CN114441735A - 一种烃源岩生烃釜液压传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种烃源岩生烃釜液压传动装置，包括加热炉，所述加热炉内设置有生烃釜，所述生烃釜内设置岩石样品并模拟地层压力；连接所述生烃釜的静岩压力传动机构，所述静岩压力传动机构为所述生烃釜内的岩石样品提供静岩压力；连接所述生烃釜的密封压力传动机构，所述密封压力传动机构为所述生烃釜提供密封压力；以及液压系统，所述液压系统为所述静岩压力传动机构和密封压力传动机构提供液压动力。本发明能够更加精确控制生烃釜内的压力，保证长时间、稳定地将静岩压力直接施加到生烃釜中的岩心上，升压、恒压和降压多段控制微控泵，模拟地层抬升与沉降过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种烃源岩生烃釜液压传动装置，属于石油天然气地质实验研究领域。
背景技术
在油气勘探开发对油气资源的评价与计算，烃源岩生烃模拟实验已是一项十分重要的工作，生烃模拟设备是在实验室中用于模拟岩石样品于地层中产生油气类物质的过程，生烃釜液压传动装置是生油气模拟设备的模拟地层压力的关键。
现有技术中，中国实用新型专利(CN01264260.6)公开了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，它由液压装置、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；加热装置包括一中频电源、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。本实用新型自动化程度高、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，是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。
中国发明专利(CN201210183283.9)公开了一种基于盆地演化史的热压生排烃模拟实验装置和方法，包括生烃系统和排烃收集系统，所述生烃系统和排烃收集系统通过多通道组合阀连接。所述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。该发明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。
上述发明的存在不足：发明的装置都包括分别设置在岩石样品的上下两端处的液压油缸机构。通过两个油缸活塞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。实验过程中因长时间加热，温度通过油缸顶杆传导至使上下油缸内产生油温过热膨胀导致压力的异常波动，使得实验结果不准确。发明内容都未提及精确控制生烃釜内的压力。另外，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。因此，目前有条件使用现有的生烃设备的公司或单位非常有限。以上的不足非常不利于本领域的研究发展，因此，需要一种能够广泛适用的生烃釜液压传动装置解决现有技术的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种烃源岩生烃釜液压传动装置，能够更加精确控制生烃釜内的压力，保证长时间、稳定地将静岩压力直接施加到生烃釜中的岩心上，升压、恒压和降压多段控制微控泵，模拟地层抬升与沉降过程。
本发明提出了一种烃源岩生烃釜液压传动装置，包括：
加热炉，所述加热炉内设置有生烃釜，所述生烃釜内设置岩石样品并模拟地层压力；
连接所述生烃釜的静岩压力传动机构，所述静岩压力传动机构为所述生烃釜内的岩石样品提供静岩压力；
连接所述生烃釜的密封压力传动机构，所述密封压力传动机构为所述生烃釜提供密封压力；以及
液压系统，所述液压系统为所述静岩压力传动机构和密封压力传动机构提供液压动力。
本发明的进一步改进在于，所述静岩压力传动机构包括向所述岩石样品提供压力的第一油缸，所述第一油缸通过压力控制机构连接所述液压系统。
本发明的进一步改进在于，所述第一油缸包括第一活塞，所述第一活塞的端部通过隔热块连接顶杆，所述顶杆的端部通过中心顶柱对所述岩石样品施加压力。
本发明的进一步改进在于，所述第一活塞将所述第一油缸分隔成第一腔体和第二腔体；所述压力控制机构包括连接第一腔体和所述液压系统的第一管线，以及连接第二腔体和所述液压系统的第二管线。
本发明的进一步改进在于，所述第一管线包括连接所述第一腔体的主管线，以及并联连接在所述主管线和所述液压系统之间的第一分支管线和第二分支管线；
所述第一分支管线的一端通过传液阀连接所述液压系统，另一端通过出液阀连接所述主管线；所述传液阀和所述出液阀之间设置有压力微控泵和微控压力控制器。
本发明的进一步改进在于，所述第二分支管线上设置有第一输出压力控制器。
本发明的进一步改进在于，所述加热炉的两侧设置有固定支架，所述固定支架的底部滑动设置有顶板。
本发明的进一步改进在于，所述密封压力传动机构包括连接所述液压系统的第二油缸和第三油缸，所述第二油缸包括连接所述顶板的第二活塞，所述第三油缸包括连接所述顶板的第三活塞；
所述顶板上设置有外压套，所述外压套的上端设置有密封所述生烃釜密封压环。
本发明的进一步改进在于，所述第二活塞将所述第二油缸分隔成第三腔体和第四腔体，所述第三活塞将第三油缸分隔为第五腔体和第六腔体；
所述第三腔体和第五腔体通过第三管线连接所述液压系统；所述第四腔体和所述第六腔体通过第四管线连接所述液压系统。
本发明的进一步改进在于，所述第三管线上设置有第二输出压力控制器。
本发明的进一步改进在于，所述加热炉的底部设置有底板，所述第一油缸、第二油缸和第三油缸均固定在所述底板上。
本发明的进一步改进在于，所述加热炉内设置有空气冷却泵和温度控制器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一种烃源岩生烃釜液压传动装置，能够更加精确控制生烃釜内的压力，保证长时间、稳定地将静岩压力直接施加到生烃釜中的岩心上，升压、恒压和降压多段控制微控泵，模拟地层抬升与沉降过程；顶板机构能够加大散热面积，大幅度降低了油缸温度，有效减缓了在模拟实验过程中因长时间加热至使油缸内油温的过热膨胀导致压力的波动和油缸内密封件的老化，保护了油缸的使用寿命；所述油缸均设置在生烃模拟设备的下部，大幅降低设备的整体高度，能适用于高度较低的实验室。冷却空气泵在生烃动力学实验或实验结束时对加热炉内的生烃釜快速降温，同时降低生烃釜的热传导，保护液压传动装置；同时快速降温过程也有助于生烃动力学实验，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。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的烃源岩生烃釜液压传动装置的结构示意图。
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绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、加热炉，2、静岩压力传动机构，3、密封压力传动机构，4、液压系统，10、生烃釜，11、岩石样品，12、顶板，13、底板，14、固定支架，15、空气冷却泵，16、温度控制器，20、第一油缸，21、第一活塞，22、隔热块，23、顶杆，24、中心顶柱，25、第一腔体，26、第二腔体，30、第二油缸，31、第三油缸，32、第二活塞，33、第三活塞，34、第三腔体，35、第四腔体，36、第五腔体，37、第六腔体，38、密封压环，41、第一管线，42、第二管线，43、第三管线，44、第四管线，45、主管线，46、第一分支管线，47、第二分支管线，48、传液阀，49、出液阀，50、压力微控泵，51、微控压力控制器，52、第一输出压力控制器，53、第二输出压力控制器。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种烃源岩生烃釜液压传动装置，包括加热炉1，所述加热炉1能够控制器内部的温度，使其内部的温度保持在一定范围内。所述加热炉1内设置生烃釜10，所述生烃釜10内设置烃源岩的岩石样品11并模拟地层压力。所述生烃釜10的下端连接静岩压力传动机构2，静岩压力传动机构2为所述生烃釜10内的岩石样品11提供静岩压力；生烃釜10的下部的侧壁上设置有密封压力传动机构3，密封压力传动机构3为所述生烃釜10提供密封压力。本实施例所述的烃源岩生烃釜液压传动装置还包括液压系统4，所述液压系统4为所述静岩压力传动机构2和密封压力传动机构3提供液压动力。
其中，在根据本实施例所述装置中，所述静岩压力传动机构2上通过隔热装置连接生烃釜10的岩石样品11，避免岩石样品11在试验过程中产生的热量传递给静岩压力传动机构2；密封压力传动机构3上通过隔热装置或/和导热装置连接生烃釜10。在试验过程中，岩石样品11受到压力而产生的热量不会传递到静岩压力传动机构2上，避免缸内油温的过热膨胀导致压力的波动造成试验结果不准确，同时避免油缸内密封件的老化，保护了油缸的使用寿命。此外，所述加热炉1能够控制实验温度，实现实验过程中长时间密封压力恒定。
在一个实施例中，静岩压力传动机构2包括第一油缸20，第一油缸20设置在生烃釜10和加热炉1的下方。第一油缸20通过压力控制机构连接所述液压系统4，通过压力控制机构能够控制液压系统4内的油液进入到第一油缸20内，从而控制第一油缸20对岩石样品11施加的压力。
在一个实施例中，第一油缸20包括缸体和第一活塞21，第一活塞21包括活塞块和活塞杆。活塞块能够在缸体内滑动，活塞杆向上伸出并连接所述生烃釜10并为岩石样品11提供压力。在本实施例中，第一活塞21的上端设置有隔热块22，隔热块22连接顶杆23，顶杆23通过中心顶柱24对岩石样品11施加压力。
在根据本实施例所述装置中，第一活塞21通过隔热块22、顶杆23和中心顶柱24对岩石样品11施加压力，隔热块22能够优选为陶瓷隔热块22，其能够对岩石样品11和第一活塞21之间隔热，避免岩石样品11的热量传递到第一油缸20内造成油液的热缩胀现象，对测量结果造成影响。
在一个实施例中，所述第一活塞21的活塞块将第一油缸20的缸体分隔成下部的第一腔体25和上部的第二腔体26。所述压力控制机构包括连接第一腔体25和所述液压系统4的第一管线41，以及连接第二腔体26和所述液压系统4的第二管线42。
液压系统4内的油液通过第一管线41进出第一油缸20的第一腔体25，筒第二管线42进出第一油缸20的第二腔体26。当油液通过第一管线41进入到第一腔体25时，第二腔体26内的油液通过第二管线42回流到液压系统4内，第一活塞21向上移动并提高施加的压力。当油液通过第二管线42进入到第二腔体26时，第一腔体25内的油液通过第一管线41回流到液压系统4内，第一活塞21向下移动并减小施加的压力。
在一个实施例中，第一管线41包括连接所述第一腔体25的主管线45，以及并联连接在所述主管线45和所述液压系统4之间的第一分支管线46和第二分支管线47。液压系统4一侧的两个端口分别连接第一分支管线46和第二分支管线47，第一分支管线46和第二分支管线47的另一端汇合并连通所述主管线45。
在本实施例中，所述第一分支管线46的一端通过传液阀48连接所述液压系统4，另一端通过出液阀49连接所述主管线45；所述传液阀48和所述出液阀49之间设置有压力微控泵50和微控压力控制器51。
在一个优选的实施例中，所述第二分支管线47上设置有第一输出压力控制器52。
当所述液压系统4施加静岩压力后，打开传液阀48、出液阀49由微控压力控制器51对静岩压力进行精确控制，通过计算机连续升压、恒压和降压多段程序控制，模拟地层抬升与沉降过程。
在一个实施例中，所述加热炉1的两侧设置有固定支架14，所述固定支架14的底部滑动设置有顶板12。顶板12上通过滑动套滑动连接固定支架14，并且，顶板12能够在密封压力传动机构3的作用下上下移动。顶板12的中部设置有通孔，第一活塞21穿过通孔并连接生烃釜10。
在一个实施例中，所述密封压力传动机构3包括第二油缸30和第三油缸31，其中第二油缸30和第三油缸31设置在第一油缸20的两侧，并且第二油缸30和第三油缸31连接所述顶板12。第二油缸30和第三油缸31通过管线连接液压系统4，液压系统4为第一油缸20和第二油缸30伸缩提供油液。
顶板12的中部设置有外压套，外压套为筒形的结构，设置在顶板12中部的通孔的边缘上，并且包覆在第一活塞21或顶杆23的外部，其上端延伸到生烃釜10的位置并设置有密封所述生烃釜10的密封压环38。优选地，所述密封压力传动机构3还可以包括其他油缸，如第四油缸、第五油缸等，与第二油缸30和第三油缸31共同作用在顶板12上。
顶板12能够加大散热面积，大幅度降低了油缸温度，有效减缓了在模拟实验过程中因长时间加热至使油缸内油温的过热膨胀导致压力的波动和油缸内密封件的老化，保护了油缸的使用寿命，同时具有在实验过程中长时间密封压力恒定的特点。
在根据本实施例所述装置工作过程中，所述第二油缸30和第三油缸31通过伸缩带动顶板12移动，顶板12移动带动外压套以及外压套上端的密封压环38作用在生烃釜10上，从而控制密封效果。
优选地，顶板12的中间具有呈向上T形的截面筒状，内部与隔热块22、顶杆23滑动配合，外部通过外压套与生烃釜10内的密封压环38相抵。顶板12向上移动时带动密封压环38使得设置在生烃釜10内的密封组件变形，对生烃釜10进行密封。
在一个实施例中，所述第二活塞32将所述第二油缸30分隔成第三腔体34和第四腔体35，所述第三活塞33将第三油缸31分隔为第五腔体36和第六腔体37。所述第三腔体34和第五腔体36通过第三管线43连接所述液压系统4；所述第四腔体35和所述第六腔体37通过第四管线44连接所述液压系统4。
第三管线43连接第二油缸30和第三油缸31的一端设置成两条支路，同样，第三管线43连接第二油缸30和第三油缸31的一端也设置成两条支路；液压系统4的油液通过第三管线43进入到第三腔体34和第五腔体36的过程是同步进行的，通过第四管线44进入到第四腔体35和第六腔体37的过程也是同步进行的。
在一个实施例中，所述第三管线43上设置有第二输出压力控制器53。
在一个优选的实施例中，所述加热炉1的底部设置有底板13，所述第一油缸20、第二油缸30和第三油缸31均固定在所述底板13上。在本实施例中，第一油缸20、第二油缸30和第三油缸31均设置在生烃釜10的下部，大幅降低设备的整体高度，并且对环境的要求小得多，能适用于高度较低的实验室。
在一个优选的实施例中，第二活塞32和第三活塞33的上端均设置有隔热块22，降低顶板12与油缸顶柱之间热传导。
在一个优选的实施例中，所述加热炉1内设置有空气冷却泵15和温度控制器16。所述加热炉1通过温度控制器16对生烃釜10加热控制，所述冷却空气泵通过温度控制器16对加热炉1内的生烃釜10降温控制，降低生烃釜10的热传导，保护液压传动装置。
冷却空气泵15用于生烃动力学实验或实验结束时对加热炉内的生烃釜10快速降温，同时降低生烃釜10的热传导，保护液压传动装置；同时快速降温过程也有助于生烃动力学实验。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，包括：
加热炉(1)，所述加热炉(1)内设置有生烃釜(10)，所述生烃釜(10)内设置岩石样品(11)并模拟地层压力；
连接所述生烃釜(10)的静岩压力传动机构(2)，所述静岩压力传动机构(2)为所述生烃釜(10)内的岩石样品(11)提供静岩压力；
连接所述生烃釜(10)的密封压力传动机构(3)，所述密封压力传动机构(3)为所述生烃釜(10)提供密封压力；以及
液压系统(4)，所述液压系统(4)为所述静岩压力传动机构(2)和密封压力传动机构(3)提供液压动力。
2.根据权利要求1所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述静岩压力传动机构(2)包括向所述岩石样品(11)提供压力的第一油缸(20)，所述第一油缸(20)通过压力控制机构连接所述液压系统(4)。
3.根据权利要求2所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第一油缸(20)包括第一活塞(21)，所述第一活塞(21)的端部通过隔热块(22)连接顶杆(23)，所述顶杆(23)的端部通过中心顶柱(24)对所述岩石样品(11)施加压力。
4.根据权利要求3所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第一活塞(21)将所述第一油缸(20)分隔成第一腔体(25)和第二腔体(26)；所述压力控制机构包括连接第一腔体(25)和所述液压系统(4)的第一管线(41)，以及连接第二腔体(26)和所述液压系统(4)的第二管线(42)。
5.根据权利要求4所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第一管线(41)包括连接所述第一腔体(25)的主管线(45)，以及并联连接在所述主管线(45)和所述液压系统(4)之间的第一分支管线(46)和第二分支管线(47)；
所述第一分支管线(46)的一端通过传液阀(48)连接所述液压系统(4)，另一端通过出液阀(49)连接所述主管线(45)；所述传液阀(48)和所述出液阀(49)之间设置有压力微控泵(50)和微控压力控制器(51)。
6.根据权利要求5所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第二分支管线(47)上设置有第一输出压力控制器(52)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述加热炉(1)的两侧设置有固定支架(14)，所述固定支架(14)的下部滑动设置有顶板(12)。
8.根据权利要求7所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述密封压力传动机构(3)包括连接所述液压系统(4)的第二油缸(30)和第三油缸(31)，所述第二油缸(30)包括连接所述顶板(12)的第二活塞(32)，所述第三油缸(31)包括连接所述顶板(12)的第三活塞(33)；
所述顶板(12)上设置有外压套，所述外压套的上端设置有密封所述生烃釜(10)密封压环(38)。
9.根据权利要求8所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第二活塞(32)将所述第二油缸(30)分隔成第三腔体(34)和第四腔体(35)，所述第三活塞(33)将第三油缸(31)分隔为第五腔体(36)和第六腔体(37)；
所述第三腔体(34)和第五腔体(36)通过第三管线(43)连接所述液压系统(4)；所述第四腔体(35)和所述第六腔体(37)通过第四管线(44)连接所述液压系统(4)。
10.根据权利要求9所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述第三管线(43)上设置有第二输出压力控制器(53)。
11.根据权利要求10所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述加热炉(1)的底部设置有底板(13)，所述第一油缸(20)、第二油缸(30)和第三油缸(31)均固定在所述底板(13)上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的烃源岩生烃釜液压传动装置，其特征在于，所述加热炉(1)内设置有空气冷却泵(15)和温度控制器(16)。
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