的顶部且套设于内顶杆外部，包括环形的下压环主体和设置在下压环主体的上端的径向向外延伸的环形凸缘，环形凸缘延伸至生油气装置主体的腔体内且从下方密封腔体，下压环主体的上端面至少部分地与内顶杆的外侧凸缘的下端面相重叠。

具体的，加压机构还包括环状的外活塞杆，外活塞杆套设在内活塞杆之外，外活塞杆的一端插入到活塞液压缸内，并能相对于液压缸密封式滑动，外活塞杆的另一端延伸到活塞缸之外并能通过外主杆插入到生油气装置内腔中，以对生油气装置进行密封。生油气装置的外活塞杆包括与液压油缸配合的外主杆和插入到生油气装置的内腔中的下压环，在该外主杆之上设置有套设在内顶杆外侧的下压环。下压环包括圆柱形的下压环主体，以及设置在该下压环主体的上端处的径向向外延伸的下压环凸缘。

可在下压环与生油气装置主体之间设置有固定环，该固定环与生油气装置主体可拆卸式连接，例如为螺纹连接。

内顶杆包括圆柱形的内顶杆主体，以及设置在该内顶杆主体的上端处的径向向外延伸的内顶杆凸缘。在下压环套设在内顶杆之外时，下压环的上端面至少部分地与径向向外延伸的内顶杆凸缘的下端面相重叠。在固定环套设在下压环之外时，固定环的上端面至少部分地与径向向外延伸的下压环凸缘的下端面相重叠。通过这种结构，有利于密封生油气装置主体的内腔的下端，以将岩石样品保持在其中。在装配时，依次插入内顶杆和下压环。然后，将固定环插入到生油气装置主体与下压环之间，并将固定环通过螺纹与生油气装置主体固定在一起。最后，将岩石样品插入到生油气装置主体的内腔中。便于能够方便地将碎屑样品放入生油气装置主体的内腔中。

安装岩石样品时，将内活塞杆固定于生油气装置下端，能够方便将岩石样品的放入生油气装置内腔，尤其是碎屑样品或粉末样品。

作为可选方案，固定夹持组件还包括定位顶柱、上压套和上压环；定位顶柱的一端设置在固定框架上，定位顶柱的另一端与中心顶柱固定连接；上压套套设于中心顶柱的上部，且上压套的上端抵靠于定位顶柱的下端面；上压环套设于中心顶柱的下部，上压环的上端面与上压套的下端面抵靠，下端面延伸至生油气装置主体的腔体内。

具体的，生油气装置主体包括圆柱形的中心顶柱，该中心顶柱与上方的定位顶柱固定连接在一起，其下端向下延伸到生油气装置主体的内腔中。固定夹持组件还包括上压套和上压环，在中心顶柱的外侧套设有环形的上压套，该上压套的上端与定位顶柱相抵。在上压套的下方设置有套设在中心顶柱之外的上压环。在该上压环的下端设置有第一密封组件，该第一密封组件位于中心顶柱与生油气装置主体之间。在中心顶柱的内部形成与生油气装置主体的内腔相连通的连通通道，该通道与插入到中心顶柱中的上接头相连通。

作为可选方案，生油气装置还包括第一密封组件和第二密封组件；第一密封组件设置在上压环的下端面处，且位于中心顶柱和生油气装置主体的侧壁之间；第二密封组件设置在内顶杆和生油气装置主体的侧壁之间；外活塞杆运动时挤压第一密封组件和第二密封组件以实现生油气装置主体与中心顶柱之间以及生油气装置主体与内顶杆之间的密封。

具体的，生油气装置还包括第一密封组件和第二密封组件；第一密封组件设置在上压环的下端面处，且位于中心顶柱和生油气装置主体的侧壁之间；第二密封组件设置在内顶杆和生油气装置主体的侧壁之间；外活塞杆运动时挤压第一密封组件和第二密封组件以实现生油气装置主体与中心顶柱之间以及生油气装置主体与内顶杆之间的密封。

在外活塞杆向上移动时，外主杆和下压环一起向上移动。由此，下压环和上压环一起夹持它们之间的第一密封组件、样品套和第二密封组件，并给它们施加纵向方向上的压力。此时，第一密封组件径向膨胀而与生油气装置主体和中心顶柱紧密配合，第二密封组件径向膨胀而与生油气装置主体和内顶杆紧密配合。由此来实现生油气装置主体的密封。也就是说，可通过外活塞杆的移动而实现生油气装置主体的上下两端的密封。

根据示例性的实施方式，生油气装置在容纳岩石样品的样品套上下还设置有第一密封组件和第二密封组件，使装置在高温高压下具有较好的密封性能，有利于模拟地层生油气过程，更有利于模拟不同类型烃源岩在不同温度、压力、不同流体介质和无机矿物等条件下的生油气能力。

作为可选方案，生油气装置主体的腔体中设有样品套，样品套为环形，用于包围岩石样品的外周；第一密封组件包括从下向上依次设置的第一密封环、第二密封环和第三密封环；第一密封环的下端面设有第一楔形开口，样品套的上端面设有与第一楔形开口相配合的第一楔入部；第三密封环的上端面设有第二楔形开口，上压环的下端面设有与第二楔形开口相配合的第二楔入部；第二密封环为石墨密封环；第二密封组件包括从上向下依次设置的第四密封环、第五密封环和第六密封环；第四密封环的上端面设有第三楔形开口，样品套的下端面设有与第三楔形开口相配合的第三楔入部；第六密封环的下端面设有第四楔形开口，下压环的上端面设有与第四楔形开口相配合的第四楔入部；第五密封环为石墨密封环。

具体的，生油气装置主体的内腔中套设有样品套，样品套构造为能周向上包围岩石样品，样品套的一端与第一密封组件相接合，样品套的另一端与第二密封组件相接合，以支撑在第一密封组件和第二密封组件之间。

第一密封组件、样品套和第二密封组件具有大体上一致的内径。在实验结束之后，便于能够方便地得到完整的样品。

第一密封组件包括由下到上依次设置的第一密封环、第二密封环和第三密封环，第二密封环为石墨密封环。第一密封环的下端处构造有朝向下方的第一开口。相应地，在样品套的上端处设置有向上延伸的第一楔入部，该第一楔入部具有大体上呈三角形的截面形状。在外活塞杆向上移动时，第一楔入部能插入到第一开口内，并将第一开口撑开。由此，可使第一密封环径向膨胀，以实现密封。类似地，第三密封环的上端处构造有朝向上方的第二开口。相应地，在外活塞杆向上移动时下压环推动生油气装置向上移动，上压环的下端处设置有向下延伸的相应的第二楔入部，通过反作用力，向下将第二开口撑开，可使第一密封环径向膨胀，实现生油气装置的上端的密封。

第二密封组件包括由上到下依次设置的第四密封环、第五密封环和第六密封环，第五密封环为石墨密封环。第四密封环的上端处构造有朝向上方的第三开口。相应地，在样品套的下端处设置有向下延伸的第三楔入部。第六密封环的下端处构造有朝向下方的第四开口。相应地，下压环的上端处设置有向上延伸的相应的第四楔入部。实现生油气装置主体的下端的密封。

作为可选方案，生油气装置主体的侧壁与下压环之间设有固定环，固定环与生油气装置主体可拆卸连接；固定环的上端面至少部分与下压环的环形凸缘的下端面重叠。

作为可选方案，样品套的外壁上设有沿轴向方向贯穿样品套的流通槽，样品套的侧壁上设有沿径向方向贯穿样品套的导流孔；生油气装置主体的侧壁上部和下部分别设置有上接头和下接头；中心顶柱内设有连通通道，连通通道与生油气装置主体的腔体相连通，上接头插入中心顶柱内且与连通通道连通；下接头与生油气装置主体的腔体相连通；样品套包括多个缩径部分和多个封闭部分，缩径部分和封闭部分沿纵向方向交替设置，缩径部分和生油气装置主体之间设有间隙，且缩径部分上设有导流孔；封闭部分的外侧与生油气装置主体密封连接；流通槽将每个缩径部分和生油气装置主体之间的间隙连通，且流通槽与下接头连通。

具体的，样品套设置在生油气装置主体的内腔中，样品套构造为能在周向上包围岩石样品，装入有岩石样品的情况下，外活塞杆可与液压油缸配合而向上移动下压环至插入生油气装置主体内，以对生油气装置主体进行两端的密封。内活塞杆可与液压油缸配合而向上移动至插入生油气装置主体内，并移动内顶杆至能与中心顶柱一起沿纵向方向夹持该岩石样品，并给岩石样品施加预期的压力。一方面，这大幅降低了生油气装置的高度，有利于生油气装置的广泛应用。另一方面，这有利于简化对生油气装置的操作，使得使用者可以通过更为简化的操作过程来使用生油气装置。

在生油气装置主体的侧壁的上部设置有连通到内腔的上接头以及下部设置有连通到内腔的下接头，下接头构造为能用于将流体注入到生油气装置的内腔中。上接头连接在中心顶柱上，并连通到生油气装置主体的内腔中。上接头主要用于排出生油气装置主体的内腔中的流体。下接头固定在生油气装置主体的侧壁下部，并连通到生油气装置主体的内腔中，向生油气装置主体的内腔中灌注流体。

样品套括沿径向方向贯穿该样品套的导流孔。流体(例如，气体和水体)可通过设置在生油气装置主体的侧壁下部处的下接头注入到样品套和生油气装置主体之间，然后再通过导流孔进入到样品套内侧，并注入到岩石样品的空隙空间中。导流孔的设置能使流体更容易、更快地注入到岩石样品的空隙空间中。这对于实验的顺利进行来说非常重要。

样品套包括多个外径较小的缩径部分，以及多个外径较大的封闭部分。这些缩径部分和封闭部分在纵向方向上交替设置。在样品套装入到生油气装置主体内时，封闭部分与生油气装置主体的内壁相贴合，缩径部分与生油气装置主体的内壁间隔开而形成间隙。在样品套的外侧设置有沿纵向方向贯穿样品套的流通槽，流通槽能将各个缩径部分与生油气装置主体之间的间隙连通在一起，使得这些间隙均与下接头相连通。由此，在流体通过下接头而进入到生油气装置主体的内腔中时，流体能通过流通槽而进入到各个间隙中，并通过各个缩径部分上的导流孔而注入到岩石样品的间隙空间中。这种设置非常有利于将流体均匀而快速地注入到岩石样品的间隙空间中。

此外，在生油气装置主体的侧壁上还设置有沿径向方向延伸到该侧壁内的测温接头。该测温接头用于使温度控制器能检测到生油气装置主体内的温度。

另外，生油气装置还包括包围生油气装置主体的加热器。加热器例如为箱式电热炉。生油气装置还包括温度控制器，温度控制器构造为能检测生油气装置主体内的温度，并根据所检测到的温度来控制加热器的工作状态，以使生油气装置内的温度能够保持为升油气过程所需的温度。

此外，生油气装置还包括连通到生油气装置主体内的生油压力传感器。通过生油压力传感器能够检测生油气装置主体内的压力。使用者可根据所检测到的压力调整将生油气装置主体内的压力。

本发明还提供一种烃源岩生油气热解设备，包括：上述的生油气装置；流体注入装置，流体注入装置与生油气装置连接，流体注入装置向生油气装置注入流体；收集装置，收集装置与生油气装置连接，收集装置收集从生油气装置流出的流体；油气分离装置，油气分离装置与收集装置连接，油气分离装置将收集装置收集的流体进行油气分离。

具体的，烃源岩生油气热解设备包括生油气装置、流体注入装置、油气收集装置和油气分离装置，注入装置用于向生油气装置注入不同高压流体介质；油气收集装置用于收集来自于生油气装置的流体；油气分离装置用于实时在线分离、收集与检测不同演化阶段的重质油、轻烃与烃气产物，获得不同成熟度的生油量、排出油量与滞留油量以及残余有机碳和热解氢指数、镜质体反射率等地化参数；从而更加精细、准确、快速评价烃源岩对常规油气藏与非常规油气藏有效性。

作为可选方案，流体注入装置包括流体注入阀、贮存器和流体计量泵，贮存器分别与流体注入阀和流体计量泵连接，流体注入阀与生油气装置主体连接；收集装置包括收集容器，收集容器与生油气装置主体连接；油气分离装置包括重烃分离器、轻烃分离器和储气器，重烃分离器与收集容器连接，接收来自收集容器的流体，轻烃分离器与重烃分离器连接，接收来自重烃分离器的轻烃和气体，储气器与轻烃分离器，接收来自轻烃分离器的气体。

具体的，流体注入装置包括依次连接的流体注入阀、贮存器和流体计量泵。流体注入阀通过管线连通至生油气装置主体的下接头处。由此，可通过流体计量泵将贮存器中的流体介质(例如纯水、盐水或地层水等)提供至生油气装置主体的下接头处，并由此注入到生油气装置的内腔中。此外，在流体注入阀与生油气装置主体下接头之间还可依次设置注入压力传感器和注入气动阀。

收集装置包括收集容器。收集容器的内部设置有活塞，该活塞可在收集容器的内部密封式滑动。活塞将收集容器的内腔分为上腔体和下腔体。该上腔体通过管线而连通到生油气装置主体的上接头处。在收集容器的上腔体与上接头之间的管线上依次设置有收集阀、收集气动阀。由此，生油气装置内的流体能通过上接头排入到收集容器的上腔体内。收集容器的下腔体与收集计量泵相连通。通过排收集计量泵向该下腔体内注入辅助流体。

优选地，收集装置还包括收集控温机构。收集控温机构包括包围收集容器的收集加热器(例如加热炉)，以及收集温度控制器，该收集温度控制器可用于检测收集容器中的温度，并相应地控制收集加热器来将收集容器中的温度保持为实验所需的温度。通过设置收集控温机构有利于模拟地层温度，并由此能使得设备的实验过程更加接近地层中的实际过程。这对于得到更为准确的实验结果来说非常重要。

优选地，收集装置还包括压力传感器，该压力传感器通过收集阀而连通至收集容器的上腔体，以用于测量该上腔体中的压力。

另外，收集装置还可包括用于检测活塞板位移的位移传感器。该位移传感器可内置在排烃计量泵中，也可独立地设置。通过该位移传感器可以确定活塞板的位置，并由此来计算得到收集容器的上腔体当前的容积。

分离装置包括重烃分离器和轻烃分离器。重烃分离器通过管线和收集阀连通到收集容器，以接收分离来自于收集容器的上腔体的流体。

重油分离器包括重油控温机构，该控温机构构造为能调节重油分离器及其内部空间的温度，将该温度保持为能将排入到重烃分离器中的流体中的重质油和水烃保留在重油分离器中，而将轻烃和气分离出去。控温机构控制冷热阱的温度。

轻烃分离器通过管线和收集阀连通到重油分离器，以接收分离来自于重油分离器的轻烃和气。轻烃分离器包括控温机构，该控温机构构造为能调节轻烃分离器及其内部空间的温度，将该温度保持为能将排入到轻烃分离器中的轻烃保留在分离器中，而将气体分离出去。控温机构控制低温冷阱的温度。

另外，收集装置还包括储气器。该储气器可通过管线和储气阀连接到轻烃分离器，接收轻烃分离器的气体。

收集装置还包括气体自动定量收集器。气体自动定量收集器通过气体收集电磁阀的管线而连接到储气阀。由此，气体自动定量收集器可通过设置有储气阀和气体收集电磁阀的管线而连通到气体自动定量收集器。这里应理解的是，可设置与储气器相连的驱气泵。通过驱气泵可将储气器中的气体驱动至气体自动定量收集器中。还设置有与气体自动定量收集器相连的气体收集压力传感器。

此外，收集装置还包括气相色谱仪，该气相色谱仪通过设置有气体检测阀的管线而连接到气体自动定量收集器。由此，气相色谱仪可接收来自于气体自动定量收集器的气体，并分析该气体的组成。

此外，收集装置还可包括真空泵。该真空泵通过设置有真空电磁阀的管线而连接到注入气动阀。还可通过反驱电磁阀而连接到轻烃分离器与储气阀之间。真空泵可用于对整个设备进行抽真空。上述连接关系有利于提高抽真空的效率。

此外，设备还包括从注入气动阀处连接到外部环境中的管线，在该管线上设置有放空阀。

实施例

图1示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的连接结构图。图2示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的内顶杆与下压环的连接结构局部放大图。图3示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的第一密封组件的连接结构局部放大图。图4示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的第二密封组件的连接结构局部放大图。图5示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的样品套的结构示意图。图6示出了根据本发明的一个实施例的生油气装置的样品套的端部视图。

结合图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，该一种生油气装置10，包括：固定框架101；生油气装置主体110，连接于固定框架101，生油气装置主体110具有用于放置岩石样品的腔体；加压装置，设于生油气装置主体110的下方，包括内活塞杆121、外活塞杆120和液压油缸122，液压油缸122设于固定框架101上，内活塞杆121的一端设置在液压油缸122内且与液压油缸122滑动配合，内活塞杆121的另一端从下方插入生油气装置主体110的腔体内，以对岩石样品加压，外活塞杆120套设在内活塞杆121外部，外活塞杆120的下端设置在液压油缸122内且与液压油缸122滑动配合，外活塞杆120的上端从下方密封腔体；固定夹持组件，包括中心顶柱105，中心顶柱105的一端连接于固定框架101，另一端延伸至生油气装置主体110的腔体内以夹持岩石样品115。

其中，内活塞杆包括内主杆123和内顶杆117；内顶杆117的一端与内主杆123连接，另一端从下方插入生油气装置主体110的腔体内，以对岩石样品加压；内顶杆117包括内顶杆主体117A和设于内顶杆主体117A的上端的外侧凸缘117B。

其中，外活塞杆120包括外主杆124和下压环119；外主杆124为环状，套设在内主杆123外部且与内主杆123固定连接，外主杆124的下端设置在液压油缸122内且与液压油缸122滑动配合；下压环119设于外活塞杆120的顶部且套设于内顶杆117外部，包括环形的下压环主体119A和设置在下压环主体119A的上端的径向向外延伸的下压环外侧凸缘119B，下压环外侧凸缘119B延伸至生油气装置主体110的腔体内且从下方密封腔体，下压环主体119A的上端面至少部分地与内顶杆117的外侧凸缘117B的下端面相重叠。

其中，固定夹持组件还包括定位顶柱102、上压套104和上压环107；定位顶柱102的一端设置在固定框架101上，定位顶柱102的另一端与中心顶柱105固定连接；上压套104套设于中心顶柱105的上部，且上压套104的上端抵靠于定位顶柱102的下端面；上压环107套设于中心顶柱105的下部，上压环107的上端面与上压套104的下端面抵靠，下端面延伸至生油气装置主体110的腔体内。

其中，生油气装置10还包括第一密封组件130和第二密封组件140；第一密封组件130设置在上压环107的下端面处，且位于中心顶柱105和生油气装置主体110的侧壁之间；第二密封组件140设置在内顶杆117和生油气装置主体110的侧壁之间；外活塞杆120运动时挤压第一密封组件130和第二密封组件140以实现生油气装置主体110与中心顶柱105之间以及生油气装置主体110与内顶杆117之间的密封。

其中，生油气装置主体110的腔体中设有样品套150，样品套150为环形，用于包围岩石样品的外周；第一密封组件130包括从下向上依次设置的第一密封环131、第二密封环132和第三密封环133；第一密封环131的下端面设有第一楔形开口131A，样品套150的上端面设有与第一楔形开口131A相配合的第一楔入部154；第三密封环133的上端面设有第二楔形开口133A，上压环107的下端面设有与第二楔形开口133A相配合的第二楔入部；第二密封环132为石墨密封环；第二密封组件140包括从上向下依次设置的第四密封环141、第五密封环142和第六密封环143；第四密封环141的上端面设有第三楔形开口141A，样品套150的下端面设有与第三楔形开口相配合的第三楔入部155；第六密封环143的下端面设有第四楔形开口143A，下压环119的上端面设有与第四楔形开口143A相配合的第四楔入部；第五密封环142为石墨密封环。

其中，生油气装置主体110的侧壁与下压环119之间设有固定环118，固定环118与生油气装置主体110可拆卸连接；固定环118的上端面至少部分与下压环119的环形凸缘119B的下端面重叠。

其中，样品套150的外壁上设有沿轴向方向贯穿样品套150的流通槽156，样品套150的侧壁上设有沿径向方向贯穿样品套150的导流孔153；生油气装置主体110的侧壁上部和下部分别设置有上接头106和下接头114；中心顶柱105内设有连通通道109，连通通道109与生油气装置主体110的腔体相连通，上接头106插入中心顶柱105内且与连通通道109连通；下接头114与生油气装置主体110的腔体相连通；样品套包括多个缩径部分152和多个封闭部分151，缩径部分152和封闭部分151沿纵向方向交替设置，缩径部分152和生油气装置主体110之间设有间隙，且缩径部分152上设有导流孔153；封闭部分151的外侧与生油气装置主体110密封连接；流通槽156将每个缩径部分152和生油气装置主体110之间的间隙连通，且流通槽156与下接头114连通。

实施例二

图7示出了根据本发明的一个实施例的烃源岩生油气热解设备的连接结构图。

如图7所示，该烃源岩生油气热解设备，包括：上述的生油气装置10；流体注入装置20，流体注入装置20与生油气装置10连接，流体注入装置20向生油气装置10注入流体；收集装置30，收集装置30与生油气装置10连接，收集装置30收集从生油气装置10流出的流体；油气分离装置40，油气分离装置40与收集装置30连接，油气分离装置40将收集装置30收集的流体进行油气分离。

其中，流体注入装置20包括流体注入阀202、贮存器203和流体计量泵205，贮存器203分别与流体注入阀202和流体计量泵205连接，流体注入阀202与生油气装置主体110连接；收集装置30包括收集容器306，收集容器306与生油气装置主体110连接；油气分离装置40包括重烃分离器402、轻烃分离器407和储气器412，重烃分离器402与收集容器306连接，接收来自收集容器306的流体，轻烃分离器407与重烃分离器402连接，接收来自重烃分离器402的轻烃和气体，储气器412与轻烃分离器407，接收来自轻烃分离器407的气体。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种生油气装置（10），其特征在于，包括：

固定框架（101）；

生油气装置主体（110），连接于所述固定框架（101），所述生油气装置主体（110）具有用于放置岩石样品的腔体；所述生油气装置主体（110）的腔体中设有样品套（150），所述样品套（150）为环形，用于包围所述岩石样品的外周；所述样品套（150）的外壁上设有沿轴向方向贯穿所述样品套（150）的流通槽（156），所述样品套（150）的侧壁上设有沿径向方向贯穿所述样品套（150）的导流孔（153）；

加压装置，设于所述生油气装置主体（110）的下方，包括内活塞杆（121）、外活塞杆（120）和液压油缸（122），所述液压油缸（122）设于所述固定框架（101）上，所述内活塞杆（121）的一端设置在所述液压油缸（122）内且与所述液压油缸（122）滑动配合，所述内活塞杆（121）的另一端从下方插入所述生油气装置主体（110）的腔体内，以对所述岩石样品加压；所述外活塞杆（120）套设在所述内活塞杆（121）外部，所述外活塞杆（120）的下端设置在所述液压油缸（122）内且与所述液压油缸（122）滑动配合；

固定夹持组件，包括中心顶柱（105），所述中心顶柱（105）的一端连接于所述固定框架（101），另一端延伸至所述生油气装置主体（110）的腔体内以夹持所述岩石样品；

其中，所述生油气装置主体（110）的侧壁上部和下部分别设置有上接头（106）和下接头（114）；

所述中心顶柱（105）内设有连通通道（109），所述连通通道（109）与所述生油气装置主体（110）的腔体相连通，所述上接头（106）插入所述中心顶柱（105）内且与所述连通通道（109）连通；

所述下接头（114）与所述生油气装置主体（110）的腔体相连通；

所述样品套包括多个缩径部分和多个封闭部分，所述缩径部分和所述封闭部分沿纵向方向交替设置，所述缩径部分和所述生油气装置主体（110）之间设有间隙，且所述缩径部分上设有所述导流孔；所述封闭部分的外侧与所述生油气装置主体（110）密封连接；所述流通槽将每个缩径部分和所述生油气装置主体（110）之间的间隙连通，且所述流通槽与所述下接头连通。

2.根据权利要求1所述的生油气装置（10），其特征在于，所述内活塞杆包括内主杆（123）和内顶杆（117）；所述内顶杆（117）的一端与所述内主杆（123）连接，另一端从下方插入所述生油气装置主体（110）的腔体内，以对所述岩石样品加压；所述内顶杆（117）包括内顶杆主体（117A）和设于所述内顶杆主体（117A）的上端的外侧凸缘（117B）。

3.根据权利要求2所述的生油气装置（10），其特征在于，所述外活塞杆（120）包括外主杆（124）和下压环（119）；

所述外主杆（124）为环状，套设在所述内主杆（123）外部且与所述内主杆（123）固定连接，所述外主杆（124）的下端设置在所述液压油缸（122）内且与所述液压油缸（122）滑动配合；

所述下压环（119）设于所述外活塞杆（120）的顶部且套设于所述内顶杆（117）外部，包括环形的下压环主体（119A）和设置在所述下压环主体（119A）的上端的径向向外延伸的环形凸缘（119B），所述环形凸缘（119B）延伸至所述生油气装置主体（110）的腔体内且从下方密封所述腔体，所述下压环主体（119A）的上端面至少部分地与所述内顶杆（117）的所述外侧凸缘（117B）的下端面相重叠。

4.根据权利要求3所述的生油气装置（10），其特征在于，所述固定夹持组件还包括定位顶柱（102）、上压套（104）和上压环（107）；

所述定位顶柱（102）的一端设置在所述固定框架（101）上，所述定位顶柱（102）的另一端与所述中心顶柱（105）固定连接；

所述上压套（104）套设于所述中心顶柱（105）的上部，且所述上压套（104）的上端抵靠于所述定位顶柱（102）的下端面；

所述上压环（107）套设于所述中心顶柱（105）的下部，所述上压环（107）的上端面与所述上压套（104）的下端面抵靠，下端面延伸至所述生油气装置主体（110）的腔体内。

5.根据权利要求4所述的生油气装置（10），其特征在于，所述生油气装置（10）还包括第一密封组件（130）和第二密封组件（140）；所述第一密封组件（130）设置在所述上压环（107）的下端面处，且位于所述中心顶柱（105）和所述生油气装置主体（110）的侧壁之间；所述第二密封组件（140）设置在所述内顶杆（117）和所述生油气装置主体（110）的侧壁之间；所述外活塞杆（120）运动时挤压所述第一密封组件（130）和第二密封组件（140）以实现所述生油气装置主体（110）与所述中心顶柱（105）之间以及所述生油气装置主体（110）与所述内顶杆（117）之间的密封。

6.根据权利要求5所述的生油气装置（10），其特征在于，所述第一密封组件（130）包括从下向上依次设置的第一密封环（131）、第二密封环（132）和第三密封环（133）；所述第一密封环（131）的下端面设有第一楔形开口，所述样品套（150）的上端面设有与所述第一楔形开口相配合的第一楔入部；所述第三密封环（133）的上端面设有第二楔形开口，所述上压环（107）的下端面设有与所述第二楔形开口相配合的第二楔入部；所述第二密封环（132）为石墨密封环；

所述第二密封组件（140）包括从上向下依次设置的第四密封环（141）、第五密封环（142）和第六密封环（143）；所述第四密封环（141）的上端面设有第三楔形开口，所述样品套（150）的下端面设有与所述第三楔形开口相配合的第三楔入部；所述第六密封环（143）的下端面设有第四楔形开口，所述下压环（119）的上端面设有与所述第四楔形开口相配合的第四楔入部；所述第五密封环（142）为石墨密封环。

7.根据权利要求6所述的生油气装置（10），其特征在于，所述生油气装置主体（110）的侧壁与所述下压环（119）之间设有固定环（118），所述固定环（118）与所述生油气装置主体（110）可拆卸连接；

所述固定环（118）的上端面至少部分与所述下压环（119）的环形凸缘（119B）的下端面重叠。

8.一种烃源岩生油气热解设备，其特征在于，包括：

权利要求1-7中任一项所述的生油气装置（10）；

流体注入装置（20），所述流体注入装置（20）与所述生油气装置（10）连接，所述流体注入装置（20）向所述生油气装置（10）注入流体；

收集装置（30），所述收集装置（30）与所述生油气装置（10）连接，所述收集装置（30）收集从所述生油气装置（10）流出的流体；

油气分离装置（40），所述油气分离装置（40）与所述收集装置（30）连接，所述油气分离装置（40）将所述收集装置（30）收集的流体进行油气分离。

9.根据权利要求8所述的烃源岩生油气热解设备，其特征在于，

所述流体注入装置（20）包括流体注入阀（202）、贮存器（203）和流体计量泵（205），所述贮存器（203）分别与所述流体注入阀（202）和流体计量泵（205）连接，所述流体注入阀（202）与所述生油气装置主体（110）连接；

所述收集装置（30）包括收集容器（306），收集容器（306）与所述生油气装置主体（110）连接；

所述油气分离装置（40）包括重烃分离器（402）、轻烃分离器（407）和储气器（412），所述重烃分离器（402）与所述收集容器（306）连接，接收来自所述收集容器（306）的流体，所述轻烃分离器（407）与所述重烃分离器（402）连接，接收来自所述重烃分离器（402）的轻烃和气体，所述储气器（412）与轻烃分离器（407），接收来自轻烃分离器（407）的气体。

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