專利名稱：流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬自然地層中的有機(jī)質(zhì)生烴實(shí)驗(yàn)的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下 有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置。
技術(shù)背景在自然地層中的有機(jī)質(zhì)，受到地?zé)岬淖饔?，產(chǎn)生油氣等烴類，在生烴過程中，地層受 到上部和圍巖的靜態(tài)壓力和地層空隙中流體(水、氣)的壓力作用。當(dāng)油氣生成量較大時(shí)， 流體壓力大于圍巖的封閉阻力時(shí)，油氣就可穿過圍巖的封閉而發(fā)生運(yùn)移。用人工熱模擬方 法重現(xiàn)壓力作用下的生烴和運(yùn)移過程，對(duì)于研究油氣生成的機(jī)理、計(jì)算油氣生成量、指導(dǎo) 油氣勘探都有重要意義。目前國(guó)內(nèi)外主要用活塞式壓機(jī)進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，此裝置的基本結(jié) 構(gòu)如圖1所示，其包括樣品筒12，樣品筒12外設(shè)有加熱器13，樣品筒12中設(shè)有有一個(gè)可 軸向活動(dòng)的活塞14，活塞14和樣品筒12之前通過一個(gè)紫銅密封環(huán)15進(jìn)行密封，樣品筒 12的底部有個(gè)油氣排出通道16，油氣排出通道16接入油氣收集瓶17，在樣品筒12的內(nèi)底 面上有一個(gè)蓋在油氣排出通道16的開口上的篩孔支撐片18。具體使用時(shí)，先在篩孔支撐片 18上放入石英砂19，在石英砂19上放置樣品20，活塞14向樣品20施加壓力，加熱器13 工作，樣品20受熱產(chǎn)生油氣通過油氣排出通道16進(jìn)入油氣收集瓶17內(nèi)。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是 可以放置較多的樣品，但也存在以下的缺陷-1、 為保證樣品筒的強(qiáng)度，整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)不能太小，因此實(shí)驗(yàn)要用較多的樣品，通常 在10g以上，但有些情況下，地質(zhì)樣品十分寶貴，樣品數(shù)量難以滿足實(shí)驗(yàn)的需要。2、 紫銅密封環(huán)在高溫時(shí)，其密封性能無法檢測(cè)，因而很難保證油氣沒有泄露損失；3、 受熱后的樣品較難從樣品筒中取出。樣品筒在使用2-3次以后，內(nèi)表面受到硫化氫 氣體與水分的腐蝕，表面光潔度變差，無法繼續(xù)使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種使用較少的樣品、可模擬地層靜壓力和流體壓力、確保密 封的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為所述的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下 有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置，包括由不銹鋼制成的薄壁的樣品管，樣品管的內(nèi)表面鍍有防蝕黃金 層，樣品管一端與高壓氮?dú)庠催B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(shè)有可測(cè)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(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的壓力塊，在石英棉相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fù)極。本發(fā)明使用時(shí)，將樣品放入樣品管的樣品段中，兩端放置石英棉防止樣品漏出。樣品 放入后，用專用工具將樣品壓實(shí)。裝有樣品的樣品管豎直放置，樣品管的上端與高壓氮?dú)?源連接，下端與冷阱的入口連接。用壓力機(jī)如油壓千斤頂推動(dòng)上、下的紫銅壓塊向石英棉 相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管部分加壓，樣品管兩端被壓扁，但由于石英棉的支撐，仍保留孔隙 以保證氮?dú)夂陀蜌饪梢酝ㄟ^。壓力塊在同樣在壓力機(jī)如油壓千斤頂?shù)耐苿?dòng)下向樣品段加壓， 樣品段被壓扁，樣品受到壓力作用，從而模擬地層中所受到的壓力。上、下的紫銅壓塊向 樣品管通入大電流對(duì)樣品管加熱，熱電偶測(cè)量樣品段中的溫度以實(shí)行加熱溫度控制，樣品 受熱產(chǎn)生的油氣，被高壓氮?dú)獯祾哌M(jìn)入冷阱收集起來進(jìn)行分析。由于采用了上述的結(jié)構(gòu)，該裝置的優(yōu)點(diǎn)如下1、 由于樣品管無強(qiáng)度要求，可做得較小，這樣樣品的用量小，約lg樣品就可滿足實(shí) 驗(yàn)要求，其產(chǎn)生的油可以滿足分析需要。2、 樣品管與高壓氮?dú)庠?、冷阱的連接處不受熱，可確保密封。3、 可同時(shí)模擬地層靜壓力和流體壓力，壓力塊形成靜壓力，高壓氮?dú)庠葱纬闪黧w壓力。4、 可分別取得生烴總量和運(yùn)移烴的量，其中，被載氣吹掃進(jìn)入冷阱的烴為可運(yùn)移烴， 尚有部分不可運(yùn)移的烴(如瀝青等)被樣品礦物吸附，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將樣品管取下，直接 投入試管，用溶劑進(jìn)行超聲抽提即可取得吸附烴的量。5、 樣品的取出十分方便，如要對(duì)受熱后巖石樣品進(jìn)行研究，可將加熱后的樣品管輕輕 敲擊變形，即可將樣品倒出。


圖1是現(xiàn)有的活塞式熱模擬壓機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是樣品管的剖視圖；圖3是流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的 任何限制。如圖2和圖3所示，本發(fā)明所述的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置， 包括由不銹鋼制成的薄壁的樣品管1，薄壁的樣品管1在壓力下可發(fā)生形變。樣品管1的內(nèi) 表面鍍有防蝕黃金層2，鍍金以防止樣品管1的內(nèi)表面受到硫化氫氣體與水分的腐蝕。樣品 管1 一端與高壓氮?dú)庠催B接，另一端與冷阱3的入口連接。樣品管1具有容置樣品的樣品段4，樣品管1上設(shè)有可測(cè)量樣品段4中的溫度的熱電偶5，樣品20放入樣品段4后，在 樣品段4的兩端處塞入石英棉6。樣品段4的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的壓力 塊7，壓力機(jī)可采用油壓千斤頂，油壓千斤頂使兩側(cè)的壓力塊7合攏壓在樣品管1的樣品段 4上，使樣品段4發(fā)生形變，壓縮樣品段4中的樣品。在石英棉6相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管1 的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的紫銅壓塊8，壓力機(jī)使兩側(cè)的紫銅壓塊8合攏壓 在樣品管l上使其壓扁，上、下兩端的紫銅壓塊8分別接電源的正極和負(fù)極，通電后由于 樣品管l自身有一定的電阻，電流通過時(shí)樣品管l會(huì)發(fā)熱。所述的壓力塊7和樣品管1之間設(shè)有隔熱絕緣層9，所述的隔熱絕緣層9是云母片層， 云母片層在樣品管1和樣品壓力塊6之間起到隔熱與絕緣作用。所述的冷阱3的排氣口上依次接有流量控制器10和流量計(jì)11，流量控制器10可為限 流閥，流量控制器10根據(jù)流量計(jì)11提供的信息，來保持預(yù)定的穩(wěn)定流量。本發(fā)明使用時(shí)，將樣品放入樣品管1的樣品段4中，兩端放置石英棉6防止樣品漏出， 樣品放入后，用專用工具將樣品壓實(shí)，石英棉6具有孔隙，可提供油氣通過的通道。裝有 樣品的樣品管l豎直放置，樣品管1的上端與高壓氮?dú)庠催B接，下端與冷阱3的入口連接。 先用壓力機(jī)如油壓千斤頂沿A方向推動(dòng)上、下的紫銅壓塊8，兩側(cè)的紫銅壓塊8合攏向石英 棉6相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管1部分加壓，樣品管l兩端被壓扁，但由于石英棉6的支撐， 仍保留孔隙以保證氮?dú)夂陀蜌獾耐ǖ?。然后壓力塊7在在壓力機(jī)如油壓千斤頂沿B方向推 動(dòng)下，兩側(cè)的壓力塊7合攏向樣品段4加壓，樣品段4被壓扁，樣品受到壓力作用，從而 模擬地層中所受到的壓力。接通電源，上、下的紫銅壓塊8向樣品管1通入大電流對(duì)樣品 管1加熱，熱電偶5放置在樣品管1的側(cè)面，緊貼樣品管1以測(cè)量樣品段4中的溫度，根 據(jù)溫度來控制電流的大小以實(shí)現(xiàn)溫度的控制。樣品受熱所產(chǎn)生的油氣，被高壓氮?dú)獯祾哌M(jìn) 入冷阱3，高壓氮?dú)庠葱纬闪黧w壓力。本發(fā)明的整個(gè)系統(tǒng)可用電腦程序控制電流的大小、壓 力的大小，高壓氮?dú)庠吹臍鈮捍笮?，以?shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置，其特征在于包括由不銹鋼制成的薄壁的樣品管(1)，樣品管(1)的內(nèi)表面鍍有防蝕黃金層(2)，樣品管(1)一端與高壓氮?dú)庠催B接，另一端與冷阱(3)的入口連接，樣品管(1)具有容置樣品的樣品段(4)，樣品管(1)上設(shè)有可測(cè)量樣品段(4)中的溫度的熱電偶(5)，在樣品段(4)的兩端處塞有石英棉(6)，樣品段(4)的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的壓力塊(7)，在石英棉(6)相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管(1)的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的紫銅壓塊(8)，兩端的紫銅壓塊(8)分別接電源的正極和負(fù)極。
2. 按照權(quán)利要求1所述的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置，其特征在 于所述的壓力塊(7)和樣品管(1)之間設(shè)有隔熱絕緣層(9)。
3. 按照權(quán)利要求2所述的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置，其特征在 于所述的隔熱絕緣層(9)是云母片層。
4. 按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝 置，其特征在于所述的冷阱(3)的排氣口上依次接有流量控制器(10)和流量計(jì)(11)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體壓力和靜態(tài)壓力作用下有機(jī)質(zhì)生烴模擬裝置，其包括由不銹鋼制成的薄壁的樣品管(1)，樣品管(1)的內(nèi)表面鍍有防蝕黃金層(2)，樣品管(1)一端與高壓氮?dú)庠催B接，另一端與冷阱(3)的入口連接，樣品管(1)具有容置樣品的樣品段(4)，樣品管(1)上設(shè)有可測(cè)量樣品段(4)中的溫度的熱電偶(5)，在樣品段(4)的兩端處塞有石英棉(6)，樣品段(4)的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的壓力塊(7)，在石英棉(6)相對(duì)應(yīng)的位置的樣品管(1)的兩側(cè)分別設(shè)有由壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)向中間合攏的紫銅壓塊(8)，兩端的紫銅壓塊(8)分別接電源的正極和負(fù)極。本發(fā)明具有可使用較少的樣品、可模擬地層靜壓力和流體壓力、確保密封等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J3/00GK101402027SQ20081021874
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者劉金鐘 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所