[實用新型]煤異常熱變模擬裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820124430.4
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN201309917Y
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉洪林;王紅巖;劉人和;趙群;魏偉;李貴中;鄭德溫;方朝合;劉萍;鄧澤;王廣俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C10L3/00
• 分類號: C10L3/00;G09B25/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及煤成氣開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于煤成氣模擬的專用實驗設(shè)備，尤其是在實驗室進行煤成氣運聚、富集機制和富集模式的模擬實驗設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，煤成氣不同于煤層氣，煤層氣僅僅指煤巖生成后保存在煤層中天然氣稱為煤層氣，而煤成氣指煤巖或煤系地層生成的所有氣體，可以是保存在煤層中，也可以是保存在煤層之外的地層中，比如砂巖中。我國煤成氣資源量巨大，其中高煤階煤成氣資源量也很豐富，達6.8×1012m³之多。因此成為我國新能源戰(zhàn)略發(fā)展中較為重要的一部分。中國很多地區(qū)的天然氣資源為煤成氣，這與中國的多數(shù)煤層在沉積后經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造運動以及巖漿熱變質(zhì)事件密切相關(guān)。由于美國地質(zhì)條件簡單，煤變質(zhì)以深成變質(zhì)作用為主，沒有經(jīng)歷異常高古地熱場演化，沒有必要研制相關(guān)的實驗設(shè)備來開展異常熱事件的物理模擬工作。

國內(nèi)對常規(guī)油氣生油巖的熱模擬工作開展的較多。盧雙舫等(1996年)借助熱解實驗技術(shù)和PY-GC分析技術(shù)分別建立了烴源巖有機質(zhì)成油和成氣的動力學模型，并在數(shù)學優(yōu)化求解上作了比較深入的工作；劉全有等(2001，2002年)對塔里木盆地侏羅系烴源巖以及烴源巖加不同介質(zhì)等4個系列以50℃為一溫階，從250～550℃進行熱模擬實驗，并對其氣體產(chǎn)物、液態(tài)有機質(zhì)進行了系統(tǒng)分析，進而研究成烴過程及各組分產(chǎn)氣率；段毅等在20℃/h和2℃/h兩種升溫速率條件下對沁水盆地上古生界烴源巖開展熱模擬實驗，探討了溫度變化對煤成氣組分、烴類氣體產(chǎn)率、非烴類氣體產(chǎn)率的影響；吳保祥等采用高溫高壓多冷阱熱解實驗裝置，在溫度和壓力分別為336.8～600℃和50MPa，升溫速率為20℃/h和2℃/h條件下對泥炭進行熱解生氣的模擬實驗，獲得了烴類甲烷和C₂～C₅氣體以及非烴二氧化碳、氫氣和硫化氫氣體的產(chǎn)率和體積分數(shù)數(shù)據(jù)，研究了熱模擬產(chǎn)物氣體的組分特征和熱演化過程。以上工作用到的實驗設(shè)備及其實驗結(jié)果主要是來研究烴源巖在不同溫度和壓力下的產(chǎn)氣率、氣體組分等特征，而沒有對煤的生成、運聚和富集的機理和模式進行研究。以上實驗設(shè)備僅僅針對常規(guī)的石油天然氣特點設(shè)計和制造。由于煤成氣的生成、運聚和富集的機制與常規(guī)天然氣有本質(zhì)的差別，常規(guī)的石油天然氣領(lǐng)域的設(shè)備不能應用到煤成氣實驗技術(shù)的領(lǐng)域。

工程技術(shù)人員為解決常規(guī)油氣設(shè)備不能應用到煤成氣實驗的問題，針對煤成氣的特點研制了實驗儀器。目前已經(jīng)定型的國內(nèi)外煤成氣領(lǐng)域的試驗設(shè)備和技術(shù)方法很多，如煤層工業(yè)分析、含氣量測試、吸附等溫線測定、煤儲層孔隙度、相對滲透率等等，但基本上圍繞著儲層特征評價和蓋層特征評價展開，為煤成氣資源評價和地質(zhì)選區(qū)服務的，測試參數(shù)主要為孔隙度、滲透率、煤灰分、揮發(fā)分、固定碳、噸煤含氣量、吸附量、擴散系數(shù)和封蓋性能等，沒有專門用于深入研究構(gòu)造熱事件引起的高煤階煤成氣生氣過程、運聚特征及富集機理的試驗裝置。如中國專利申請?zhí)枮?00410074732.1的煤層氣成藏模擬裝置。該裝置有氣體增壓泵、恒溫柜、控制系統(tǒng)及其計算機采集處理系統(tǒng)所組成。其中控制系統(tǒng)包括溫度控制、平流泵控制、真空泵控制；計算機采集處理系統(tǒng)中包括溫度傳感器、壓力傳感器，以及計算機處理系統(tǒng)，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接輸入到計算機進行處理。其特征是在恒溫柜中有一個多功能巖心倉，該發(fā)明設(shè)計了煤心支架，解決了煤心模擬的問題。這種實驗裝置能模擬不同溫度和壓力下煤層氣的保存條件，能研究煤層氣的運移方式和封蓋能力。該儀器設(shè)備僅僅對煤層氣這種氣體的成藏機理和過程進行研究，模擬所使用的煤層氣來源于工廠所提供的成品氣體，不是該成藏模擬裝置所生成的煤成氣，也就是該裝置本身不生成氣體，需要人工或外界往系統(tǒng)注入氣體才能開展煤層氣成藏模擬實驗。該儀器設(shè)備不能研究煤巖生氣過程，無法對生成后的煤成氣進行運聚和富集研究，存在一定不足。另外該裝置對煤成氣成藏模擬研究中，在實施方式中提到所能達到的最高溫度為100度，僅僅能模擬低溫條件，對高溫條件無法進行模擬研究。

對于煤巖生氣、運聚和富集機制規(guī)律研究，目前國內(nèi)還是空白，國外也沒有開展相關(guān)的工作，中國煤成氣資源量巨大，分布在眾多的油氣盆地中，研究煤成氣的生成、運聚和富集的機理對于開發(fā)利用大型油氣盆地的煤成氣資源具有重要意義。所以建立煤異常熱變模擬裝置迫在眉睫，是進行煤成氣基礎(chǔ)理論研究必不可少的設(shè)備。

實用新型內(nèi)容