專利名稱：半開放體系巖石加熱模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種石油、地質、礦業領域在實驗室進行巖石加熱模擬的實驗設備， 尤其涉及一種半開放體系巖石加熱模擬裝置。
背景技術：
地層巖石中的有機質在經受一定溫度壓力的條件下可以產生烴類，有機質的結構也會發生相應的變化，因此，加熱模擬實驗就成為研究烴源巖生烴的有效手段。目前對頁巖氣的研究成為熱點，加熱模擬實驗可以反映有機質結構與泥頁巖儲層物性的變化，進而研究頁巖的儲氣機制。現有的模擬實驗設備按照體系可以分為開放體系、半開放體系和封閉體系。封閉體系與開放體系目前應用較廣，但其只能對反應溫度進行控制。半開放體系最接近地質實際條件，烴類突破一定壓力即可排出，符合“幕式排烴”的特點，但是，半開放體系要同時控制反應釜內的溫度和壓力，由于出口壓力控制較困難，所以半開放體系較難實現， 目前還沒有成型的半開放體系熱模擬裝置。有鑒于此，本發明人憑借多年的相關設計和制造經驗，提出一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，以克服現有技術的缺陷。
發明內容
本發明的目的在于提供一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，能夠模擬地質條件下有機質“幕式排烴”的過程；實驗過程中可進行程序升溫，對升溫過程進行控制；可對反應釜出口壓力進行控制，結合實驗目的同時控制反應釜內溫度和壓力的情況，模擬烴源巖實際的生烴條件，并可以同步對產物進行色譜分析。本發明的目的是這樣實現的，一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，該加熱模擬裝置包括一反應釜，該反應釜內放置有實驗樣品，該反應釜設置在一密封的恒溫箱內，所述反應釜上設有一控制恒溫箱加熱的溫度控制器；一個三通閥的進口由一穿過恒溫箱的管路導通于反應釜內部；該三通閥的第二開口連接一壓力傳感器，該三通閥的第三開口連接至一回壓閥的進口，該回壓閥的出口順序連接有色譜儀、冷阱液態產物收集器和氣態產物收集器；所述回壓閥進口與出口由一調壓泵的預設壓力控制導通。在本發明的一較佳實施方式中，所述三通閥上設有一控制其進口開閉的針閥。在本發明的一較佳實施方式中，所述調壓泵為能設定程序的調壓泵，調壓泵的預設壓力根據實驗要求由程序設定。在本發明的一較佳實施方式中，所述回壓閥包括有密封連接的上、下閥體，上閥體設有調壓腔，該調壓腔由一調壓口與調壓泵連接；下閥體上對應所述調壓腔設有一中心孔， 該中心孔底部設有一第三通道，該第三通道為回壓閥的出口 ；所述中心孔內設有一能開閉第三通道的閥芯，在所述上、下閥體之間對應所述調壓腔和中心孔設有一金屬膜片，所述閥芯的上部密封連接于該金屬膜片；所述中心孔的側壁設有第一通道，該第一通道為回壓閥的進口 ；在所述下閥體內還設有一導通于第一通道與金屬膜片下表面的第二通道。
在本發明的一較佳實施方式中，所述閥芯的底端設有密封墊。在本發明的一較佳實施方式中，所述實驗樣品為巖心。
在本發明的一較佳實施方式中，所述反應釜為合金反應釜。在本發明的一較佳實施方式中，所述壓力傳感器為數字式壓力傳感器。由上所述，本發明的半開放體系巖石加熱模擬裝置，在反應釜出口設置了回壓閥， 由調壓泵的預設壓力控制回壓閥進口與出口的導通，當反應釜內壓力高于設定壓力值時， 回壓閥進口與出口導通，烴類會排出；當反應釜內壓力降低后，回壓閥的進口與出口關閉， 使反應釜出口封閉，反應釜內繼續反應并使內部壓力上升；當反應釜內壓力再次高于設定壓力值時，回壓閥進口與出口導通，再次使烴類排出；如此循環，以模擬地質條件下有機質 “幕式排烴”的過程；同時，在回壓閥出口連接有色譜儀，可以同步對產物進行色譜分析。
以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中圖1 為本發明半開放體系巖石加熱模擬裝置的結構示意圖。圖2 為本發明半開放體系巖石加熱模擬裝置中調壓閥的結構示意圖。圖3 為實驗溫度和壓力隨時間變化的示意圖。圖4 為實驗結果氣體產量示意圖。
具體實施例方式為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發明提出一種半開放體系巖石加熱模擬裝置100， 該加熱模擬裝置100包括一反應釜1，反應釜1為合金反應釜，其容積為50ml，可以承受 800°C溫度和70MI^壓力；該反應釜1內放置有實驗樣品，所述實驗樣品為巖心，以觀察泥頁巖生烴過程中儲層物性變化；該反應釜1設置在一密封的恒溫箱2內，所述恒溫箱2可以保持室溫到800°C范圍的恒溫，所述反應釜1上設有一控制恒溫箱2加熱的數字式溫度控制器3，可以實現程序升溫；一個三通閥4的進口 41由一穿過恒溫箱的管路導通于反應釜1內部；該三通閥4的第二開口 42連接一壓力傳感器5，壓力傳感器5為數字式壓力傳感器，可以顯示壓力，該三通閥4的第三開口 43連接至一回壓閥6的進口，所述三通閥5上設有一控制其進口開閉的針閥44 ；該回壓閥6的出口順序連接有色譜儀8、冷阱液態產物收集器9 和氣態產物收集器10，氣態產物收集器10可以采用排水取氣裝置；所述回壓閥6進口與出口由一調壓泵7的預設壓力控制導通。在本實施方式中，所述調壓泵7為能設定程序的調壓泵，調壓泵的預設壓力根據實驗要求由程序設定，即預設壓力可以根據實驗需要，在不同的時間段設置不同的壓力值。實驗時將巖石樣品放入反應釜1中，通過調壓泵7設定回壓閥6的壓力值；設定恒溫箱2的升溫程序。回壓閥6的壓力值和恒溫箱2的升溫程序可以按照表1所示內容設定 (但并不以此表為限，可根據需要更改)；打開三通閥4開始實驗，當反應釜1內壓力高于設定壓力值時，回壓閥6進口與出口導通，烴類會排出；當反應釜1內壓力降低后，回壓閥6的進口與出口關閉，使反應釜出口封閉，反應釜1內繼續反應并使內部壓力上升；當反應釜 1內壓力再次高于設定壓力值時，回壓閥6進口與出口又導通，再次使烴類排出；如此循環， 以模擬地質條件下有機質“幕式排烴”的過程；排出的烴類產物，經過色譜儀8進行分析，冷阱液態產物收集器9與氣態產物收集器10分別收集液態產物和氣態產物并定量分析。表1
時間(h)012345678910溫度("C )330390390390450450500560500500450壓力(MPa)10131313151516. 518. 516. 516. 515進一步，如圖2所示，在本實施方式中，所述回壓閥6包括有密封連接的上閥體61、 下閥體62，上閥體設有調壓腔611，該調壓腔611由一調壓口 612與調壓泵7連接；下閥體 62上對應所述調壓腔611設有一中心孔621，該中心孔621底部設有一第三通道622，該第三通道622為回壓閥6的出口 ；所述中心孔621內設有一能開閉第三通道622的閥芯63， 在所述上、下閥體61、62之間對應所述調壓腔611和中心孔621設有一金屬膜片64，所述閥芯63的上部密封連接于該金屬膜片64，所述閥芯63的底端設有密封墊65，以便能夠更緊密地封堵第三通道622 ；所述中心孔621的側壁設有第一通道623，該第一通道623為回壓閥的進口 ；在所述下閥體62內還設有一導通于第一通道623與金屬膜片64下表面的第二通道擬4。在使用時，回壓閥6的第一通道623與三通閥4的第三開口 43連接，回壓閥6的第三通道622順序連接有色譜儀8、冷阱液態產物收集器9和氣態產物收集器10 ；回壓閥6 的調壓口 612與調壓泵7連接；設定調壓泵的調壓程序以設定預設壓力；當回壓閥6的進口壓力低于設定壓力時，由金屬膜片64的作用驅使閥芯63底部將第三通道(即回壓閥出口)封閉，此時，回壓閥進口和出口不導通。回壓閥6的進口壓力逐漸升高，并通過第二通道6M作用在金屬膜片64下表面，當回壓閥6的進口壓力大于設定壓力時，作用在金屬膜片64下表面的壓力大于其上表面的壓力，金屬膜片64在壓力差的作用下向上移動，同時帶動閥芯63上移，此時，閥芯底部將第三通道打開，氣體由第一通道623經過中心孔621、第三通道622流出。當回壓閥6的進口壓力逐漸降低并低于設定壓力時，金屬膜片64在壓力差的作用下向下移動，同時帶動閥芯63下移，閥芯又將第三通
權利要求
1.一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于該加熱模擬裝置包括一反應釜， 該反應釜內放置有實驗樣品，該反應釜設置在一密封的恒溫箱內，所述反應釜上設有一控制恒溫箱加熱的溫度控制器；一個三通閥的進口由一穿過恒溫箱的管路導通于反應釜內部；該三通閥的第二開口連接一壓力傳感器，該三通閥的第三開口連接至一回壓閥的進口， 該回壓閥的出口順序連接有色譜儀、冷阱液態產物收集器和氣態產物收集器；所述回壓閥進口與出口由一調壓泵的預設壓力控制導通。
2.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述三通閥上設有一控制其進口開閉的針閥。
3.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述調壓泵為能設定程序的調壓泵，調壓泵的預設壓力根據實驗要求由程序設定。
4.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述回壓閥包括有密封連接的上、下閥體，上閥體設有調壓腔，該調壓腔由一調壓口與調壓泵連接；下閥體上對應所述調壓腔設有一中心孔，該中心孔底部設有一第三通道，該第三通道為回壓閥的出口 ；所述中心孔內設有一能開閉第三通道的閥芯，在所述上、下閥體之間對應所述調壓腔和中心孔設有一金屬膜片，所述閥芯的上部密封連接于該金屬膜片；所述中心孔的側壁設有第一通道，該第一通道為回壓閥的進口 ；在所述下閥體內還設有一導通于第一通道與金屬膜片下表面的第二通道。
5.如權利要求4所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述閥芯的底端設有密封墊。
6.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述實驗樣品為巖心。
7.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述反應釜為合金反應釜。
8.如權利要求1所述的半開放體系巖石加熱模擬裝置，其特征在于所述壓力傳感器為數字式壓力傳感器。
全文摘要
本發明為一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，該裝置包括一反應釜，反應釜內放置有實驗樣品，反應釜設置在一密封的恒溫箱內，反應釜上設有一控制恒溫箱加熱的溫度控制器；一個三通閥的進口由一穿過恒溫箱的管路導通于反應釜內部；三通閥的第二開口連接一壓力傳感器，三通閥的第三開口連接至一回壓閥的進口，回壓閥的出口順序連接有色譜儀、冷阱液態產物收集器和氣態產物收集器；回壓閥進口與出口由一調壓泵的預設壓力控制導通。該裝置可模擬地質條件下有機質“幕式排烴”的過程；實驗過程中可進行程序升溫和升溫控制；可對出口壓力進行控制，同時控制反應釜內溫度和壓力的情況，模擬烴源巖實際的生烴條件，并同步對產物進行色譜分析。
文檔編號G01N25/00GK102323287SQ20111013866
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者張水昌, 柳少波, 田華 申請人:中國石油天然氣股份有限公司