[發明專利]富有機質巖石原位熱采方式對比模擬裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 202110216382.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113062715B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 許浩;尹振勇;吳京杰;符芳亮;曹燦
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: E21B43/24
• 分類號: E21B43/24;E21B43/243;E21B49/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

1.富有機質巖石原位熱采方式對比模擬裝置，其特征在于：包括實驗塔和計算機，實驗塔整體為圓筒結構，實驗塔由塔基、塔身和塔頂組成，塔基的上端與塔身的下端一體成型固定連接，塔身的上端與塔頂的下端可拆卸固定連接，塔基內設置有液壓動力裝置和加熱裝置，塔身內設置有加壓裝置、集氣裝置、監測裝置和冷卻裝置，液壓動力裝置與加壓裝置連接，計算機分別與液壓動力裝置、加熱裝置、監測裝置和冷卻裝置信號連接；

加熱裝置包括燃燒艙、混合氣管、點火器、乙炔輸送管和氧氣輸送管，燃燒艙同中心豎向設置在塔基內中部，燃燒艙為頂部敞口的圓筒結構，燃燒艙的外圓周通過若干根第一橫桿與塔基的內壁四周固定連接，燃燒艙的內圓頂部和中部均固定安裝有虹膜開合裝置，塔身內底部固定連接有固定底板，固定底板的中部開設有上下通透的圓孔，固定底板的上表面中部固定安裝有罩在圓孔上方的固定罩，固定罩為底部敞口的圓筒結構，固定罩的頂部呈上細下粗的圓錐結構，固定罩的側壁上均勻開設有若干個外小內大的圓錐形噴孔，固定罩的下端邊沿固定連接在圓孔的邊沿外側，混合氣管同中心豎向設置在燃燒艙內，混合氣管的下端封堵并向下穿過燃燒艙的底板，混合氣管與燃燒艙的底板滑動連接，混合氣管的上端敞口且向上穿過圓孔伸入到固定罩中，混合氣管穿過兩個虹膜開合裝置的中部，混合氣管的上端固定連接有混合氣嘴，點火器固定安裝在混合氣嘴上，乙炔輸送管的出氣端和氧氣輸送管的出氣端分別固定連接在混合氣管的下側部，塔基的外圓周右側部轉動安裝有旋轉軸，旋轉軸沿左右方向水平設置，旋轉軸的左端伸入到塔基內且固定安裝有齒輪，混合氣管的后側外壁上沿豎向設置有與齒輪相嚙合的齒條結構，旋轉軸的右端向右穿過塔基的外圓周右側部且固定設置有旋轉手輪，塔基的外圓周前側部固定安裝有氣管接頭，氣管接頭上設置有乙炔進氣管、氧氣進氣管和氮氣進氣管，乙炔進氣管的兩端、氧氣進氣管的兩端和氮氣進氣管的兩端均分別與塔基內部和塔基外部連通，乙炔輸送管的進氣端與乙炔進氣管的內端固定連接，氧氣輸送管的進氣端與氧氣進氣管的內端固定連接，燃燒艙的外圓周上部纏繞有氮氣盤管，氮氣盤管的出氣端向上穿過固定底板并伸入到固定罩中，氮氣盤管的進氣端與氮氣進氣管的內端固定連接，燃燒艙的外圓周下部纏繞有第一高導熱管，第一高導熱管為閉環盤管，塔身內底部設置有兩根前后并排設置的第二高導熱管，第二高導熱管的整體外形呈前側、后側和下側均敞口的門框型結構，固定罩位于第二高導熱管的內部，第二高導熱管的左側下端和右側下端均向下穿過固定底板并與第一高導熱管的最上側固定連接，燃燒艙的外圓周上部和外圓周下部均固定連接有一根與外部連通的排氣管，上側的排氣管內端與燃燒艙內上部連通，下側的排氣管內端與燃燒艙內下部連通，塔基外設置有乙炔瓶、氧氣瓶和氮氣瓶，乙炔瓶的出氣端與乙炔進氣管的外端通過一根乙炔注入管連接，氧氣瓶的出氣端與氧氣進氣管的外端通過一根氧氣注入管連接，氮氣瓶的出氣端與氮氣進氣管的外端通過一根氮氣注入管連接，乙炔注入管上設置有第一氣動調節閥，氧氣注入管上設置有第二氣動調節閥，氮氣注入管上設置有第三氣動調節閥；

計算機分別與點火器、虹膜開合裝置、第一氣動調節閥、第二氣動調節閥和第三氣動調節閥信號連接；

加壓裝置包括第一液壓注入管接頭、第一液壓管、第一定壓閥、第一上加壓板、第一下加壓板、第二液壓注入管接頭、第二液壓管、第二定壓閥、第二上加壓板、第二下加壓板、第三液壓注入管接頭、第三液壓管、第三定壓閥、第三上加壓板和第三下加壓板，塔身內壁前側和后側均沿豎向固定設置有軌道，第一液壓注入管接頭、第二液壓注入管接頭和第三液壓注入管接頭由上至下依次固定安裝在塔身的外圓周左側部上部、中部上側和中部下側，第一液壓注入管接頭、第二液壓注入管接頭和第三液壓注入管接頭均為三通結構，第一液壓注入管接頭、第二液壓注入管接頭和第三液壓注入管接頭的右端出油口均伸入到塔身內，第一液壓注入管接頭的左端進油口與上油管的上端出油口固定連接，第一液壓注入管接頭的下端出油口和第二液壓注入管接頭的上端進油口通過第一液壓管連接，第一定壓閥安裝在第一液壓管上，第二液壓注入管接頭的下端出油口和第三液壓注入管接頭的上端進油口通過第二液壓管連接，第二定壓閥安裝在第二液壓管上，第三液壓注入管接頭的下端出油口和液壓油箱的進油口通過第三液壓管連接，第三定壓閥安裝在第三液壓管上，第一上加壓板、第一下加壓板、第二上加壓板、第二下加壓板、第三上加壓板和第三下加壓板均水平設置，第一上加壓板、第一下加壓板、第二上加壓板、第二下加壓板、第三上加壓板和第三下加壓板均沿兩條軌道由上至下滑動設置在塔身內，第一上加壓板、第二上加壓板和第三上加壓板的下表面外邊緣側部均固定設置有若干根圓周陣列設置的限位立柱，第一上加壓板和第一下加壓板位于塔身內上部且與第一液壓注入管接頭同高，第一液壓注入管接頭的右端出油口位于第一上加壓板和第一下加壓板之間，第二上加壓板和第二下加壓板位于塔身內中部上側且與第二液壓注入管接頭同高，第二液壓注入管接頭的右端出油口位于第二上加壓板和第二下加壓板之間，第三上加壓板和第三下加壓板位于塔身內中部下側且與第三液壓注入管接頭同高，第三液壓注入管接頭的右端出油口位于第三上加壓板和第三下加壓板之間，第一下加壓板與第二上加壓板之間空腔為第一艙室，第二下加壓板與第三上加壓板之間空腔為第二艙室，第三下加壓板與固定底板之間空腔為第三艙室，第一液壓管、第二液壓管和第三液壓管的管徑依次減小，第一定壓閥、第二定壓閥和第三定壓閥的額定壓力依次增大，第一艙室、第二艙室和第三艙室內均填滿有富有機質巖石樣品，塔頂內壁圓周陣列固定設置有若干根頂壓立柱，各根頂壓立柱的下端均與第一上加壓板的上表面頂壓接觸，第一上加壓板、第一下加壓板、第二上加壓板、第二下加壓板、第三上加壓板和第三下加壓板的上表面均固定連接有兩個徑向對稱的掛鉤；

集氣裝置包括一根集氣管，集氣管同中心豎向設置在塔身內，集氣管的外圓周下側部通過若干根位于第三下加壓板下方且圓周陣列設置的第二橫桿與塔身內壁下側部固定連接，第一上加壓板、第一下加壓板、第二上加壓板、第二下加壓板、第三上加壓板和第三下加壓板的中部均滑動套在集氣管上，集氣管的管壁上均勻開設有集氣孔，塔頂內同中心豎向設置有尾氣回收罩，尾氣回收罩的頂部若干根豎直桿與塔頂內壁頂部固定連接，尾氣回收罩的底部敞口，尾氣回收罩套在集氣管的頂部外周，尾氣回收罩的下端邊沿與第一上加壓板的上表面頂壓接觸，尾氣回收罩上連接有一根回收管，回收管穿過塔頂與外部的儲氣罐連接，第一下加壓板的下表面中部固定設置有第一紅外線氣體分析儀，第二下加壓板的下表面中部固定設置有第二紅外線氣體分析儀，第三下加壓板的下表面中部固定設置有第三紅外線氣體分析儀，第一紅外線氣體分析儀、第二紅外線氣體分析儀和第三紅外線氣體分析儀均套在集氣管上，計算機分別與第一紅外線氣體分析儀、第二紅外線氣體分析儀和第三紅外線氣體分析儀信號連接；

監測裝置包括三組上下間隔固定安裝在塔身內壁的監測組件，三組監測組件分別對應設置在第一艙室、第二艙室和第三艙室中，每組監測組件均包括溫度傳感器和壓力傳感器，計算機分別與三個溫度傳感器和三個壓力傳感器信號連接；

冷卻裝置包括冷卻水循環管和冷水箱，塔基、塔身和塔頂的塔壁內部均設置有中空夾層，冷卻水循環管密布設置在塔身的塔壁中空夾層內部，冷卻水循環管的進水端和出水端均伸出塔身，冷卻水循環管的進水端安裝有流量調節閥，冷卻水循環管的進水端與冷水箱的出水端通過冷卻水進水管連接，冷卻水循環管的出水端與冷水箱的進水端通過冷卻水出水管連接，冷卻水進水管上安裝有水泵，計算機分別與流量調節閥和水泵信號連接。