詳細(xì)內(nèi)容

 成巖模擬裝置

 

一、成巖模擬裝置具備的功能

成巖模擬裝置根據(jù)時(shí)間與溫度補(bǔ)償原理，高溫短時(shí)間模擬地下低溫長(zhǎng)時(shí)間的成巖過程。成巖模擬裝置能夠設(shè)置不同溫度、壓力、固體及流體介質(zhì)條件，定量收集流體（油、氣、水）及固體產(chǎn)物，準(zhǔn)確測(cè)量并記錄溫度、位移、壓力等數(shù)據(jù)。為使設(shè)備模擬結(jié)果更接近于地下實(shí)際熱演化情況，設(shè)備需具備以下功能：

（1）模擬不同類型烴源巖在不同溫度、壓力條件下的生排烴過程；

（2）能進(jìn)行可溶有機(jī)質(zhì)、固體干酪根生烴及油裂解氣實(shí)驗(yàn)；

（3）能夠模擬烴源巖巖石成巖演化過程；

（4）能夠定量收集固體及流體產(chǎn)物；

（5）能夠通過測(cè)定巖石壓實(shí)演化過程中體積變化量來(lái)研究孔隙度演化；

儀器的主要構(gòu)成及技術(shù)指標(biāo)

儀器至少應(yīng)該包括4大系統(tǒng)：高溫高壓釜系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、力學(xué)系統(tǒng)，這4大系統(tǒng)應(yīng)該提供如下功能：

1. 依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，能夠任意設(shè)置溫度、上覆壓力、孔隙壓力，開展地層條件下的壓實(shí)模擬；在保持的時(shí)間內(nèi)儀器能夠自動(dòng)補(bǔ)償這些參數(shù)的變化，參數(shù)的誤差控制在精度內(nèi)，減少實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)室的陪護(hù)時(shí)間。

2. 計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)記錄試驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)錄入，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。

3. 能夠測(cè)量不同壓力狀態(tài)巖石的位移量，用以計(jì)算孔隙度的變化；

4. 能夠模擬和計(jì)量烴源巖的生烴量。

5. 能夠保持孔隙流體壓力的條件下，完成巖石的固結(jié)成巖。（在此過程中，隨著溫度升高、孔隙流體會(huì)膨脹，孔隙流體壓力會(huì)升高，關(guān)鍵是能夠釋放升高部分的流體壓力，保持升溫的孔隙流體壓力）。

 

（一）、高溫高壓釜系統(tǒng)

高溫高壓反應(yīng)釜系統(tǒng)需具有較高的溫度和壓力適用條件，以確保能夠模擬下地下任何溫度及壓力條件下的生排烴反應(yīng)，并且具有很好的密封性，能夠保證生烴產(chǎn)物的全部收集，可模擬靜巖壓力和流體壓力。

樣品室內(nèi)徑為25mm，樣品室壓實(shí)后小高度為100mm，樣品室承受大流體壓力100MPa，承受大模擬凈巖壓力（直接施加至巖石上的壓力）：200MPa，以確保可以模擬地下8000m深處巖石所承受的地層靜巖壓力。模擬溫度范圍：室溫-500℃。反應(yīng)釜由于承受超高壓，超高溫，且高溫高壓下對(duì)材料的腐蝕性能要求很高，為保證在以上幾個(gè)端惡劣環(huán)境下滿足實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)又不能過分增加結(jié)構(gòu)尺寸，使反應(yīng)釜過于笨重，方便操作，我們采取以下設(shè)計(jì)措施：

a、                     主體材料全部采用耐高溫耐腐蝕的鎳基合金材料，該材料在高溫條件下有較高的強(qiáng)度和較好的塑性，這樣反應(yīng)釜在高溫高壓條件下不需較大的幾何尺寸，不會(huì)笨重，耐腐性能也很好。

b、                     密封采用用油缸液壓壓緊方式，預(yù)緊力大，操作簡(jiǎn)單方便，密封可靠，改變過去常用螺栓壓緊，幾何尺寸大，操作不方便，密封不可靠等缺點(diǎn)。

c、                      密封材料選用進(jìn)口復(fù)合超高溫材料，即使在600℃也有很好的彈性，且可頻繁裝卸，任意沖壓成型。

d、                     密封壓力泵：用來(lái)進(jìn)退密封油缸，并給密封油缸施壓，壓緊密封圈。

 

（二）、力學(xué)系統(tǒng)

系統(tǒng)保證長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定地將模擬凈巖壓力直接施加到反應(yīng)釜中的樣品上。大模擬靜巖壓力：200MPa。系統(tǒng)由以下部件組成：

a、     液壓龍門架：由上支承板、下支承板、以及連接上支承板與下支承板的拉桿組成。用來(lái)承受地層靜巖壓力、流體壓力、密封壓力所產(chǎn)生的拉力。大可承受拉力1000KN。

b、    上覆壓力油缸：油缸直徑95mm，油缸活塞面積與樣品截面積比為14.4，大模擬上覆壓力：200MPa。

c、     上覆壓力泵：采用伺服恒壓泵，上覆壓力控制范圍0-200MPa，控壓精度±0.1Mpa

（三）、控制系統(tǒng)

a、溫度控制：使用開啟式高溫加熱爐，高使用溫度600℃，溫度控制精度：±1℃，可以升溫、恒溫。高溫爐底部、頂部開有同心通孔，用于靜巖壓力油缸、密封油缸活塞桿的上下移動(dòng)，側(cè)面上下開2個(gè)孔用于上、下排烴管路連接。加熱爐采用精密爐膛，與反應(yīng)釜直接接觸，傳熱速度快，溫控精度高。

b、上覆壓力控制：采用伺服恒壓泵，壓力能夠自動(dòng)補(bǔ)償，上覆壓力控制范圍0-200MPa，控壓精度±0.1Mpa。

c、孔隙壓力控制：采用伺服恒壓泵，具有自動(dòng)恒壓功能，隨著溫度升高、孔隙流體會(huì)膨脹，孔隙流體壓力會(huì)升高，該泵自動(dòng)退泵泄壓，并保持恒壓。孔隙壓力控制范圍0-100MPa，控壓精度±0.1Mpa。

 

（四）、產(chǎn)物分離收集與計(jì)量系統(tǒng)

能夠?qū)崿F(xiàn)油氣水產(chǎn)物的自動(dòng)分離、收集與計(jì)量。系統(tǒng)包括氣液分離器，氣量計(jì)等。

（五）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

能夠自動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集溫度、壓力、位移等數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)于電腦。

記錄及存儲(chǔ)參數(shù)：上覆壓力、流體壓力、溫度及巖石壓縮量（巖石頂面位移）等數(shù)據(jù)。

(六)、輔助設(shè)備部分

包括：樣品預(yù)壓及卸樣裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬樣品的期制備，保證整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)行等。

更新時(shí)間：2024/10/29 12:13:49

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