CN117189068A - 一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，包括注入装置，所述注入装置包括氮气罐和第一压缩机，所述第一压缩机的进口端通过连通管与氮气罐的出口端相连接，以及，超临界流体发生装置、反应装置和分离检测装置，所述超临界流体发生装置与氮气罐通过连通管并联于第一压缩机的进口端，所述反应装置的进口端与第一压缩机出口端相连接，用于原油原位制氢，所述分离检测装置与反应装置的出口端相连接，检测反应产物。本发明通过将超临界流体与原油原位制氢相结合，以提高深层油藏原位制氢的效率，并且在此过程中也探究了超深层油藏制氢的所需条件及其反应机理。
Description
技术领域
本发明涉及石油实验装置技术领域，特别是一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置。
背景技术
中国拥有丰富的稠油资源，但由于其复杂的物理和化学性质，使得开采难度大并且效率低。然而，稠油火驱制氢这种原位制氢技术的出现，改变了这一现状。这种技术利用了火驱的基础原理，将蒸汽注入原油中，通过地层中超稠油的氧化裂解以及水裂解等反应，产生氢气和其他可燃气体。同时，利用特殊的油藏地层条件，可以将火驱过程中生成的CO2储存起来，从而进一步降低能源使用过程中的碳排放。这种技术的优点在于，它具有高能源利用率，低碳排放，低制氢成本以及高综合效益等优势。
目前的原油原位制氢实验，更多的是向深层油藏注入空气点燃，其中的稠油在高温高压的环境下会与水发生反应产生氢气，但制氢的效率往往不高。超临界流体具有较低的黏度和较高的扩散性以及优异的传质性能。它们可以快速扩散到固体颗粒或更大分子中，促进反应速率和效率。并且超临界水具有可逆性，即在适当的温度和压力条件下，它们可以通过调整参数恢复到原始液态或气态状态，而不会引起质量损失或污染。这种可逆性使超临界流体在绿色化学和环境保护方面具有潜在的优势。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
本发明要解决的技术问题是如何提高深层油藏原位制氢的效率的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其包括注入装置，所述注入装置包括氮气罐和第一压缩机，所述第一压缩机的进口端通过连通管与氮气罐的出口端相连接，以及，
超临界流体发生装置、反应装置和分离检测装置，所述超临界流体发生装置与氮气罐通过连通管并联于第一压缩机的进口端，所述反应装置的进口端与第一压缩机出口端相连接，用于原油原位制氢，所述分离检测装置与反应装置的出口端相连接，检测反应产物。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述超临界流体发生装置包括水蒸气发生器、第二压缩机和高温反应釜，所述水蒸气发生器的出口端与第二压缩机的进口端相连接，所述第二压缩机的出口端和高温反应釜的进口端相连接，所述高温反应釜的出口端分别与第一压缩机的进口端和第二压缩机的另一进口端相连接，所述高温反应釜的出口端与第二压缩机的进口端之间设置有第一阀门，所述高温反应釜的出口端设置有第二阀门，所述氮气罐的出口端设置有第三阀门，所述第一压缩机的进口端设置有第四阀门，根据高温反应釜中的流体是否达到实验所需的压力与温度状态来开关第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门，以控制高温反应釜中流体的的走向。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述反应装置包括反应器底座、螺柱、反应器缸体、反应器封盖和测温测压构件，所述反应器底座的进口端与第一压缩机的出口端相连接，所述反应器缸体通过螺柱设置于所述反应器底座的上部，所述反应器封盖设置于所述反应器缸体的顶部，所述测温测压构件设置于所述反应器缸体上，监测反应器缸体内的温度和压力，提高实验的安全性。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述分离检测装置包括冷凝器、气液分离器、气体分析仪器和计算机，所述冷凝器的进口端和反应装置的出口端相连通，所述气液分离器的进口端和冷凝器的出口端相连通，所述气体分析仪器的一端和气液分离器的出口端相连接，所述气体分析仪器的另一端和计算机相连接，对分离出的气体进行检测。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述反应器底座的进口端和反应器封盖的出口端均设置有螺纹接口，以增加反应装置与第一压缩机和冷凝器连接的可靠性，避免其发生脱落。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述反应装置与冷凝器之间设置有压力表和减压阀，压力表对反应装置产生的气体的压力进行检测，并经减压阀进行减压，以便于气体进入到冷凝器内。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述水蒸气发生器与第二压缩机之间设置有节流阀，以便于控制水蒸气的流量。
作为本发明所述利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的一种优选方案，其中：所述第一压缩机与反应装置之间设置有单向阀和流量表，单向阀防止了进入到反应装置内的流体出现逆流，流量表对进入到反应装置内的流体进检测。
本发明有益效果为：通过将超临界流体与原油原位制氢相结合，以提高深层油藏原位制氢的效率，并且在此过程中也探究了超深层油藏制氢的所需条件及其反应机理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置的整体结构示意图。
图2为利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置中反应装置的结构示意图。
图中：100、注入装置；101、氮气罐；102、第一压缩机；103、单向阀；104、流量表；200、超临界流体发生装置；201、水蒸气发生器；202、节流阀；203、第二压缩机；204、高温反应釜；a、第一阀门；b、第二阀门；c、第三阀门；d、第四阀门；300、反应装置；301、反应器底座；302、螺柱；303、反应器缸体；304、反应器封盖；305、测温测压构件；400、分离检测装置；401、压力表；402、减压阀；403、冷凝器；404、气液分离器；405、气体分析仪器；406、计算机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
参照图1和图2，本实施例提供了一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，包括注入装置100，注入装置100包括氮气罐101和第一压缩机102，第一压缩机102的进口端通过连通管与氮气罐101的出口端相连接，以及，
超临界流体发生装置200、反应装置300和分离检测装置400，超临界流体发生装置200与氮气罐101通过连通管并联于第一压缩机102的进口端，反应装置300的进口端与第一压缩机102出口端相连接，用于原油原位制氢，分离检测装置400与反应装置300的出口端相连接，检测反应产物。
注入装置100由氮气罐101和第一压缩机102构成，在第一压缩机102的进口端安装有连通管，连通管的另一端与氮气罐101的出口端相连接，第一压缩机102对氮气罐101中的氮气加压对反应装置300进行实验前的吹扫，以使得反应器的内部处于高压氮气环境，并在实验完成后对装置内残余气体进行吹扫，超临界流体发生装置200通过连通管和第一压缩机102的进口端相连通，以使得超临界流体发生装置200和氮气罐101并联与第一压缩机102的进口端并联，反应装置300的进口端通过连通管和第一压缩机102出口端相连通，对超临界流体进行加压后输入到反应装置300中。
具体的，超临界流体发生装置200包括水蒸气发生器201、第二压缩机203和高温反应釜204，水蒸气发生器201的出口端与第二压缩机203的进口端相连接，第二压缩机203的出口端和高温反应釜204的进口端相连接，高温反应釜204的出口端分别与第一压缩机102的进口端和第二压缩机203的另一进口端相连接，高温反应釜204的出口端与第二压缩机203的进口端之间设置有第一阀门a，高温反应釜204的出口端设置有第二阀门b，氮气罐101的出口端设置有第三阀门c，第一压缩机102的进口端设置有第四阀门d。
水蒸气发生器201的出口端通过连通管和第二压缩机203的进口端相连通，以对水蒸气发生器201产生的水蒸气进行加压，第二压缩机203的出口端通过连通管和高温反应釜204的进口端相连接，将加压后的水蒸气输送至高温反应釜204，高温反应釜204的出口端通过连通管分别与第一压缩机102的进口端和第二压缩机203的另一进口端相连接，水蒸气发生器201提供的水蒸气在第二压缩机203和高温反应釜204的不停循环加压升温下转变为超临界水，随后通过第一压缩机102加压后注入到反应装置300内制取氢气，以实现对超深层油藏注入超临界流体制取氢气的实验室模拟，并探究了超深层油藏制氢的所需条件及其反应机理，以便应用于实际生产的产出，在高温反应釜204的出口端与第二压缩机203的进口端之间安装有第一阀门a，高温反应釜204的出口端安装有第二阀门b，氮气罐101的出口端安装有第三阀门c，第一压缩机102的进口端安装有第四阀门d，以便于根据高温反应釜204中的流体是否达到实验所需的压力与温度状态来开关第一阀门a、第二阀门b、第三阀门c和第四阀门d，从而控制高温反应釜204中流体的走向。
反应装置300包括反应器底座301、螺柱302、反应器缸体303、反应器封盖304和测温测压构件305，反应器底座301的进口端与第一压缩机102的出口端相连接，反应器缸体303通过螺柱302设置于反应器底座301的上部，反应器封盖304设置于反应器缸体303的顶部，测温测压构件305设置于反应器缸体303上。
反应装置300包括反应器底座301、螺柱302、反应器缸体303、反应器封盖304和测温测压构件305组成，反应器底座301的进口端通过连通管和第一压缩机102的出口端相连通，反应器缸体303通过螺柱302固定安装在反应器底座301的上部，反应器封盖304通过螺栓固定安装在反应器缸体303的顶部，在反应器缸体303的一侧安装有测温测压构件305，以便于监测反应器缸体303内的温度和压力，提高实验的安全性。
分离检测装置400包括冷凝器403、气液分离器404、气体分析仪器405和计算机406，冷凝器403的进口端和反应装置300的出口端相连通，气液分离器404的进口端和冷凝器403的出口端相连通，气体分析仪器405的一端和气液分离器404的出口端相连接，气体分析仪器405的另一端和计算机406相连接。
分离检测装置400由冷凝器403、气液分离器404、气体分析仪器405和计算机406构成，冷凝器403的进口端通过连通管和反应器封盖304的出口端相连通，气液分离器404的进口端通过连通管和冷凝器403的出口端相连通，气液分离器404的出口端通过连通管和气体分析仪器405进口端相连接，气体分析仪器405的另一端连接有计算机406，气体分析仪器405和计算机406相配合对分离出的气体进行检测。
进一步的，反应器底座301的进口端和反应器封盖304的出口端均设置有螺纹接口，以增加反应装置300与第一压缩机102和冷凝器403连接的可靠性，避免其发生脱落；在反应装置300与冷凝器403之间安装有压力表401和减压阀402，压力表401对反应装置300产生的气体的压力进行检测，并经减压阀402进行减压，以便于气体进入到冷凝器403内；在水蒸气发生器201与第二压缩机203之间安装有节流阀202，以便于控制水蒸气的流量；在第一压缩机102与反应装置300之间安装有单向阀103和流量表104，单向阀103防止了进入到反应装置300内的流体出现逆流，流量表104对进入到反应装置300内的流体进检测。
在实验之前，实验人员需在反应装置300的反应器缸体303的底部加入钢丝网防止油砂落入底座中的通气孔中，随后将油砂填入反应器缸体303内；当填入油砂后需在油砂上层覆盖一个铁丝网，防止油砂被上升气流带走；待油砂装填完毕，关闭第一阀门a和第二阀门b，开启第三阀门c和第四阀门d，接着开启氮气罐101，使氮气通过第一压缩机102加压后对反应器进行吹扫，保证反应器内部气体环境的干净以及保持反应器内部处于高压氮气环境；
待氮气罐101的氮气对反应器吹扫结束后，关闭第三阀门c、第四阀门d和氮气罐101，打开第一阀门a和第二阀门b，水蒸气发生器201提供的水蒸气在第二压缩机203和高温反应釜204的不停循环加压升温下直至转变为超临界水，需要说明的是可通过观察高温反应釜204上的压力和温度检测器来判断水蒸气是否处于超临界状态，此时关闭第一阀门a，打开第四阀门d，高温反应釜204内的超临界水进入到反应装置300的反应器内，超临界水与反应器内的油砂发生反应产生氢气等其他气体，其中超临界水也会在反应器内自发进行水裂解反应产生氢气，从而提高深层油藏原位制氢的效率；反应器内的超临界水和产生的氢气等气体离开反应器，经过减压阀402的减压后进入冷凝器403内，在冷凝器403中进行降温冷凝；随后这些气液混合产物进入气液分离器404内，进行气液分离，同时计算机406也能通过气体分析仪器405对分离出的气体进行检测；
实验结束之后，关闭第二阀门b，打开第三阀门c，开启氮气罐101，氮气通过第一压缩机102加压后对反应器进行吹扫，防止反应器内可燃气或有毒气体的存留影响实验器械与实验人员的安全；并且在实验中产生的氢气与二氧化碳等气体会溶解于超临界水中，实验后对超临界水进行处理，将氢气提取，而对实验产生中溶解于超临界水的温室气体和有毒气体进行处理，避免对环境造成破坏。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：包括注入装置(100)，所述注入装置(100)包括氮气罐(101)和第一压缩机(102)，所述第一压缩机(102)的进口端通过连通管与氮气罐(101)的出口端相连接，以及，
超临界流体发生装置(200)、反应装置(300)和分离检测装置(400)，所述超临界流体发生装置(200)与氮气罐(101)通过连通管并联于第一压缩机(102)的进口端，所述反应装置(300)的进口端与第一压缩机(102)出口端相连接，用于原油原位制氢，所述分离检测装置(400)与反应装置(300)的出口端相连接，检测反应产物。
2.如权利要求1所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述超临界流体发生装置(200)包括水蒸气发生器(201)、第二压缩机(203)和高温反应釜(204)，所述水蒸气发生器(201)的出口端与第二压缩机(203)的进口端相连接，所述第二压缩机(203)的出口端和高温反应釜(204)的进口端相连接，所述高温反应釜(204)的出口端分别与第一压缩机(102)的进口端和第二压缩机(203)的另一进口端相连接，所述高温反应釜(204)的出口端与第二压缩机(203)的进口端之间设置有第一阀门(a)，所述高温反应釜(204)的出口端设置有第二阀门(b)，所述氮气罐(101)的出口端设置有第三阀门(c)，所述第一压缩机(102)的进口端设置有第四阀门(d)。
3.如权利要求1所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述反应装置(300)包括反应器底座(301)、螺柱(302)、反应器缸体(303)、反应器封盖(304)和测温测压构件(305)，所述反应器底座(301)的进口端与第一压缩机(102)的出口端相连接，所述反应器缸体(303)通过螺柱(302)设置于所述反应器底座(301)的上部，所述反应器封盖(304)设置于所述反应器缸体(303)的顶部，所述测温测压构件(305)设置于所述反应器缸体(303)上。
4.如权利要求1所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述分离检测装置(400)包括冷凝器(403)、气液分离器(404)、气体分析仪器(405)和计算机(406)，所述冷凝器(403)的进口端和反应装置(300)的出口端相连通，所述气液分离器(404)的进口端和冷凝器(403)的出口端相连通，所述气体分析仪器(405)的一端和气液分离器(404)的出口端相连接，所述气体分析仪器(405)的另一端和计算机(406)相连接。
5.如权利要求3所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述反应器底座(301)的进口端和反应器封盖(304)的出口端均设置有螺纹接口。
6.如权利要求4所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述反应装置(300)与冷凝器(403)之间设置有压力表(401)和减压阀(402)。
7.如权利要求2所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述水蒸气发生器(201)与第二压缩机(203)之间设置有节流阀(202)。
8.如权利要求1所述的利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置，其特征在于：所述第一压缩机(102)与反应装置(300)之间设置有单向阀(103)和流量表(104)。
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| CN202311127336.XA CN117189068A (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置 |
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|---|---|---|---|
| CN202311127336.XA CN117189068A (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置 |
Publications (1)
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| CN117189068A true CN117189068A (zh) | 2023-12-08 |
Family
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| CN202311127336.XA Pending CN117189068A (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种利用超临界流体进行油藏原位制氢的实验装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117823112A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-05 | 太原理工大学 | 一种原位煤体超临界水气化制氢异层开采方法及装置 |
-
2023
- 2023-09-04 CN CN202311127336.XA patent/CN117189068A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117823112A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-05 | 太原理工大学 | 一种原位煤体超临界水气化制氢异层开采方法及装置 |
| CN117823112B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-30 | 太原理工大学 | 一种原位煤体超临界水气化制氢异层开采方法及装置 |
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