[發(fā)明專利]燃燒池實驗裝置、能夠測定活化能的實驗裝置和測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410360145.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104122295B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 趙仁保;鄺斌全
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 朱坤鵬

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及石油開采實驗設備技術(shù)領域，具體的是一種稠油與空氣(包括氧氣)反應活化能測定及反應機理研究的燃燒池實驗裝置，還是一種含有該燃燒池實驗裝置的能夠測定活化能的實驗裝置，更是一種利用該能夠測定活化能的實驗裝置測定活化能的測量方法。

背景技術(shù)

作為一個傳統(tǒng)的技術(shù)，蒸汽吞吐及蒸汽驅(qū)開發(fā)稠油油藏已在國內(nèi)外得到了廣泛的應用，并形成了一套從室內(nèi)研究到現(xiàn)場應用的一系列配套的研究方法和技術(shù)。但由于這種技術(shù)能耗大、熱量利用率低及污染嚴重等問題，在環(huán)境要求越來越高的當前，其局限性也越來越突顯。當油藏的原油越重、埋深越大，其開發(fā)效果越差。而注空氣技術(shù)由于成本低，污染小、適用油藏范圍廣等優(yōu)勢，在目前的稠油開發(fā)中得到越來越多的關(guān)注。

火燒油層(In-situ?combustion，或ISC)是一種重要的稠油熱采方法，又稱為就地燃燒法或火驅(qū)采油法。即在一口或數(shù)口井中點燃油層后，不斷的將空氣或含氧氣體注入到油層中，形成徑向移動的火線(燃燒前緣)，火線在油層中與有機燃料反應，產(chǎn)生大量的熱，原油受熱之后粘度降低，并且伴隨蒸餾作用。蒸餾后的輕質(zhì)油、汽與燃燒煙氣向前驅(qū)替，留下的重質(zhì)成分在高溫下發(fā)生裂解，裂解的產(chǎn)物焦炭作為燃料，維持火線向前推進；油層中的水(包括油層原始含水、束縛水、注入水以及燃燒產(chǎn)生的水)在高溫下變?yōu)檎羝蚯胺降挠蛯觽鬟f大量的熱，再次洗刷油層，最終形成一個多種效應結(jié)合的驅(qū)替過程，將原油驅(qū)向生產(chǎn)井。

所謂火燒油層技術(shù)的物理模擬是指是通過室內(nèi)的物理實驗來模擬真實的地下火燒驅(qū)油過程。在滿足基本相似條件(溫度、壓力等條件相似)的基礎上，模擬真實火驅(qū)過程的主要特征，如原油的自燃溫度、燃料消耗量、空氣需要量等。目前常用的火驅(qū)物理模擬裝置有：燃燒釜、一維燃燒管、三維火燒物模裝置，但現(xiàn)有的火驅(qū)物理模擬裝置均無法給出火燒油層數(shù)值模擬所需要的動力學參數(shù)——活化能的值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的火驅(qū)物理模擬裝置均無法得到火燒油層活化能的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種燃燒池實驗裝置、能夠測定活化能的實驗裝置和測量方法，該燃燒池實驗裝置和測量方法通過直接測得溫度和產(chǎn)物濃度隨時間的變化，然后通過相關(guān)計算，可以得到試樣的活化能和指前因子。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種燃燒池實驗裝置，包括燃燒池池體，燃燒池池體為一端封閉的筒形，燃燒池池體的開口端密封連接有燃燒池端蓋，燃燒池端蓋上設有第一通孔，燃燒池池體的封閉端設有第二通孔，燃燒池池體的封閉端內(nèi)設有用于防止砂粒進入第二通孔的過濾裝置。

燃燒池池體為圓筒形，燃燒池池體的長度為95mm～98mm，燃燒池池體的內(nèi)徑為21mm～21.5mm，燃燒池池體的壁厚為6mm～6.5mm。

燃燒池池體和燃燒池端蓋的材質(zhì)為不銹鋼，燃燒池池體和燃燒池端蓋的內(nèi)表面均設有防氧化涂料層。

過濾裝置包括上套筒和下套筒，上套筒的下端套設在下套筒內(nèi)，上套筒的下端通過過濾篩網(wǎng)與下套筒下端的環(huán)形筒底抵接，環(huán)形筒底的內(nèi)孔的位置與第二通孔的位置相對應。

一種能夠測定活化能的實驗裝置，其特征在于：該能夠測定活化能的實驗裝置含有上所述的燃燒池實驗裝置，該能夠測定活化能的實驗裝置還含有加熱爐、數(shù)據(jù)采集及錄入單元、數(shù)據(jù)處理單元、氣體分析裝置和氣源；該燃燒池實驗裝置設置在加熱爐內(nèi)，加熱爐連接有用于監(jiān)測和控制加熱爐內(nèi)溫度的第一溫度監(jiān)測及控制單元，數(shù)據(jù)采集及錄入單元能夠收集加熱爐內(nèi)和該燃燒池實驗裝置內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)以及氣體分析裝置得到的氣體濃度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)采集及錄入單元連接，氣體分析裝置與第一通孔連接，氣源與第二通孔連通。

加熱爐還連接有用于監(jiān)測和控制加熱爐內(nèi)溫度的第二溫度監(jiān)測及控制單元。

燃燒池端蓋外設有三通，三通的第一接口與第一通孔密封連接，數(shù)據(jù)采集及錄入單元包括用于測量加熱爐內(nèi)溫度的第一溫度傳感器和用于測量該燃燒池實驗裝置內(nèi)溫度的第二溫度傳感器，第二溫度傳感器的一端穿過三通的第二接口和該第一接口設置在燃燒池池體內(nèi)，燃燒池池體內(nèi)與三通的第三接口連通。

氣體分析裝置通過過濾裝置與三通的該第三接口連接。

過濾裝置包括依次連接的集液器、砂濾器和氣體凈化器，該集液器與該第三接口連接，該氣體凈化器與氣體分析裝置連接。

氣源依次通過流量控制裝置和氣體流量計與第二通孔連通。

一種測定活化能的測量方法，該測定活化能的測量方法采用了上述的能夠測定活化能的實驗裝置，該測定活化能的測量方法包括以下步驟：

步驟1、準備實驗樣品；