[發明專利]一種封閉體系生烴熱模擬實驗裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201910029851.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109632868B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 譚靜強;馬中良
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N33/24
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吝秀梅

本發明公開了一種封閉體系生烴熱模擬實驗裝置及其使用方法，首先設計了上、下樣品室的結構、液態烴吸油材料與自動清洗收集單元、可放置3個高溫高壓反應釜的加熱爐，實現了一次可實現多個樣品或一個樣品多個模擬溫度點同時進行，又能實現生烴產物的全組分定量和煤標定Ro實驗與生烴熱模擬同時進行的實驗裝置，同時公開了該項裝置的使用方法。本發明提高了熱模擬實驗的效率，解決了液態產物全組分的定量的難題，為烴源巖評價、油氣資源潛力評價提供更加準確的參數。

技術領域

本發明屬于油氣地質實驗技術領域，具體涉及一種封閉體系生烴熱模擬實驗裝置及其使用方法。

背景技術

生烴熱模擬實驗主要依據干酪根熱降解成烴原理和有機質熱演化的時間-溫度補償原理，在實驗室內利用未熟或低熟有機質，在高溫高壓條件下短時間的熱解生烴模擬再現地質過程的低溫、長時間有機質熱演化過程。相關結果可為評價盆地烴源巖成烴潛力、研究成烴過程與機理、獲取資源評價參數、推導成烴模式及動力學規律等提供實驗資料和基礎依據。按照實驗裝置體系的開放性，可分為開放體系、封閉體系、半開放半封閉體系3類，其分別具有不同的研究適用性。地質條件下烴源巖生烴是一個邊生邊排的地質過程。開放體系雖然是一種邊生邊排的生烴過程，但地質條件下烴源巖生成的油氣并不是立刻排出進入儲層；半開放體系雖然最接近地質條件，但受目前技術手段的限制，目前還很難真正實現。封閉體系熱模擬實驗裝置是將烴源巖置于封閉容器的反應系統中進行加熱，只有等到熱解過程結束降溫之后才能打開反應系統，再對氣液固產物進行分離收集與定量檢測。由于最高可加熱至600℃，其最大優點是可模擬烴源巖的最大生烴量，在油氣生成與評價研究中備受推崇，是目前應該最廣、應用效果最佳的模擬實驗手段。

封閉體系生烴熱模擬實驗裝置主要有高壓釜、真空玻璃管、小體積密封模擬裝置和黃金管限定體系等；真空玻璃管、小體積密封模擬裝置和黃金管限定體系樣品室體積小、樣品用量少，可聯機進行實驗產物的定性定量分析；高壓釜封閉體系樣品用量多，以水為溶劑，結果具有普遍性，相對更加接近地質條件。但隨著頁巖油氣的勘探與開發，熱模擬實驗除了要研究烴源巖生成的油氣產物之外，更加關注熱解之后烴源巖本身的結構變化，高壓釜封閉體系由于其樣品室大，可保留烴源巖樣品的原始結構，能同時研究烴源巖生烴過程中油、氣、巖石的動態演變特征顯得具有更廣的應用潛力。

專利“加壓熱解生烴模擬裝置”(ZL200820204124.1)，包括高壓反應容器，設置在高壓反應容器外側的加熱器、與高壓反應容器管路連接的加壓氣源和高壓反應容器管路連接的帶多個出口的通道轉換閥(附圖1)，在高壓反應容器與加壓氣源的連接管路上連接有截止閥，截止閥與加壓氣源之間的連接管為限流毛細管；通道轉換閥的每個出口均與一個冷阱的進口管路連接，冷阱的出口均與限流閥的進口管路連接，限流閥的出口與流量計的進口管連接，流量計的出口排空；采用上述結構后，可以通過一次實驗采集到不同溫度范圍內有機質中的烴類產物。

專利“流體壓力和靜態壓力作用下有機質生烴模擬裝置”(申請號：CN200810218747.9)，包括由不銹鋼制成的薄壁的樣品管，樣品管的內表面鍍有防蝕黃金層，樣品管一端與高壓氮氣源連接，另一端與冷阱的入口連接，樣品管具有容置樣品的樣品段，樣品管上設有可測量樣品段中的溫度的熱電偶，在樣品段的兩端處塞有石英棉，樣品段的兩側分別設有由壓力機驅動向中間合攏的壓力塊，在石英棉相對應的位置的樣品管的兩側分別設有由壓力機驅動向中間合攏的紫銅壓塊，兩端的紫銅壓塊分別接電源的正極和負極(附圖2)。

鄭倫舉等(影響海相烴源巖熱解生烴過程的地質條件.地球科學—中國地質大學學報，2015,40(5):909-917)報道的CPS熱解生烴模擬實驗儀結構見附圖3，其主要由熱解高溫高壓反應釜、管式電加熱爐、溫度變送器、高溫熔體壓力傳感器和氣液產物收集系統組成。高壓反應釜容積為500ml，其使用粉碎至180～425μm的顆粒樣品，只能承受低于20MPa的流體壓力。