CN206684084U - 一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统，涉及油气开采技术领域。该模拟实验系统包括：电源、控制系统、反应装置、采集计量装置以及冷凝装置，控制系统与电源电连接；反应装置包括反应装置本体，设置于反应装置本体内部的反应容器，以及设置于反应容器本体内部的微波加热装置；控制系统电连接有触摸屏，触摸屏设置于反应装置本体，触摸屏与微波加热装置电连接；反应容器的两端分别与采集计量装置连通，采集计量装置与冷凝装置连接，其操作方便，可以开展不同微波加热功率、加热时间、微波吸收剂加入量、最终温度对油页岩产出量和页岩油油品质量的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统。
背景技术
油页岩与油砂、煤层气一样，属非常规油气资源，仅依靠钻井和抽吸技术并不能使页岩油采出，需通过加热的方式将油页岩中与基质矿物紧密结合在一起的固态有机质(即干酪根)转换成页岩油后产出。目前，开采油页岩的方式分为露天开采和地下原位开采两种。露天开采通常包括露天开矿和地面低温干馏加热两部分，虽然技术相当成熟，但是会产生大量的“三废”，对环境造成极大的污染。地下原位开采是指对油页岩储层直接在地下高温加热，将油页岩中的固体干酪根转换为页岩油，再将页岩油从地下开采出来的方法。油页岩地下原位开采可以避免干馏时产生的环境污染，是一种相对经济而又环保的页岩油制取技术。
目前全世界范围内油页岩原位开采方法可达十几种，以壳牌公司 ICP技术、埃克森美孚公司ExxonMobil技术和雪佛龙公司Crush技术为代表的原位开采技术虽然对环境的影响小，但是加热速度慢，能量利用率低，成本较高。而微波加热具有加热速度快，体积式加热的特点，正好可以弥补其他技术的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统，操作方便，可以利用该实验系统开展不同微波加热功率、加热时间、微波吸收剂加入量、最终温度对油页岩产出量和页岩油油品质量的影响。
本实用新型的实施例是这样实现的：
一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统，其包括：电源、控制系统、反应装置、采集计量装置以及冷凝装置，控制系统与电源电连接。
反应装置包括反应装置本体，设置于反应装置本体内部的反应容器，以及设置于反应容器本体内部的微波加热装置。
控制系统电连接有触摸屏，触摸屏设置于反应装置本体，触摸屏与微波加热装置电连接。
反应容器的两端分别与采集计量装置连通，采集计量装置与冷凝装置连接。
在本实用新型较佳的实施例中，上述采集计量装置包括用于收集油气的第一油气瓶、第二油气瓶，收集气体的集气袋，以及称量第一油气瓶重量的第一电子天平，和称量第二油气瓶重量的第二电子天平，第一油气瓶与第二油气瓶分别与反应容器的两端连通，集气袋与第一油气瓶连通，冷凝装置包括环绕于第一油气瓶的第一冷凝循环管和与环绕于第二油气瓶外的第二冷凝循环管，第一冷凝循环管和第二冷凝循环管通过冷凝循环器连通。
在本实用新型较佳的实施例中，上述反应容器包括可拆卸连接的反应容器本体与盖体，反应容器本体与反应装置本体连接，第一油气瓶通过盖体与反应容器本体连通。
在本实用新型较佳的实施例中，上述反应容器设置有用于测量反应容器内部温度的热电偶，热电偶外套接有热电偶护管。
在本实用新型较佳的实施例中，上述反应容器设置有用于测量反应容器内部压力的压力表。
在本实用新型较佳的实施例中，上述微波加热装置包括波导管，波导管的端面相对于波导管的轴线倾斜。
在本实用新型较佳的实施例中，上述反应容器本体的内壁铺设有保温层。
在本实用新型较佳的实施例中，上述反应容器本体开设有侧门，侧门设置有抗流体结构。
在本实用新型较佳的实施例中，上述抗流体结构包括抗流槽，抗流槽设置于侧门位于反应装置本体内部的一侧，抗流槽为环状。
在本实用新型较佳的实施例中，上述抗流体结构包括橡胶圈，橡胶圈围设于侧门的边缘。
本实用新型实施例的有益效果是：通过电源、控制系统、反应装置、采集计量装置以及冷凝装置的互相配合，控制系统用于控制微波加热功率、微波加热时间、微波加热温度，并可对数据进行监测、储存、修改、删除和导出；采集计量装置用于油页岩干酪根热解产生油气的收集，从而得到不同微波加热功率、加热时间、微波吸收剂加入量、最终温度对油页岩产出量和页岩油油品质量的影响，得到最优的微波加热功率、加热时间等。微波加热装置设置于反应容器本体内部，不仅可以有效加热反应容器，同时有效防治微波泄漏对人体的伤害。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例1提供的地下油页岩开采油气的模拟实验系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1提供的地下油页岩开采油气的模拟实验系统的半剖面结构示意图；
图3为本实用新型实施例1提供的侧门的结构示意图；
图4为本实用新型实施例1提供的波导管的结构示意图。
图标：10-地下油页岩开采油气的模拟实验系统；20-反应装置； 210-反应装置本体；220-空腔；230-侧门；231-抗流体结构；232-抗流槽；233-橡胶圈；240-保温层；250-反应容器；251-反应容器本体； 252-盖体；253-热电偶；254-压力表；260-微波加热装置；261-波导管；262-触摸屏；30-采集计量装置；310-第一油气瓶；320-第二油气瓶；330-集气袋；340-第一电子天平；350-第二电子天平；40-冷凝装置；410-第一冷凝循环管；420-第二冷凝循环管；430-冷凝循环器。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
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定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
请参照图1，本实施例提供一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统10，其包括电源(图未示)，控制系统(图未示)、反应装置20、采集计量装置30以及冷凝装置40。通过该地下油页岩开采油气的模拟实验系统10，可以研究不同微波功率，微波加热时间，强吸收剂浓度，微波加热最终温度对油页岩开采的情况，可以为微波原位开采油页岩提供最优方案。
请一并参阅图1以及图2，反应装置20包括反应装置本体210，反应容器250以及微波加热装置260。
其中，反应装置本体210内设有空腔220，反应容器250设置于空腔220内，反应容器250用于添加油页岩样品，油页岩样品例如可以为开设有含有压裂液的水平缝的油页岩，且压裂液中含有微波强吸收剂，或为含有微波强吸收剂的压裂液与油页岩颗粒的混合物等。微波加热装置260用于加热反应容器250以及加热反应容器250内部添加的油页岩样品，得到干酪根热解生成的油气。
反应装置本体210开设有侧门230，用于方便添加或更换油页岩样品。
优选地，请一并参阅图2以及图3，侧门230设置有抗流体结构 231，可防止微波的泄露，保护操作人员。
具体地，抗流体结构231包括抗流槽232和橡胶圈233，其中，抗流槽232设置于侧门230位于反应装置本体210内部的一侧，优选地，抗流槽232为环状，侧门230通过环状的抗流槽232防止微波从空腔220向外泄露。橡胶圈233围设于侧门230的边缘，橡胶可以吸收微波，橡胶圈233与抗流槽232互相配合，共同防止微波的泄露，保护操作人员。
反应装置本体210的内壁优选设置有保温层240，可减少微波辐射加热样品时产生的热损失。保温层240的材料有多种选择，保温层 240的厚度也有多种设置方式，例如保温层240的厚度5mm、6mm、 10mm等，本领域工作人员可根据实际情况进行设定，均属于本实用新型保护内容，在此不做赘述。
请继续参阅图2，反应容器250包括反应容器本体251与盖体 252。
其中，反应容器本体251与反应装置本体210连接，优选地，反应容器本体251与反应装置本体210可拆卸连接，便于清洗反应容器本体251，可拆卸连接的方式有多种，本领域工作人员可根据实际情况进行设定，在此不做赘述。
反应容器本体251与盖体252可拆卸连接，例如反应容器本体 251与盖体252卡接、铰接等，本实施例中采用铰接，便于将盖体252 从反应容器本体251拆除后，添加样品至反应容器本体251。
具体地，反应容器250设置有用于测量反应容器本体251内部温度的热电偶253，热电偶253外套接有热电偶护管(图未示)，优选地，热电偶护管通过盖体252与反应容器本体251的内部连接，优选地，热电偶253为铠装型，其具有可弯曲、耐高压、热响应时间短和坚固耐用等优点。优选地，热电偶护管与热电偶253的连接处设有密封圈，防止热量从连接处散发，导致测量结果不精准。
反应容器250设置有用于测量反应容器本体251的内部压力的压力表254，压力表254通过盖体252与反应容器本体251连通，用于防止发生采集计量装置30使用时被堵住造成反应容器本体251内部高压的危险情况。
微波辐射加热油页岩样品是在高温条件下进行，因此需要反应容器本体251以及盖体252的材料需要耐高温。优选地，反应容器本体 251以及盖体252的材料为石英玻璃，石英玻璃不仅可耐高温1200℃，而且还能使微波能量几乎无损耗穿过，从而提高微波加热效率。
请一并参阅图2以及图4，微波加热装置260设置于空腔220内并位于反应容器250靠近地面的一端。其中，微波加热装置260包括波导管261，本实施例中，优选地，波导管261的两端的端面为斜面，即波导管261的端面相对于波导管261的轴线倾斜，此设置方式可引导微波往斜向发射，可使微波在腔体内在各个方面对油页岩样品进行加热。需要说明的是，微波加热装置260中的其余结构以及各部件的连接方式均现有，在此不做赘述。优选地，微波解热装置具有微波控制系统(图未示)，可自动化控制系统操作，微波控制系统与电源电连接。具体地，微波的最大输出功率为1000W，温度和功率均智能可控。
控制系统包括计算机处理装置(图未示)，计算机处理系统用于对数据进行监测、储存、修改、删除和导出。计算机处理系统与电源电连接。
计算机处理装置电连接有触摸屏262，触摸屏262设置于反应装置本体210，触摸屏262与微波控制系统电连接；通过触摸屏262对话窗口，操作简单快捷。
采集计量装置30包括用于收集油气的第一油气瓶310、第二油气瓶320，收集气体的集气袋330，以及称量第一油气瓶310重量的第一电子天平340，和称量第二油气瓶320重量的第二电子天平350，第一油气瓶310与第二油气瓶320分别通过盖体252和反应容器本体251与反应容器250的连通，集气袋330与第一油气瓶310连通。
冷凝装置40的最低温度低达-5℃，冷凝装置40包括环绕于第一油气瓶310的第一冷凝循环管410和环绕于第二油气瓶320外的第二冷凝循环管420，第一冷凝循环管410和第二冷凝循环管420通过冷凝循环器430连通，冷凝效果佳。
地下油页岩开采油气的模拟实验系统10的使用方法为：将页岩油样品添加至反应容器本体251，闭合盖体252，关闭侧门230，通过触摸屏262控制微波加热装置260的工作状态以及微波频率，同时冷凝装置40工作，使排出反应容器250的油气冷凝并分别收集于第一油气瓶310与第二油气瓶320，产生的气体由集气袋330收集，通过第一电子天平340和第二电子天平350称得制备的油气量，同时，热电偶253实时监测反应容器250内的温度，并通过计算机处理装置记录上述得到的数据。在反应期间，压力表254实时监测反应容器 250内的压力，防止发生危险。
综上所述，本实用新型较佳的实施例提供的地下油页岩开采油气的模拟实验系统，操作方便，可以开展不同微波加热功率、加热时间、微波吸收剂加入量以及最终温度对油页岩产出量和页岩油油品质量的影响的实验，有效提高实验效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统，其特征在于，包括：电源、控制系统、反应装置、采集计量装置以及冷凝装置，所述控制系统与所述电源电连接；
所述反应装置包括反应装置本体，设置于所述反应装置本体内部的反应容器，以及设置于所述反应容器本体内部的微波加热装置；
所述控制系统电连接有触摸屏，所述触摸屏设置于所述反应装置本体，所述触摸屏与所述微波加热装置电连接；
所述反应容器的两端分别与采集计量装置连通，所述采集计量装置与所述冷凝装置连接。
2.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述采集计量装置包括用于收集油气的第一油气瓶、第二油气瓶，收集气体的集气袋，以及称量所述第一油气瓶重量的第一电子天平，和称量所述第二油气瓶重量的第二电子天平，所述第一油气瓶与所述第二油气瓶分别与所述反应容器的两端连通，所述集气袋与所述第一油气瓶连通，所述冷凝装置包括环绕于所述第一油气瓶的第一冷凝循环管和与环绕于所述第二油气瓶外的第二冷凝循环管，所述第一冷凝循环管和所述第二冷凝循环管通过冷凝循环器连通。
3.根据权利要求2所述的模拟实验系统，其特征在于，所述反应容器包括可拆卸连接的反应容器本体与盖体，所述反应容器本体与反应装置本体连接，所述第一油气瓶通过所述盖体与所述反应容器本体连通。
4.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述反应容器设置有用于测量所述反应容器内部温度的热电偶，所述热电偶外套接有热电偶护管。
5.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述反应容器设置有用于测量所述反应容器内部压力的压力表。
6.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述微波加热装置包括波导管，所述波导管的端面相对于所述波导管的轴线倾斜。
7.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述反应容器本体的内壁铺设有保温层。
8.根据权利要求1所述的模拟实验系统，其特征在于，所述反应容器本体开设有侧门，所述侧门设置有抗流体结构。
9.根据权利要求8所述的模拟实验系统，其特征在于，所述抗流体结构包括抗流槽，所述抗流槽设置于所述侧门位于所述反应装置本体内部的一侧，所述抗流槽为环状。
10.根据权利要求8所述的模拟实验系统，其特征在于，所述抗流体结构包括橡胶圈，所述橡胶圈围设于所述侧门的边缘。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720382551.8U CN206684084U (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统 |
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| CN201720382551.8U Active CN206684084U (zh) | 2017-04-12 | 2017-04-12 | 一种地下油页岩开采油气的模拟实验系统 |
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| CN (1) | CN206684084U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109115659A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-01 | 西南石油大学 | 一种验证煤层气微波开采可行性的实验方法 |
| CN109115989A (zh) * | 2018-08-02 | 2019-01-01 | 西南石油大学 | 一种验证微波加热开采油页岩可行性的方法 |
| CN115306363A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-08 | 中国石油大学(华东) | 一种用于油页岩高温裂解的超临界二氧化碳驱油实验装置及其实验方法 |
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2017
- 2017-04-12 CN CN201720382551.8U patent/CN206684084U/zh active Active
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| CN115306363A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-08 | 中国石油大学(华东) | 一种用于油页岩高温裂解的超临界二氧化碳驱油实验装置及其实验方法 |
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