[發明專利]烴類水合熱解模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110254174.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113075247B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 吳建發;張鑒;常程;趙圣賢;吳偉;張德良;謝維揚
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N33/24;G01N33/28;G09B23/40
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉金鳳;韓嫚嫚

本發明提供了一種烴類水合熱解模擬實驗裝置及方法，該烴類水合熱解模擬實驗裝置包括烘箱和冷卻箱，烘箱的內部設有高壓釜，高壓釜上連接有壓力檢測器和重量檢測器；冷卻箱的內部設有氣液分離器，氣液分離器具有進氣口、排氣口和排液口，進氣口通過連接管與高壓釜的排氣閥相連通，排氣口連通有氣相色譜儀，排液口連接有液相色譜儀。本發明能夠模擬在頁巖儲層原始含水條件下，原油的熱蝕變及其所產出烴類的運移、解吸附以及固體殘余物的性質變化。

技術領域

本發明涉及油藏工程技術領域，特別涉及一種烴類水合熱解模擬實驗裝置及方法。

背景技術

烴類在地下依靠烴源巖生成。在沉積的初始階段，烴源巖被掩埋并經受高溫和高壓作用。當烴源巖達到足夠高的溫度，有足夠的熱量能夠將有機物轉化為干酪根，并釋放出液態烴和/或氣態烴時，就會發生烴類生成，這一過程稱為烴源巖成熟。生成后，烴類可能會從烴源巖中被排驅并運移到地下，進入儲層巖石(例如砂巖、石灰巖、碳酸鹽巖等)中，這些儲層巖石具有適當的孔隙度、結構、比表面積和封閉能力，可以捕獲或吸附烴類。

原油是烴類和非烴類的混合物，在漫長的地質作用過程中會遭受各種蝕變，例如熱蝕變和生物降解。由于這類混合物與儲層中的巖石和礦物長期接觸，因此不同的儲層條件將對原油的蝕變產生影響。為了研究原油熱解過程中各種組分(氣態烴類和固體殘渣)的動態變化，研究人員將更多的注意力放在了生烴動力學的發展和應用上。根據化學動力學原理建立其反應過程的描述方法，以及儲層原油熱解過程的化學動力學方程。

許多學者通過模擬實驗研究了原油裂解的動態過程，其中Behar通過封閉系統熱模擬技術揭示了原油和干酪根裂解的動態過程，該過程包括四種反應類型：

1.干酪根和瀝青質的解聚：該反應主要是某些C-O或C-S鍵的斷裂。這一反應的產物主要是可溶性不飽和有機化合物，而烴類(主要是氣態烴類和液態烴類)的產率相對較低。

2.C-C鍵在C₆₊飽和烴類基質上斷裂：此反應比解聚反應需要更高的活化能，主要產物為短鏈脂肪烴，且仍將產出較少的氣態烴類和液態烴類。

3.芳烴和初級焦炭的脫甲基化：該反應主要針對C₁₄多環芳烴、C_9-13芳烴和初級焦炭。活化能分布較窄，主要產物為氣態烴和焦炭殘渣。

4.C_3-5脂肪鏈上的C-C鍵斷裂反應：該反應的主要產物為甲烷和乙烷，在高活化能的條件下，乙烷可進一步分解為甲烷。

上述四種反應中各種化合物的平行反應按平均活化能的順序進行。在實際地質條件下，原油的裂解受到許多因素的控制和限制，例如溫度、壓力、鹽水和礦物成分等。溫度和壓力對深埋儲層中原油熱穩定性的影響已有廣泛報道。近年來，研究人員逐漸意識到了介質環境對油氣生成的影響，特別是一些無機介質，例如水和鹽，將以反應物或催化劑的形式參與油氣生成和轉化的全過程。Lewan等人在無水封閉系統和有水封閉系統中分別進行了II型干酪根的裂解實驗。之后，Behar等人采用褐煤(III型干酪根)在無水和含水條件下進行了比較熱解實驗，結果表明，無論是C_6-14、C₁₅₊組分還是瀝青質，熱解產物在無水和含水系統條件下都是不同的。在這項研究的基礎上，Lewan等人還在上述兩種條件下進行了I型干酪根的封閉模擬實驗，并詳細描述了水對源巖氣的影響。但是，關于介質環境對原油熱解氣的影響以及水或鹽對所產出的烴的捕獲或吸附的影響的研究相對較少。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠模擬在頁巖儲層原始含水條件下，原油的熱蝕變及其所產出烴類的運移、解吸附以及固體殘余物的性質變化的烴類水合熱解模擬實驗裝置。

本發明的另一個目的是提供一種應用上述烴類水合熱解模擬實驗裝置的烴類水合熱解模擬實驗方法。

為達到上述目的，本發明提供了一種烴類水合熱解模擬實驗裝置，其包括：