[發明專利]一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統

在審

• 申請號: 201811256692.0
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109358176A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 肖長來;梁秀娟;胡舒雅;曹玉清;王新銳;閆巍
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N33/18;E21B49/08;E21B47/06;E21B47/07
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 陳宏偉

本發明公開一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統，主要由模擬地層結構箱、水樣采集瓶、冷凝器、頁巖油收集瓶、空氣壓縮機、溫度控制系統、氮氣瓶、數據采集系統、計算機系統、含水層水位控制系統、溫度傳感器、壓力傳感器、電加熱棒、電加熱棒接口構成；建立了油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統裝置，模擬油頁巖原位開采并采集熱解油、氣，采用溫度控制系統調整油頁巖層加熱溫度，通過溫度、壓力傳感器檢測地層溫度壓力的變化情況，玻璃視窗觀測地層破碎、斷裂及裂隙發育狀況，監測上部含水層水質變化，實現對含水層系統環境影響的模擬。通過對油頁巖原位開采造成的地下水污染問題進行研究，更準確的反映地下水環境系統的擾動機理，促進油頁巖原位開采技術的提升，以便使油頁巖原位開采得到廣泛應用。

技術領域

本發明公開一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統，涉及油頁巖原位開采加熱裝置、油氣采出系統及上部含水層模擬試驗裝置，屬于石油開發技術領域。

背景技術

隨著工業化的飛速發展、城鎮化建設的全面推進、汽車工業的迅猛增長等，使得油氣需求量逐年攀升，全球油氣資源緊缺，國際油價不斷地上升，昂貴的原油價格正逐漸影響著我國社會經濟的快速發展。油頁巖作為常規油氣的補充能源，因其巨大的儲量，在全球資源戰略中的地位日益彰顯。油頁巖（又稱油母頁巖）是一種含可燃有機質的高灰分沉積巖，化學成分主要為C、H、O、N、S等元素，其有機質含量較高，主要為腐泥質、腐殖質或混合型，發熱量一般大于4186.8kJ。油頁巖在300-500℃無氧環境下可熱解出頁巖油，頁巖油近似原油，可直接作為燃料油，或經過加工處理可生產出柴油、汽油等。油頁巖原位開采可開發埋藏較深、厚度較大的油頁巖礦層，并且不會向空氣中排放有害氣體、粉塵顆粒等，世界各國正在積極研究油頁巖原位開采技術。目前，油頁巖原位開采處于室內研究及小規模野外試驗階段，對地下水環境的影響尚未可知。因此，需要一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統裝置對油頁巖原位開采造成的地下水污染問題進行研究，更準確的反映地下水環境系統的擾動機理，促進油頁巖原位開采技術的提升，以便使油頁巖原位開采得到廣泛應用。

目前，國內對原位開采造成的地下水環境問題涉及到煤層及煤層氣開采方面較多，但沒有用于對油頁巖原位開采的研究，也沒有對于油頁巖原位開采造成的地下導水裂隙帶發育及水質污染問題的模擬裝置研究。

發明內容

本發明提供了一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統裝置，模擬系統裝置對油頁巖原位開采造成的地下水污染問題進行研究，更準確的反映地下水環境系統的擾動機理，促進油頁巖原位開采技術的提升，以便使油頁巖原位開采得到廣泛應用。

本發明所述的一種油頁巖原位開采對地下水環境影響實驗室模擬系統，主要由模擬地層結構箱、水樣采集瓶、冷凝器、頁巖油收集瓶、空氣壓縮機、溫度控制系統、氮氣瓶、數據采集系統、計算機系統、含水層水位控制系統、溫度傳感器、壓力傳感器、電加熱棒、電加熱棒接口構成；

所述的模擬地層結構箱為封閉的絕熱容器，箱內依照比例設有潛水含水層、泥巖層、油頁巖層及承壓含水層，模擬油頁巖含礦區地層結構；箱體上鑲嵌有高硼硅玻璃視窗，用于觀察模擬狀況；模擬地層結構箱的底部設有電加熱棒，與溫度控制系統及計算機系統電連接，用于控制電加熱棒的加熱；模擬地層結構箱內還設有溫度傳感器、壓力傳感器均勻分布于潛水含水層、泥巖層、油頁巖層及承壓含水層，并與數據采集系統、計算機系統電連接，實現對整個模擬油頁巖含礦區地層結構的地層溫度、壓力的自動記錄檢測，其數據直接導入計算機系統；

模擬地層結構箱的右側設有進水孔、進氣孔，進水孔與含水層水位控制系統相連接，用于為模擬地層結構箱中含水層的供水與水頭控制；進氣孔與氮氣瓶相連接，通過氮氣閥門的控制為模擬地層結構箱中通入氮氣，進水孔、進氣孔采用通用接口可隨模擬地層的不同調整位置；