專利名稱：溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬自然地層中的有機(jī)質(zhì)生烴實驗的溫度壓力作用下石油生成與 運(yùn)移研究裝置。
技術(shù)背景在自然地層中的有機(jī)質(zhì)，受到地?zé)岬淖饔?，產(chǎn)生油氣等烴類，在生烴過程中，地層受 到上部和圍巖的靜態(tài)壓力和地層空隙中流體(水、氣)的壓力作用。當(dāng)油氣生成量較大時， 流體壓力大于圍巖的封閉阻力時，油氣就可穿過圍巖的封閉而發(fā)生運(yùn)移。用人工熱模擬方 法重現(xiàn)壓力作用下的生烴和運(yùn)移過程，對于研究油氣生成的機(jī)理、計算油氣生成量、指導(dǎo) 油氣勘探都有重要意義。目前國內(nèi)外主要用活塞式壓機(jī)進(jìn)行熱模擬實驗，此裝置的基本結(jié) 構(gòu)如圖1所示，其包括樣品筒21，樣品筒21外設(shè)有加熱器13，樣品筒21中設(shè)有有一個可 軸向活動的活塞14，活塞14和樣品筒21之前通過一個紫銅密封環(huán)15進(jìn)行密封，樣品筒 21的底部有個油氣排出通道16，油氣排出通道16接入油氣收集瓶17，在樣品筒21的內(nèi)底 面上有一個蓋在油氣排出通道16的開口上的篩孔支撐片18。具體使用時，先在篩孔支撐片 18上放入石英砂19，在石英砂19上放置樣品20，活塞14向樣品20施加壓力，加熱器13 工作，樣品20受熱產(chǎn)生油氣通過油氣排出通道16進(jìn)入油氣收集瓶17內(nèi)。該裝置的優(yōu)點是 可以放置較多的樣品，但也存在以下的缺陷1、 為保證樣品筒的強(qiáng)度，整個裝置的設(shè)計不能太小，因此實驗要用較多的樣品，通常 在10g以上，但有些情況下，地質(zhì)樣品十分寶貴，樣品數(shù)量難以滿足實驗的需要。2、 紫銅密封環(huán)在高溫時，其密封性能無法檢測，因而很難保證油氣沒有泄露損失；3、 受熱后的樣品較難從樣品筒中取出。樣品筒在使用2-3次以后，內(nèi)表面受到硫化氫 氣體與水分的腐蝕，表面光潔度變差，無法繼續(xù)使用。4、 在加壓時，活塞的紫銅密封環(huán)與樣品筒之間，以及樣品與樣品筒之間要發(fā)生相對運(yùn) 動，由于活塞與樣品筒之間以及樣品與樣品筒之間的摩擦阻力抵消了一部分油壓機(jī)施加的 壓力，使得樣品所受的實際壓力難以準(zhǔn)確測定。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種使用較少的樣品、可準(zhǔn)確地控制模擬地層靜壓力的大小、 確保密封的溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研 究裝置，包括可壓合在一起的下壓塊和上壓塊，下壓塊和上壓塊的壓合面上分別相應(yīng)地設(shè)有當(dāng)下壓塊和上壓塊壓合后可形成空腔的凹缺部，下壓塊和上壓塊之間設(shè)有將空腔分隔形 成密閉的反應(yīng)室和高壓室的金片，反應(yīng)室的一端設(shè)有高壓氣體入口，另一端設(shè)有油氣出口， 高壓室上設(shè)有高壓水入口 ，反應(yīng)室外設(shè)有對其進(jìn)行加熱的加熱器和對其進(jìn)行測溫的熱電偶。本發(fā)明使用時，下壓塊和上壓塊先分開，將樣品放置在下壓塊的凹缺部中，金片蓋在 凹缺部以及下壓塊與上壓塊的壓合接觸面上，將下壓塊和上壓塊壓合在一起并保持施加的 壓力，下壓塊和上壓塊上的凹缺部形成空腔。由于該金片的分隔，空腔被分隔形成下部的 反應(yīng)室和上部的高壓室，樣品處于反應(yīng)室中。此外，由于金片起到密封墊片的作用，可使 反應(yīng)室和高壓室密封良好，不發(fā)生泄漏。然后經(jīng)高壓水入口向高壓室內(nèi)泵入高壓水，金片 在壓力的作用下發(fā)生柔性變形，向樣品均勻的施加壓力，金片本身不會破裂?？刂聘邏核?的壓力，可以使樣品所受的壓力得到準(zhǔn)確控制。從高壓氣體入口向反應(yīng)室內(nèi)注入高壓氣體， 加熱器加熱反應(yīng)室中的樣品，加熱時熱電偶測量反應(yīng)室中的溫度，以實現(xiàn)加熱溫度的控制。 樣品受熱產(chǎn)生的油氣，在高壓氣體的驅(qū)動下，由油氣出口排出，排出的氣體可通過相關(guān)儀 器進(jìn)行分析。由于采用了上述的結(jié)構(gòu)，該裝置的優(yōu)點如下1、 樣品用量的選擇面較寬，約ig-io g樣品都可滿足實驗要求。2、 金片作為墊片可確保密封，實驗成功率在90%以上。3、 可同時準(zhǔn)確的模擬地層靜壓力和流體壓力，水壓力形成靜壓力，高壓氣體形成流體 壓力。4、 可觀察到生油及油運(yùn)移過程中導(dǎo)致的樣品柱顏色分帶現(xiàn)象。5、 可分別取得生烴總量和運(yùn)移烴的量，其中，被載氣吹掃出的烴為可運(yùn)移烴，尚有部分不可運(yùn)移的烴(如瀝青等)被樣品礦物吸附，實驗結(jié)束后，將樣品取下，直接投入試管， 用溶劑進(jìn)行超聲抽提即可取得吸附烴的量。6、 將下壓塊和上壓塊分離即可將樣品放置或取出，十分方便，工作效率比活塞式壓機(jī)明顯提高。


圖1是現(xiàn)有的活塞式熱模擬壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A—A向剖視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的 任何限制。如圖2和圖3所示，本發(fā)明所述的溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，包括可 壓合在一起的下壓塊1和上壓塊2，下壓塊1和上壓塊2都是由不銹鋼制成。下壓塊1和上 壓塊2的壓合面上分別相應(yīng)地設(shè)有當(dāng)下壓塊1和上壓塊2壓合后可形成空腔的凹缺部，凹 缺部可為長槽形。將下壓塊1和上壓塊2壓合在一起后，下壓塊1和上壓塊2上的凹缺部 即可形成空腔。下壓塊1和上壓塊2之間設(shè)有將空腔分隔形成密閉的反應(yīng)室3和高壓室4 的金片5，下壓塊1和上壓塊2壓合之前，金片5蓋在凹缺部以及下壓塊1與上壓塊2的壓 合接觸面上，將下壓塊1和上壓塊2壓合在一起后，空腔被金片5分隔形成下部的反應(yīng)室3 和上部的高壓室4，組成反應(yīng)室3的凹缺部的表面還可鍍有黃金層，黃金層防止凹缺部的表 面受到硫化氫氣體與水分的腐蝕。反應(yīng)室3的一端設(shè)有高壓氣體入口 6，高壓氣體入口 6可 接高壓氫氣或氮氣。反應(yīng)室3的另一端設(shè)有油氣出口7，油氣出口 7接油氣收集裝置，油氣 收集裝置可為冷阱或油氣收集瓶。高壓室4上設(shè)有高壓水入口8，高壓水入口8接高壓水。 反應(yīng)室3外設(shè)有對其進(jìn)行加熱的加熱器9和對其進(jìn)行測溫的熱電偶10。所述的加熱器9可 以是設(shè)在下壓塊1或上壓塊2中的電加熱棒，根據(jù)熱電偶10所測量的溫度去控制電流的大 小，即可控制加熱的溫度。為方便壓合，所述的下壓塊1下設(shè)有支撐架11，所述的下壓塊1和支撐架11之間設(shè)有 石棉隔熱板12，壓合時，用壓力機(jī)如油壓千斤頂沿大箭頭方向從上往下壓上壓塊2，將下 壓塊1和上壓塊2壓合在一起。具體使用時，下壓塊1和上壓塊2先分開，將樣品放置在下壓塊1的凹缺部中，金片5 蓋在凹缺部以及下壓塊1與上壓塊2的壓合接觸面上，將下壓塊1和上壓塊2壓合在一起 并保持施加的壓力，下壓塊1和上壓塊2上的凹缺部形成空腔。由于該金片5的分隔，空 腔被分隔形成下部的反應(yīng)室3和上部的高壓室4，樣品處于反應(yīng)室3中。此外，由于金片4 起到密封墊片的作用，可使反應(yīng)室3和高壓室4密封良好，不發(fā)生泄漏。然后經(jīng)高壓水入 口 8向高壓室4內(nèi)泵入高壓水，金片5在壓力的作用下發(fā)生柔性變形，向樣品均勻的施加 壓力，金片4本身不會破裂?？刂聘邏核膲毫Γ梢允箻悠匪艿膲毫Φ玫綔?zhǔn)確控制。 從高壓氣體入口 6向反應(yīng)室3內(nèi)注入高壓氣體，加熱器9加熱反應(yīng)室3中的樣品，加熱時 熱電偶5測量反應(yīng)室3中的溫度，以實現(xiàn)加熱溫度的控制。樣品受熱產(chǎn)生的油氣，在高壓 氣體的驅(qū)動下，由油氣出口 7排出，排出的氣體可通過相關(guān)儀器進(jìn)行分析。試驗結(jié)束后， 撤除高壓水壓力，抬升上壓塊2，揭開金片5，即可看到完整的樣品柱，可對樣品柱攝影， 研究生油及油運(yùn)移過程中導(dǎo)致的樣品柱顏色分帶現(xiàn)象。也可將樣品柱取出進(jìn)行其他研究， 如可將樣品柱分段取出以研究油運(yùn)移過程中導(dǎo)致的色層分異現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，其特征在于包括可壓合在一起的下壓塊(1)和上壓塊(2)，下壓塊(1)和上壓塊(2)的壓合面上分別相應(yīng)地設(shè)有當(dāng)下壓塊(1)和上壓塊(2)壓合后可形成空腔的凹缺部，下壓塊(1)和上壓塊(2)之間設(shè)有將空腔分隔形成密閉的反應(yīng)室(3)和高壓室(4)的金片(5)，反應(yīng)室(3)的一端設(shè)有高壓氣體入口(6)，另一端設(shè)有油氣出口(7)，高壓室(4)上設(shè)有高壓水入口(8)，反應(yīng)室(3)外設(shè)有對其進(jìn)行加熱的加熱器(9)和對其進(jìn)行測溫的熱電偶(10)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，其特征在于組 成反應(yīng)室(3)的凹缺部的表面鍍有黃金層。
3. 按照權(quán)利要求l所述的溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，其特征在于所 述的加熱器(9)是設(shè)在下壓塊(1)或上壓塊(2)中的電加熱棒。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，其 特征在于所述的下壓塊(1)下設(shè)有支撐架(11)，所述的下壓塊(1)和支撐架(11)之 間設(shè)有石棉隔熱板(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溫度壓力作用下石油生成與運(yùn)移研究裝置，包括可壓合在一起的下壓塊(1)和上壓塊(2)，下壓塊(1)和上壓塊(2)的壓合面上分別相應(yīng)地設(shè)有當(dāng)下壓塊(1)和上壓塊(2)壓合后可形成空腔的凹缺部，下壓塊(1)和上壓塊(2)之間設(shè)有將空腔分隔形成密閉的反應(yīng)室(3)和高壓室(4)的金片(5)，反應(yīng)室(3)的一端設(shè)有高壓氣體入口(6)，另一端設(shè)有油氣出口(7)，高壓室(4)上設(shè)有高壓水入口(8)，反應(yīng)室(3)外設(shè)有對其進(jìn)行加熱的加熱器(9)和對其進(jìn)行測溫的熱電偶(10)。本發(fā)明可以使用較少的樣品、可準(zhǔn)確地控制模擬地層靜壓力的大小、確保密封。
文檔編號B01J3/00GK101402026SQ20081021874
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者劉金鐘 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所