CN112730503A - 一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,属于地下非常规油气资源特殊开采技术领域;基于包括反应装置、高温流体发生***、主路大型快速冷凝器、支路冷凝与产物收集***以及温度监测***的模拟装置,通过在反应釜内部充填满破碎的油页岩块体或者完整的油页岩岩芯,然后向釜体内注入泥浆,形成大型复合结构,利用刚性传压组件施加应力,进行不同注热温度、不同热解时间、不同热解路程等因素作用下高温流体开采油页岩的试验,利用一级冷却***和二级冷却***进行油气产物的收集,可以得到热解温度、热解时间以及反应路程等多变量对油页岩油产量和品质的定量化表征以及为现场注热井和开采井间距的布置提供指导。
Description
技术领域
本发明属于地下非常规油气资源特殊开采技术领域,具体涉及一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法。
背景技术
全世界油页岩资源储量丰富,折合成页岩油可达4546亿吨,远高于世界探明的原油资源储量,其高效开采对缓解石油紧缺现状具有重要意义。大部分的油页岩资源存储于地下,目前世界上许多国家倡导通过原位加热技术开采油页岩,根据热源的不同,油页岩的原位加热方式可分为传导加热、对流加热以及燃烧与辐射加热三大类。鉴于油页岩导热性极差的特点,国内外诸多专家学者正积极进行对流加热开采油页岩技术的研究,该技术就是把注热井通入矿层中,进而对在矿体内注入高温流体,对有机质(干酪根)进行加热,通过生产井将干酪根裂解生成的油气开采出来。在该过程中,注热的温度、热解的时间以及热解路程等因素均会影响油气产物的品质。获得这些合理的参数对原位加热技术的现场应用具有重要的意义。因此,有必要得到高温流体开采条件下各个影响因素对油气品质的定量影响规律。现有的模拟装置规格均较小,只能进行注热温度影响油页岩油气产物品质的研究,所得结果无法为注热井和生产井的间距布置提供参考,无法为现场实际提供理论依据。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提出一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法;解决现有装置无法精确且全面模拟各个变量控制下油气产物品质的现状问题。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的。
一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,基于下述模拟装置,所述模拟装置由耐高温高压长距离反应装置、高温流体发生***、主路大型快速冷凝器、支路冷凝与产物收集***、温度监测***组成;
所述耐高温高压长距离反应装置包括反应釜和刚性传压组件,反应釜上部设置有注浆孔以及注浆孔两侧的若干个测温孔,所述注浆孔上设置有注浆阀门,所述测温孔连接有热电偶,所述反应釜侧部设置有若干个冷凝孔,所述冷凝孔与支路冷凝与产物收集***相连的管路上设置有第二阀门;
所述刚性传压组件包括传压头、传压头卡扣、轴向位移计、传压腔进液口、传压腔装配法兰、连接法兰、水循环冷却装置、传压腔,刚性传压组件通过连接法兰与反应釜相连;
所述高温流体发生***管通过第一过热管与反应釜相连接,所述第一过热管上设置有第一阀门,所述主路大型快速冷凝器通过第二过热管与刚性传压组件连接;
所述支路冷凝和产物收集***主要包括一级冷却装置、二级冷却装置以及油气收集装置,一级冷却装置与二级冷却装置包括相同数量且一一对应的的串联布置的密闭槽体,槽体内设置有换热螺旋管,所述槽体通过管路相互连接,二级冷却装置的槽体下部连接有油气收集装置;
基于上述模拟装置的模拟方法的具体操作步骤为:
S1:在反应釜内部充填满破碎的油页岩块体或者完整的油页岩岩芯,反应釜两端安装高强度盲板,从而限制岩体运移;
S2:通过注浆孔向反应釜内部注入泥浆,泥浆为油页岩粉末和泥质胶结物的混合体,二者的比例处于1:1~3:1之间,注浆速率处于1.5L/min~5L/min之间,注满之后停止注浆,关闭注浆阀门;
S3:待浆体充分干燥后,拆除反应釜两侧盲板,通过连接法兰将刚性传压组件与反应釜相连,关闭第一阀门,通过传压头卡扣调节传压头的位置,往水循环冷却装置通循环水,由传压腔进液口通入指定液压油到指定压力,通过刚性传压组件施加相应的轴向载荷,轴向位移计可记录传压头进入反应釜的深度;
S4:当热流体温度较低时,略微开启第一阀门,使流体对反应釜进行预热;当高温流体温度较高时,完全打开第一阀门,使高温流体开始以对流加热方式热解油页岩;
S5:以热电偶的温度为准,当温度为300℃时,控制热解时间一定,依次打开第二阀门,从而进行特定时间的油气采集工作;之后关闭第二阀门,继续延长热解时间,重复上述工作,进行不同热解时间下油气采集工作;
S6:主路大型快速冷凝器的上部为采气口,下部为采油口;而油气收集装置内页岩油会漂浮于水面,最后可通过物理方法分离,在油气收集装置内设置导管,导管出口可进行气体收集;
S7:当完成上一注热温度的油气采集工作后,关闭第二阀门,将高温流体温度升高至下一温度点,同样进行不同热解时间下油气采集工作;
S8:每间隔50℃进行升温,按照上述步骤完成油气收集工作,直到温度到550℃,油气采集工作完成;
S9:对收集到的页岩油进行密度测试和模拟蒸馏分析,对不同注热温度、热解时间以及热解路程下页岩油的API值和不同馏分油收率进行定量分析,可以得到页岩油品质与注热温度、热解时间以及热解路程间的定量关系。
进一步的,所述高温流体发生***包括高压泵、加热装置,高压泵与加热装置之间的管路上设置有单向阀,加热装置包括釜体,所述釜体外侧缠绕设置有锅炉钢盘管,所述锅炉钢盘管通过第一过热管与反应釜相连接。
进一步的,在所述步骤S4中,通过高压泵将流体注入到加热装置的釜体中,对釜体进行加热,待流体温度超过其沸点时,再对锅炉钢盘管进行加热。
进一步的,所述第二阀门设置于一级冷却装置的槽体内部换热螺旋管与反应釜的冷凝孔相连接的管路上;一级冷却装置内部的换热螺旋管通过管路与下部相对应的二级冷却装置内部的换热螺旋管相连接,所述管路上设置有第一温度感应电磁控制阀;二级冷却装置内部的换热螺旋管通过管路直接与下部相对应的油气收集装置相连接;一级冷却装置的换热螺旋管出口位置设置有直接通向油气收集装置的管路,所述管路上设有第二温度感应电磁控制阀。
进一步的,在进行不同注热温度下支路冷凝与产物收集工作时,当一级冷却装置的高效换热螺旋管出口温度达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀关闭,第一温度感应电磁控制阀开启,此时一级冷却装置和二级冷却装置均进行流体的冷却工作,当一级冷却装置的高效换热螺旋管出口温度未达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀开启,第一温度感应电磁控制阀关闭,此时只有一级冷却装置进行流体的冷却工作。
进一步的,试验温度可达600℃,可模拟埋深500m以浅的地质环境。
更进一步的,通过对不同注热温度及不同热解时间下得到的页岩油品质与反应路程间的关系进行拟合,可以对注热井和生产井间距提供指导。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为:
(1)通过利用本发明提供的模拟装置,可进行6m长度下油页岩的热解试验,尺度更大,所进行的高温流体开采油页岩的模拟过程与现场更为接近。
(2)通过利用本发明提供的模拟装置,能够得到热解温度、热解时间以及反应路程等多变量对油页岩油产量和品质的定量化表征。
(3)通过利用本发明提供的模拟装置以及利用该装置进行的模拟方法,能够对现场注热井和开采井间距的布置提供指导。
(4)本发明提供的模拟装置,样品布置简便,容易操控。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明:
图1是本发明整体的结构示意图;
图2是图1中反应釜和支路冷凝与产物收集***的结构示意图;
图3是图2的轴向剖视图;
图4是图1中刚性传压组件的结构示意图;
其中,1为反应釜、2为复合油页岩试样结构、3为法兰盘、4为注浆孔、5为热电偶、6为冷凝孔、7为传压头、8为传压头卡扣、9为轴向位移计、10为传压腔进液口、11为连接法兰、12为传压腔装配法兰、13为水循环冷却装置、14为锯齿片、15为高压泵、16为单向阀、17为加热装置、18为釜体、19为锅炉钢盘管、20为安全阀、21为第一过热管、22为压力表、23为第一阀门、24为第二过热管、25为主路大型快速冷凝器、26为一级冷却装置、27为二级冷却装置、28为油气收集装置、29为槽体、30为第二阀门、31为换热螺旋管、32为冷却液、33为第一温度感应电磁控制阀、34为第二温度感应电磁控制阀、35为导管、36为干燥剂、37为冷却降温设备、38为增压泵、39为无纸记录仪、40为PC、41为注浆阀门。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,结合实施例和附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
本发明提供了一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,所述模拟方法基于下述模拟装置。如图1—4所示,所述模拟装置由耐高温高压长距离反应装置、高温流体发生***、主路大型快速冷凝器25、支路冷凝与产物收集***、温度监测***组成。
所述耐高温高压长距离反应装置包括反应釜1和刚性传压组件。
所述反应釜1为水平设置的圆筒形结构,其长度设计为6.0m,内径设计为101mm,反应釜1内部装有复合油页岩试样结构2,反应釜1两端焊接有耐高温高压的法兰盘3。在反应釜1上部的不同位置等距离地进行钻孔,钻孔间距为0.8m,一共8组钻孔。其中,中部钻孔为注浆孔4,用于泥浆的注入,所述注浆孔4上设置有注浆阀门41,其余钻孔为与高精密K型热电偶5相连的测温孔,用于监测反应釜1内部不同位置的温度;所述反应釜1的侧面开设有7组冷凝孔6,所述冷凝孔6与上部的测温孔一一对应,即相对应的冷凝孔6与测温孔位于反应釜1的同一个横截面上,反应釜1通过所述冷凝孔6与支路冷凝与产物收集***相连。
反应釜1***通过耐高温的隔热材料进行保温工作,以减少热量的损失。复合油页岩试样结构2由油页岩块体和注浆孔注入的泥浆组成,油页岩块体可以是完整的岩芯,也可以是破碎的块体。注浆孔4注入的泥浆为油页岩粉末和泥质胶结物的混合体,二者的比例处于1:1~3:1之间,注浆速率为1.5L/min ~5L/min。
所述刚性传压组件主要包括传压头7、传压头卡扣8、轴向位移计9、传压腔进液口10、传压腔装配法兰12、传压***与反应釜的连接法兰11、水循环冷却装置13以及传压腔。
整个刚性传压组件通过连接法兰11与反应釜1相连,拧开连接法兰11可将刚性传压组件整体拆卸;需要加压时,首先放置传压头7使压头与反应釜1内部的样品接触,然后安装传压头卡扣8,通过传压腔进液口10往传压腔注入压力液,压力液提供的压力由传压头卡扣8传递到传压头7,使传压头7往前提供压力,压力大小由压力液控制;轴向位移计9可记录轴向位移量,模拟实验开始前提供初始应力时,由于反应釜1的长度为6.0m,反应釜1内的样品压密阶段位移量较大,需提前将液压腔缩回到初始状态,若单次注液施轴压时液压腔行程不够,则每次达到最大行程后保压,待轴向变形稳定后,迅速将液压腔缩回到初始状态,改变卡扣8在传压头7上面的咬合位置,使传压头7往前抵住样品,并再次通过传压腔进液口注入压力液,对样品施加轴压。
水循环冷却装置13内部与连接法兰11间设有多个锯齿片14,这样可以提高换热效率。
所述高温流体发生***包括大容量流体高压泵15,耐腐蚀的单向阀16以及加热装置17。所述耐腐蚀的单向阀16设置于高压泵15与加热装置17之间的管路上,可以使高压泵15输出的流体单向输送至加热装置17,阻断加热装置17的流体向高压泵15回流。流体可以是水或者是高温下不具***倾向性的其它流体,也可以是二者的混合液。
加热装置17的结构主要包括耐高温高压的釜体18、紧密围绕所述釜体18外侧设置的多圈耐腐蚀的锅炉钢盘管19以及安全阀20,所述安全阀20设置于釜体18的顶端;釜体18作为一级加热器,主要起到使流体相态从液态变为气态的作用;锅炉钢盘管19作为二级加热器,主要起到对热流体持续加热的作用;所述安全阀20用于控制釜体18内部的压力不超过规定值,对人身安全和设备运行起到保护作用。
锅炉钢盘管19通过第一过热管21与耐高温高压的法兰盘3连接,所述第一过热管21上焊接有耐高温高压的第一阀门23以及压力表22。
所述主路大型快速冷凝器25通过第二过热管24与刚性传压组件连接,用于高温流体和油气产物的主要冷却工作。
所述支路冷凝和产物收集***主要包括一级冷却装置26、二级冷却装置27以及油气收集装置28。一级冷却装置26主要包括七组串联布置的密闭不锈钢槽体29,槽体29内均设置有高效的换热螺旋管31,所述槽体29通过管路相互连接。二级冷却装置27同样包括七组串联布置的密闭不锈钢槽体29,槽体29内均设置有高效换热螺旋管31,所述槽体29同样通过管路相互连接。所述油气收集装置28内部装有水,上部连接导管35,所述导管35的进口端设置于油气收集装置28的内部并且与水面相隔一定间距,所述导管35内部装有干燥剂36。
所述一级冷却装置26的七组槽体29分别设置于反应釜1的冷凝孔6下端并且一一对应,所述冷凝孔6通过管路与一级冷却装置26内部的换热螺旋管31相连接,所述管路上设置有第二阀门30。
所述二级冷却装置27的七组槽体29分别设置于一级冷却装置26的七组槽体29下部并且一一对应;所述油气收集装置28的数量为7组,分别设置于二级冷却装置27的七组槽体29下部并且一一对应。
一级冷却装置26内部的换热螺旋管31通过焊接不锈钢直管与下部相对应的二级冷却装置27内部的换热螺旋管31相连接,所述相连接的不锈钢直管上设置有第一温度感应电磁控制阀33,当温度超过注热流体的沸点时,该第一温度感应电磁控制阀33会开启。
二级冷却装置27内部的换热螺旋管31通过焊接不锈钢直管直接与下部相对应的油气收集装置28相连接,并且所述不锈钢直管伸入油气收集装置28内部的水面以下。
一级冷却装置26的换热螺旋管31出口位置焊接有直接通向油气收集装置28的不锈钢直管,并且所述不锈钢直管伸入油气收集装置28内部的水面以下,所述不锈钢直管上设有第二温度感应电磁控制阀34,当温度超过注热流体的沸点时,该第二温度感应电磁控制阀34会关闭。
所述一级冷却装置26与二级冷却装置27的密闭不锈钢槽体29内部装有冷却液32,冷却液32为45%的乙二醇和55%的水混合液。各个槽体29串联连接,外接快速冷却降温设备37,可制造-20℃的低温环境。冷却降温设备37与密闭不锈钢槽体29间装有耐腐蚀的增压泵38。
所述的温度监测***包括高精密K型热电偶5、无纸记录仪39以及PC40,所述热电偶5用于监测反应釜内部不同位置的温度,无纸记录仪39将采集到的温度数据以时间为基轴记录在仪器内部的存储***中,PC40用于实时查看采集到的温度数据。
上述多变量因子控制下高温流体开采油页岩的模拟装置,可以对油页岩进行应力约束以及对流加热,注热温度最高达600℃,可模拟埋深500m以浅的地质环境。耐高温高压长距离反应釜1的长度为6m,可以实现不同反应路程下油气的收集功能,根据油气品质和反应路程的定量关系可以为现场实际中注热井和开采井间距的布置提供依据。
实例1
当油页岩埋深为150m,注热温度为400℃。上述多变量因子控制下高温流体开采油页岩的模拟装置使用方法,其具体操作步骤为:
1. 在耐高温高压长距离反应釜1内部充填满破碎的油页岩块体或者完整的油页岩岩芯,反应釜1两端安装高强度盲板,从而限制岩体运移;
2. 通过注浆孔4向反应釜1内部注入泥浆,油页岩粉末和泥质胶结物比例设置为1:1,注浆速率为5L/min,注满之后停止注浆,关闭注浆阀门41;
3. 待浆体充分干燥后,拆除耐高温高压长距离反应釜1两侧盲板,通过连接法兰11将刚性传压组件与耐高温高压长距离反应釜1相连,关闭第一阀门23,通过传压头卡扣8调节传压头7的位置,往水循环冷却装置13通循环水,由传压腔进液口10通入指定液压油到指定压力,通过刚性传压组件施加相应的轴向载荷,轴向位移计9可记录传压头7进入耐高温高压长距离反应釜1的深度;
4. 通过大容量流体高压泵15将流体注入到加热装置17的釜体18中,对釜体18进行加热,待流体温度超过其沸点时,再对锅炉钢盘管19进行加热,当热流体温度较低时,略微开启第一阀门23,使流体对反应釜1进行预热;当高温流体温度较高时,完全打开第一阀门23,使高温流体开始以对流加热方式热解油页岩;
5. 以热电偶5的温度为准,当温度为300℃时,控制热解时间一定,依次打开第二阀门30,从而进行特定时间的油气采集工作;之后关闭第二阀门30,继续延长热解时间,重复上述工作,进行不同热解时间下油气采集工作;
6. 主路大型快速冷凝器25的上部为采气口,下部为采油口;而油气收集装置28内页岩油会漂浮于水面,最后可通过物理方法分离,导管35出口可进行气体收集;
7. 当完成上一注热温度的油气采集工作后,关闭第二阀门30,将高温流体温度升高至下一温度点,同样进行不同热解时间下油气采集工作;
8. 每间隔50℃进行升温,按照上述步骤完成油气收集工作,直到温度到550℃,油气采集工作完成;
9. 对收集到的页岩油进行密度测试和模拟蒸馏分析,对不同注热温度、热解时间以及热解路程下页岩油的API值和不同馏分油收率进行定量分析,可以得到页岩油品质与注热温度、热解时间以及热解路程间的定量关系;
10. 通过对不同注热温度及不同热解时间下得到的页岩油品质与反应路程间的关系进行拟合,可以对注热井和生产井间距提供指导。
进一步说明,在进行不同注热温度下支路冷凝与产物收集工作时,当一级冷却装置26的高效换热螺旋管31出口温度达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀34关闭,第一温度感应电磁控制阀33开启,此时一级冷却装置26和二级冷却装置27均进行流体的冷却工作。当一级冷却装置26的高效换热螺旋管31出口温度未达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀34开启,第一温度感应电磁控制阀33关闭,此时只有一级冷却装置进行流体的冷却工作。
实例2
当油页岩埋深为500m,注热温度为600℃。一种多变量因子控制下高温流体开采油页岩的模拟装置使用方法,其具体操作步骤为:
1. 在耐高温高压长距离反应釜1内部充填满破碎的油页岩块体或者完整的油页岩岩芯,反应釜1两端安装高强度盲板,从而限制岩体运移;
2. 通过注浆孔4向反应釜1内部注入泥浆,油页岩粉末和泥质胶结物比例设置为3:1,注浆速率为1.5L/min,注满之后停止注浆,关闭注浆阀门41;
3. 待浆体充分干燥后,拆除耐高温高压长距离反应釜1两侧盲板,通过法兰盘3将刚性传压组件与耐高温高压长距离反应釜1相连,关闭第一阀门23,通过传压头卡扣8调节传压头7的位置,往水循环冷却装置13通循环水,由传压腔进液口10通入指定液压油到指定压力,通过刚性传压组件施加相应的轴向载荷,轴向位移计9可记录传压头7进入耐高温高压长距离反应釜1的深度;
4. 通过大容量流体高压泵15将流体注入到加热装置17的釜体18中,对釜体18进行加热,待流体温度超过其沸点时,再对锅炉钢盘管19进行加热,当热流体温度较低时,略微开启第一阀门23,使流体对反应釜1进行预热;当高温流体温度较高时,完全打开第一阀门23,使高温流体开始以对流加热方式热解油页岩;
5. 以热电偶5的温度为准,当温度为300℃时,控制热解时间一定,依次打开第二阀门30,从而进行特定时间的油气采集工作;之后关闭第二阀门30,继续延长热解时间,重复上述工作,进行不同热解时间下油气采集工作;
6. 主路大型快速冷凝器25的上部为采气口,下部为采油口;而油气收集装置28内页岩油会漂浮于水面,最后可通过物理方法分离,导管35出口可进行气体收集;
7. 当完成上一注热温度的油气采集工作后,关闭第一阀门23,将高温流体温度升高至下一温度点,同样进行不同热解时间下油气采集工作;
8. 每间隔50℃进行升温,按照上述步骤完成油气收集工作,直到温度到550℃,油气采集工作完成;
9. 对收集到的页岩油进行密度测试和模拟蒸馏分析,对不同注热温度、热解时间以及热解路程下页岩油的API值和不同馏分油收率进行定量分析,可以得到页岩油品质与注热温度、热解时间以及热解路程间的定量关系;
10. 通过对不同注热温度及不同热解时间下得到的页岩油品质与反应路程间的关系进行拟合,可以对注热井和生产井间距提供指导。
进一步说明,在进行不同注热温度下支路冷凝与产物收集工作时,当一级冷却装置26的高效换热螺旋管31出口温度达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀34关闭,第一温度感应电磁控制阀33开启,此时一级冷却装置26和二级冷却装置27均进行流体的冷却工作。当一级冷却装置26的高效换热螺旋管31出口温度未达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀34开启,第一温度感应电磁控制阀33关闭,此时只有一级冷却装置进行流体的冷却工作。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:模拟装置包括耐高温高压长距离反应装置、高温流体发生***、主路大型快速冷凝器(25)、支路冷凝与产物收集***、温度监测***;
所述耐高温高压长距离反应装置包括反应釜(1)和刚性传压组件,反应釜(1)上部设置有注浆孔(4)以及注浆孔两侧的若干个测温孔,所述注浆孔(4)上设置有注浆阀门(41),所述测温孔连接有热电偶(5),所述反应釜(1)侧部设置有若干个冷凝孔(6),所述冷凝孔(6)与支路冷凝与产物收集***相连的管路上设置有第二阀门(30);
所述刚性传压组件包括传压头(7)、传压头卡扣(8)、轴向位移计(9)、传压腔进液口(10)、传压腔装配法兰(12)、连接法兰(11)、水循环冷却装置(13)、传压腔,刚性传压组件通过连接法兰(11)与反应釜(1)相连;
所述高温流体发生***通过第一过热管(21)与反应釜(1)相连接,所述第一过热管(21)上设置有第一阀门(23),所述主路大型快速冷凝器(25)通过第二过热管(24)与刚性传压组件连接;
所述支路冷凝和产物收集***主要包括一级冷却装置(26)、二级冷却装置(27)以及油气收集装置(28),一级冷却装置(26)与二级冷却装置(27)包括相同数量且一一对应的的串联布置的密闭槽体(29),槽体(29)内设置有换热螺旋管(31),所述槽体(29)通过管路相互连接,二级冷却装置(27)的槽体下部连接有油气收集装置(28);
上述模拟装置的操作步骤为:
S1:在反应釜(1)内部充填满破碎的油页岩块体或者完整的油页岩岩芯,反应釜(1)两端安装高强度盲板,从而限制岩体运移;
S2:通过注浆孔(4)向反应釜(1)内部注入泥浆,泥浆为油页岩粉末和泥质胶结物的混合体,二者的比例处于1:1~3:1之间,注浆速率处于1.5L/min~5L/min之间,注满之后停止注浆,关闭注浆阀门(41);
S3:待浆体充分干燥后,拆除反应釜(1)两侧盲板,通过连接法兰(11)将刚性传压组件与反应釜(1)相连,关闭第一阀门(23),通过传压头卡扣(8)调节传压头(7)的位置,往水循环冷却装置(13)通循环水,由传压腔进液口(10)通入指定液压油到指定压力,通过刚性传压组件施加相应的轴向载荷,轴向位移计(9)可记录传压头(7)进入反应釜(1)的深度;
S4:通过高温流体发生***对流体进行加热,当热流体温度较低时,略微开启第一阀门(23),使流体对反应釜(1)进行预热;当高温流体温度较高时,完全打开第一阀门(23),使高温流体开始以对流加热方式热解油页岩;
S5:以热电偶(5)的温度为准,当温度为300℃时,控制热解时间一定,依次打开第二阀门(30),从而进行特定时间的油气采集工作;之后关闭第二阀门(30),继续延长热解时间,重复上述工作,进行不同热解时间下油气采集工作;
S6:主路大型快速冷凝器(25)的上部为采气口,下部为采油口;而油气收集装置(28)内页岩油会漂浮于水面,最后可通过物理方法分离,在油气收集装置(28)内设置导管(34),导管(34)出口可进行气体收集;
S7:当完成上一注热温度的油气采集工作后,关闭第二阀门(30),将高温流体温度升高至下一温度点,同样进行不同热解时间下油气采集工作;
S8:每间隔50℃进行升温,按照上述步骤完成油气收集工作,直到温度到550℃,油气采集工作完成;
S9:对收集到的页岩油进行密度测试和模拟蒸馏分析,对不同注热温度、热解时间以及热解路程下页岩油的API值和不同馏分油收率进行定量分析,可以得到页岩油品质与注热温度、热解时间以及热解路程间的定量关系。
2.根据权利要求1所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:所述高温流体发生***包括高压泵(15)、加热装置(17),高压泵(15)与加热装置(17)之间的管路上设置有单向阀(16),加热装置包括釜体(18),所述釜体(18)外侧缠绕设置有锅炉钢盘管(19),所述锅炉钢盘管(19)通过第一过热管(21)与反应釜(1)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:在所述步骤S4中,通过高压泵(15)将流体注入到加热装置(17)的釜体(18)中,对釜体(18)进行加热,待流体温度超过其沸点时,再对锅炉钢盘管(19)进行加热。
4.根据权利要求1所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:所述第二阀门(30)设置于一级冷却装置(26)的槽体(29)内部换热螺旋管(31)与反应釜(1)的冷凝孔(6)相连接的管路上;一级冷却装置(26)内部的换热螺旋管(31)通过管路与下部相对应的二级冷却装置(27)内部的换热螺旋管(31)相连接,所述管路上设置有第一温度感应电磁控制阀(33);二级冷却装置(27)内部的换热螺旋管(31)通过管路直接与下部相对应的油气收集装置(28)相连接;一级冷却装置(26)的换热螺旋管(31)出口位置设置有直接通向油气收集装置(28)的管路,所述管路上设有第二温度感应电磁控制阀(34)。
5.根据权利要求4所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:在进行不同注热温度下支路冷凝与产物收集工作时,当一级冷却装置(26)的高效换热螺旋管(31)出口温度达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀(34)关闭,第一温度感应电磁控制阀(33)开启,此时一级冷却装置(26)和二级冷却装置(27)均进行流体的冷却工作,当一级冷却装置(26)的高效换热螺旋管(31)出口温度未达到注热流体的沸点时,第二温度感应电磁控制阀(34)开启,第一温度感应电磁控制阀(33)关闭,此时只有一级冷却装置进行流体的冷却工作。
6.根据权利要求1所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:试验温度可达600℃,可模拟埋深500m以浅的地质环境。
7.根据权利要求1所述的一种高温流体开采油页岩的模拟装置的操作方法,其特征在于:通过对不同注热温度及不同热解时间下得到的页岩油品质与反应路程间的关系进行拟合,可以对注热井和生产井间距提供指导。
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