[發明專利]一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202110124915.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112951064A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 姚傳進;張何星;劉栢碩;祁佳龍;李蕾;趙嘉;徐良;劉雅倩;王喆
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 沙莎

1.一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：包括動力與介質傳輸系統、蒸汽發生與加熱系統、熱解反應系統、產物收集系統、溫度壓力監測調節系統，所述動力與介質傳輸系統包括儲液罐、第一閥門、增壓泵和第二閥門，所述儲液罐內液體為含催化劑的溶液，所述儲液罐的輸出部通過管線連接第一閥門，所述第一閥門與增壓泵的輸入部相連，所述增壓泵的輸出部通過管線與第二閥門相連；所述蒸汽發生與加熱系統包括蒸汽發生器、第三閥門、過熱器和渦街流量計，所述動力與介質傳輸系統的第二閥門與蒸汽發生器的輸入部相連；所述蒸汽發生器的輸出部通過管線與第三閥門相連，所述第三閥門與過熱器輸入部相連；所述過熱器的輸出部與渦街流量計連接；所述熱解反應系統包括第四閥門、上密封墊、保溫蓋、螺栓、模擬油頁巖體、模擬采出井、內腔壁鋼板、保溫層、下密封墊、模擬注熱井和內腔蓋鋼板；所述反應釜內腔由內腔壁鋼板圍成，所述反應釜外包裹保溫層；所述模擬油頁巖體置于反應釜內腔，并被上密封墊、下密封墊包裹；所述內腔蓋鋼板通過螺栓與內腔壁鋼板連接；所述產物收集系統包括產物收集閥門、冷凝器、頁巖油與冷凝水出口、熱解氣體出口、循環入水口和循環出水口，所述熱解反應系統的模擬采出井與所述產物收集閥門相連，用于導出油頁巖熱解后的氣化產物；所述產物收集閥門與冷凝器相連，可使混合氣化產物流入冷凝器；所述循環入水口與循環出水口向冷凝器提供循環；所述溫度壓力監測調節系統包括第一溫度計、第一壓力傳感器、第一安全閥、第二溫度計、第二壓力傳感器、第二安全閥、第三溫度計、第三壓力傳感器和第三安全閥，所述第一溫度計、第一壓力傳感器、第一安全閥位于蒸汽發生器的輸出部與第三閥門之間；所述第二溫度計、第二壓力傳感器、第二安全閥位于過熱器的輸出部與第四閥門之間；所述第三壓力傳感器與第三溫度計通過導線連接到熱解反應系統的內部。

2.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：所述反應釜內腔空間的尺寸為20.5×20.5×20cm。

3.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：所述模擬油頁巖體尺寸為20×20×20cm，其中心位置有一個直徑2cm，深度20cm的圓柱體空間；四角對稱位置各有一個直徑2cm，深度20cm的圓柱體空間；中心位置圓柱體空間用陶粒充填，用于模擬注熱井；四角對稱位置圓柱體空間用陶粒填充，用于模擬采出井。將所述模擬油頁巖體置于反應釜內腔中心，反應釜內腔與模擬油頁巖體之間的空間用沙粒充填。

4.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：所述過熱器由無縫鋼管構成，其溫度調節范圍200～1000℃。

5.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：所述裝置最高工作溫度為600℃，最高工作壓力為30MPa。

6.根據權利要求1所述的一種頁巖儲層原位開采高溫高壓三維物理模擬裝置，其特征在于：基于上述實驗裝置的實驗方法，包括以下步驟：

S1、將所述裝置連接，并檢測每個部件密封性良好；

S2：取得目的區塊預設層位的油頁巖巖樣，將油頁巖巖樣切割處理為20×20×20cm的模擬油頁巖體，并在模擬油頁巖體中心位置鉆出一個直徑為2cm，深度為20cm圓柱體空間，填充陶粒，用于模擬注熱井；在模擬油頁巖體四角對稱位置各鉆出一個直徑為2cm，深度為20cm圓柱體空間，填充陶粒，用于模擬采出井；

S3、將模擬油頁巖體放置在三維物理模擬裝置的內腔中，內腔壁鋼板與模擬油頁巖體之間形成的空間，填充沙粒，加上內腔蓋鋼板，擰緊螺栓，蓋上保溫蓋；

S4：打開儀器設備，并設置參數；根據實驗要求，調節閥門，得到不同流量和不同溫度的蒸汽；

S5：適時打開產物收集系統的產物收集閥門，進行集氣，集液工作。