一種高溫高壓絕熱氧化實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高壓絕熱氧化實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，油藏注空氣驅(qū)油已經(jīng)被證明是一種行之有效且極具潛力的提高原油采收率的技術(shù)。注空氣技術(shù)能否有效實施，關(guān)鍵在于氧氣是否能和地層原油充分發(fā)生氧化反應(yīng)，原油氧化后會生成一定量的煙道氣，直接驅(qū)替原油，同時放出熱量降低原油粘度，有利于增原油的流動性，同時空氣與油藏原油經(jīng)過氧化反應(yīng)后，原油的組成和氣體組成會發(fā)生變化，原油的性質(zhì)也會相應(yīng)發(fā)生改變。因此，研究原油在空氣中的氧化反應(yīng)，對于指導(dǎo)油氣田開發(fā)有很大意義。
[0003]目前，國內(nèi)外對于研發(fā)原油氧化裝置和驅(qū)替裝置開展了大量工作，并取得一些成果，如:輕質(zhì)油藏注空氣采油原油低溫氧化實驗裝置(申請?zhí)?201110148934.6)，模擬地層驅(qū)替裝置(申請?zhí)?200420020302.5 )，輕質(zhì)油藏注空氣采油原油低溫氧化實驗方法及裝置(申請?zhí)?201110135246.6)，一種輕質(zhì)原油循環(huán)注氣低溫氧化實驗方法及裝置(申請?zhí)?201110240565.3)等。但目前可用于研究原油氧化的設(shè)備仍然存在很多不足，在實驗過程中不能達到絕熱條件是其中最嚴重的問題之一，反應(yīng)器不能絕熱，氧化反應(yīng)釋放的熱量會快速傳遞到周圍環(huán)境，熱量難以聚集，因此很難監(jiān)測到反應(yīng)過程中溫度的變化情況，而明確反應(yīng)過程中溫度的變化對認識原油氧化反應(yīng)模式及反應(yīng)條件有重要意義，即便使用保溫裝置，但熱量依然無法避免的存在散失。通過研究發(fā)現(xiàn)，熱跟蹤補償技術(shù)是目前實現(xiàn)絕熱條件的最有效途徑。通過熱跟蹤補償技術(shù)實現(xiàn)絕熱功能，必須要求反應(yīng)器壁面具有良好的熱傳導(dǎo)性，能迅速將反應(yīng)器外部提供的補償熱量傳遞到反應(yīng)器內(nèi)部，才能實現(xiàn)迅速的溫度補償。這不僅對反應(yīng)器材質(zhì)的導(dǎo)熱性提出了更高的要求，而且要求壁面非常薄，才能迅速傳導(dǎo)熱量，然而，反應(yīng)器在反應(yīng)過程中必須要在高溫條件下承受非常高的壓力，如果反應(yīng)器壁面厚度較薄，容易在高壓下發(fā)生損壞。綜上所述，為了更好地實現(xiàn)絕熱條件，在整個反應(yīng)過程中需要設(shè)備既能對反應(yīng)器內(nèi)部的溫度差迅速進行溫度補償，滿足整個實驗對象溫度保持一致，又能對外部具有良好的隔熱保溫作用，減少熱量散失，同時還得保證反應(yīng)器不會因為高壓反應(yīng)而損壞。因此，需要對實驗系統(tǒng)進行特殊的設(shè)計，才能保證實驗系統(tǒng)能在高溫高壓條件下實現(xiàn)絕熱的條件，并進行氧化實驗。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于，克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高溫高壓絕熱氧化實驗系統(tǒng)。
[0005]本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0006]—種高溫高壓絕熱氧化實驗系統(tǒng)，包括壓力跟蹤補償模塊、實驗容器模塊、樣品注入模塊和上位控制模塊，所述實驗容器模塊位于系統(tǒng)中心，分別連接壓力跟蹤補償模塊和樣品注入模塊，上位控制模塊連接并控制壓力跟蹤補償模塊、實驗容器模塊和樣品注入模塊；
[0007]所述實驗容器模塊包括模型注入口、實驗油砂、模型釜體、高強度螺栓、法蘭、巖心鋼套、模型封頭、釜體端蓋、釜體封頭、模型出口、腔體填充體、點火器系統(tǒng)、溫度傳感器、加熱元件、隔熱層一，隔熱層二、熱跟蹤元件、溫度檢測器、環(huán)壓注入口、測壓點；
[0008]所述實驗容器模塊中部為巖心鋼套，巖心鋼套內(nèi)放置實驗油砂，實驗油砂兩端設(shè)有隔熱層一和隔熱層二，所述巖心鋼套外側(cè)表面環(huán)布熱跟蹤元件和溫度檢測器，巖心鋼套外側(cè)通過環(huán)形網(wǎng)狀的腔體填充體支撐，腔體填充體外側(cè)連接模型釜體，所述模型釜體左端設(shè)有模型封頭和法蘭，高強度螺栓依次穿過法蘭、模型封頭和模型釜體，將模型封頭壓緊固定在法蘭和模型釜體之間；所述模型釜體右端設(shè)有釜體端蓋和釜體封頭，釜體端蓋上設(shè)有螺紋，通過螺紋與模型釜體相連接;釜體封頭通過螺栓與釜體端蓋連接;所述模型注入口通過螺栓安裝在模型封頭上，模型注入口穿過模型封頭和隔熱層一，插入實驗油砂中；所述模型出口穿過釜體封頭和隔熱層二，插入實驗油砂中；所述環(huán)壓注入口是在模型封頭的一根通孔，連接到腔體填充體中，所述測壓點在腔體填充體上，所述加熱元件位于模型封頭上。
[0009]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述壓力跟蹤補償模塊，包括儲氣罐、調(diào)壓閥一、壓力跟蹤補償栗、緩沖容器、六通閥和注入閥組，儲氣罐連接調(diào)壓閥一，調(diào)壓閥一連接連接壓力跟蹤補償栗和六通閥，壓力跟蹤補償栗連接緩沖容器，緩沖容器連接六通閥，六通閥中三個通路分別連接注入閥組，注入閥組為兩位三通閥，注入閥組末端通路連接放空端口，注入閥組中部通路連接實驗容器模塊的環(huán)壓注入口。
[0010]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述樣品注入模塊包括氧化氣罐、調(diào)壓閥二、氣體容器、水容器、油容器和注入栗，注入栗并聯(lián)連接氣體容器、水容器和油容器的入口端，氧化氣罐通過調(diào)壓閥二連接模型注入口，氣體容器、水容器、油容器在出口端連接實驗容器模塊的模型注入口。
[0011]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述巖心鋼套壁面厚度薄(厚度<0.3mm)，巖心鋼套熱傳導(dǎo)性能較強。
[0012]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述巖心鋼套外側(cè)表面設(shè)有熱跟蹤元件，內(nèi)側(cè)表面設(shè)有溫度檢測器，熱跟蹤元件和溫度檢測器為間隔排布，即熱跟蹤元件相鄰為溫度檢測器，熱跟蹤元件和溫度檢測器數(shù)量為6?18個;溫度檢測器分別安裝在巖心鋼套內(nèi)側(cè)表面和中心，用于檢測巖心鋼套內(nèi)表面和中心的反應(yīng)溫度。
[0013]所述熱跟蹤元件通過導(dǎo)熱線連接加熱元件，當(dāng)巖心鋼套內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)后，溫度檢測器檢測巖心鋼套的中心溫度以及內(nèi)側(cè)表面的溫度，為確保整個巖心鋼套內(nèi)部溫度保持一致，根據(jù)中心溫度以及內(nèi)側(cè)表面的溫度差值，加熱元件對巖心鋼套進行絕熱補償，通過加熱巖心鋼套外表面，薄壁的金屬巖心鋼套迅速將熱量傳遞到巖心鋼套內(nèi)側(cè)，保持巖心鋼套內(nèi)側(cè)部分的氧化反應(yīng)溫度環(huán)境跟中心部分反應(yīng)溫度環(huán)境一致，避免實驗溫度散失；同時確保巖心鋼套(18)內(nèi)側(cè)溫度不超過中心反應(yīng)溫度，在實現(xiàn)絕熱環(huán)境的情況下，避免出現(xiàn)人為過度加熱。
[0014]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述腔體填充體為規(guī)則六邊形的蜂窩狀網(wǎng)，采用表面噴涂耐高溫涂料的聚酰亞胺材料組成，提高支撐能力，聚酰亞胺材料導(dǎo)熱性差，避免熱量通過腔體填充體散失;腔體內(nèi)充滿惰性氣體，導(dǎo)熱效率差，起到隔熱功能。
[0015]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述壓力跟蹤補償模塊和環(huán)壓主入口接口處采用快速接頭，在實驗過程中，巖心鋼套內(nèi)因注入壓力和氧化/燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高壓，容易破壞薄壁的巖心鋼套，需要使用壓力跟蹤補償模塊對腔體提供反壓，測壓點可同時在巖心鋼套內(nèi)外進行測量，并向控制系統(tǒng)反饋壓力值，壓力跟蹤補償模塊所提供的反壓保持比巖心鋼套(18)內(nèi)的壓力值大0.01?0.2Mpa。
[0016]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述的最高模擬壓力為70Mpa，最高實驗溫度為 700°C;
[0017]所述實驗容器模塊的模型注入口、模型釜體、法蘭、巖心鋼套、模型封頭、釜體端蓋、釜體封頭和模型出口之間的連接處，均達到70Mpa的密封標準。
[0018]在本實用新型的一較佳實施方式中，所述上位控制模塊所連接的壓力跟蹤補償模塊、實驗容器模塊和樣品注入模塊均采用自動化控制，溫度和壓力通過檢測的數(shù)據(jù)，反饋到上位控制模塊后，上位控制模塊發(fā)送指令，迅速調(diào)節(jié)溫度和壓力值，保證實驗效果，同時保護巖心鋼套不被破壞。
[0019]本實用新型所提供的高溫高壓絕熱氧化實驗的方法，步驟如下:
[0020]I)將實驗油砂填入巖心鋼套，巖心鋼套兩端連接好隔熱層一和隔熱層二，送入模型釜體，兩端分別安裝好模型注入口、模型釜體、法蘭、巖心鋼套、模型封頭、釜體端蓋、釜體封頭和模型出口；
[0021]2)實驗容器模塊位于系統(tǒng)中心，分別連