專利名稱：半開放體系巖石加熱模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種石油、地質(zhì)、礦業(yè)領(lǐng)域在實驗室進行巖石加熱模擬的實驗設(shè)備， 尤其涉及一種半開放體系巖石加熱模擬裝置。
背景技術(shù)：
地層巖石中的有機質(zhì)在經(jīng)受一定溫度壓力的條件下可以產(chǎn)生烴類，有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應(yīng)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(zhì)結(jié)構(gòu)與泥頁巖儲層物性的變化，進而研究頁巖的儲氣機制?，F(xiàn)有的模擬實驗設(shè)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(yīng)用較廣，但其只能對反應(yīng)溫度進行控制。半開放體系最接近地質(zhì)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(yīng)釜內(nèi)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(xiàn)， 目前還沒有成型的半開放體系熱模擬裝置。有鑒于此，本發(fā)明人憑借多年的相關(guān)設(shè)計和制造經(jīng)驗，提出一種半開放體系巖石加熱模擬裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(zhì)條件下有機質(zhì)“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(yīng)釜出口壓力進行控制，結(jié)合實驗?zāi)康耐瑫r控制反應(yīng)釜內(nèi)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(chǎn)物進行色譜分析。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)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(yīng)釜，該反應(yīng)釜內(nèi)放置有實驗樣品，該反應(yīng)釜設(shè)置在一密封的恒溫箱內(nèi)，所述反應(yīng)釜上設(shè)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(dǎo)通于反應(yīng)釜內(nèi)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(tài)產(chǎn)物收集器和氣態(tài)產(chǎn)物收集器；所述回壓閥進口與出口由一調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力控制導(dǎo)通。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述三通閥上設(shè)有一控制其進口開閉的針閥。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述調(diào)壓泵為能設(shè)定程序的調(diào)壓泵，調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力根據(jù)實驗要求由程序設(shè)定。在本發(fā)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(shè)有調(diào)壓腔，該調(diào)壓腔由一調(diào)壓口與調(diào)壓泵連接；下閥體上對應(yīng)所述調(diào)壓腔設(shè)有一中心孔， 該中心孔底部設(shè)有一第三通道，該第三通道為回壓閥的出口 ；所述中心孔內(nèi)設(shè)有一能開閉第三通道的閥芯，在所述上、下閥體之間對應(yīng)所述調(diào)壓腔和中心孔設(shè)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(cè)壁設(shè)有第一通道，該第一通道為回壓閥的進口 ；在所述下閥體內(nèi)還設(shè)有一導(dǎo)通于第一通道與金屬膜片下表面的第二通道。
在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述閥芯的底端設(shè)有密封墊。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述實驗樣品為巖心。
在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述反應(yīng)釜為合金反應(yīng)釜。在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述壓力傳感器為數(shù)字式壓力傳感器。由上所述，本發(fā)明的半開放體系巖石加熱模擬裝置，在反應(yīng)釜出口設(shè)置了回壓閥， 由調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力控制回壓閥進口與出口的導(dǎo)通，當反應(yīng)釜內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力值時， 回壓閥進口與出口導(dǎo)通，烴類會排出；當反應(yīng)釜內(nèi)壓力降低后，回壓閥的進口與出口關(guān)閉， 使反應(yīng)釜出口封閉，反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)并使內(nèi)部壓力上升；當反應(yīng)釜內(nèi)壓力再次高于設(shè)定壓力值時，回壓閥進口與出口導(dǎo)通，再次使烴類排出；如此循環(huán)，以模擬地質(zhì)條件下有機質(zhì) “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(chǎn)物進行色譜分析。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中圖1 為本發(fā)明半開放體系巖石加熱模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 為本發(fā)明半開放體系巖石加熱模擬裝置中調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)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(jié)果氣體產(chǎn)量示意圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)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(yīng)釜1，反應(yīng)釜1為合金反應(yīng)釜，其容積為50ml，可以承受 800°C溫度和70MI^壓力；該反應(yīng)釜1內(nèi)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(yīng)釜1設(shè)置在一密封的恒溫箱2內(nèi)，所述恒溫箱2可以保持室溫到800°C范圍的恒溫，所述反應(yīng)釜1上設(shè)有一控制恒溫箱2加熱的數(shù)字式溫度控制器3，可以實現(xiàn)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(dǎo)通于反應(yīng)釜1內(nèi)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(shù)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(shè)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(tài)產(chǎn)物收集器9 和氣態(tài)產(chǎn)物收集器10，氣態(tài)產(chǎn)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(diào)壓泵7的預(yù)設(shè)壓力控制導(dǎo)通。在本實施方式中，所述調(diào)壓泵7為能設(shè)定程序的調(diào)壓泵，調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力根據(jù)實驗要求由程序設(shè)定，即預(yù)設(shè)壓力可以根據(jù)實驗需要，在不同的時間段設(shè)置不同的壓力值。實驗時將巖石樣品放入反應(yīng)釜1中，通過調(diào)壓泵7設(shè)定回壓閥6的壓力值；設(shè)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(nèi)容設(shè)定 (但并不以此表為限，可根據(jù)需要更改)；打開三通閥4開始實驗，當反應(yīng)釜1內(nèi)壓力高于設(shè)定壓力值時，回壓閥6進口與出口導(dǎo)通，烴類會排出；當反應(yīng)釜1內(nèi)壓力降低后，回壓閥6的進口與出口關(guān)閉，使反應(yīng)釜出口封閉，反應(yīng)釜1內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)并使內(nèi)部壓力上升；當反應(yīng)釜 1內(nèi)壓力再次高于設(shè)定壓力值時，回壓閥6進口與出口又導(dǎo)通，再次使烴類排出；如此循環(huán)， 以模擬地質(zhì)條件下有機質(zhì)“幕式排烴”的過程；排出的烴類產(chǎn)物，經(jīng)過色譜儀8進行分析，冷阱液態(tài)產(chǎn)物收集器9與氣態(tài)產(chǎn)物收集器10分別收集液態(tài)產(chǎn)物和氣態(tài)產(chǎn)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(shè)有調(diào)壓腔611，該調(diào)壓腔611由一調(diào)壓口 612與調(diào)壓泵7連接；下閥體 62上對應(yīng)所述調(diào)壓腔611設(shè)有一中心孔621，該中心孔621底部設(shè)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(nèi)設(shè)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(yīng)所述調(diào)壓腔611和中心孔621設(shè)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(shè)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(cè)壁設(shè)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(nèi)還設(shè)有一導(dǎo)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(tài)產(chǎn)物收集器9和氣態(tài)產(chǎn)物收集器10 ；回壓閥6 的調(diào)壓口 612與調(diào)壓泵7連接；設(shè)定調(diào)壓泵的調(diào)壓程序以設(shè)定預(yù)設(shè)壓力；當回壓閥6的進口壓力低于設(shè)定壓力時，由金屬膜片64的作用驅(qū)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(dǎo)通?；貕洪y6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(shè)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(jīng)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(shè)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(quán)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(yīng)釜， 該反應(yīng)釜內(nèi)放置有實驗樣品，該反應(yīng)釜設(shè)置在一密封的恒溫箱內(nèi)，所述反應(yīng)釜上設(shè)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(dǎo)通于反應(yīng)釜內(nèi)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(tài)產(chǎn)物收集器和氣態(tài)產(chǎn)物收集器；所述回壓閥進口與出口由一調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力控制導(dǎo)通。
2.如權(quán)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(shè)有一控制其進口開閉的針閥。
3.如權(quán)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(diào)壓泵為能設(shè)定程序的調(diào)壓泵，調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力根據(jù)實驗要求由程序設(shè)定。
4.如權(quán)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(shè)有調(diào)壓腔，該調(diào)壓腔由一調(diào)壓口與調(diào)壓泵連接；下閥體上對應(yīng)所述調(diào)壓腔設(shè)有一中心孔，該中心孔底部設(shè)有一第三通道，該第三通道為回壓閥的出口 ；所述中心孔內(nèi)設(shè)有一能開閉第三通道的閥芯，在所述上、下閥體之間對應(yīng)所述調(diào)壓腔和中心孔設(shè)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(cè)壁設(shè)有第一通道，該第一通道為回壓閥的進口 ；在所述下閥體內(nèi)還設(shè)有一導(dǎo)通于第一通道與金屬膜片下表面的第二通道。
5.如權(quán)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(shè)有密封墊。
6.如權(quán)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(quán)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(yīng)釜為合金反應(yīng)釜。
8.如權(quán)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(shù)字式壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)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(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)放置有實驗樣品，反應(yīng)釜設(shè)置在一密封的恒溫箱內(nèi)，反應(yīng)釜上設(shè)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(dǎo)通于反應(yīng)釜內(nèi)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(tài)產(chǎn)物收集器和氣態(tài)產(chǎn)物收集器；回壓閥進口與出口由一調(diào)壓泵的預(yù)設(shè)壓力控制導(dǎo)通。該裝置可模擬地質(zhì)條件下有機質(zhì)“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(yīng)釜內(nèi)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(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)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