一、成巖模擬裝置具備的功能
成巖模擬裝置根據(jù)時間與溫度補償原理,,高溫短時間模擬地下低溫長時間的成巖過程,。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)能進行可溶有機質(zhì)、固體干酪根生烴及油裂解氣實驗,;
(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)能夠通過測定巖石壓實演化過程中體積變化量來研究孔隙度演化,;
二,、主要技術(shù)參數(shù)
1、溫度
(1),、模擬溫度范圍:室溫-500℃
(2),、溫度控制精度:±1℃
2、壓力
(1),、模擬上覆壓力(直接施加至巖石上的壓力):200MPa
(2),、模擬流體壓力: 100MPa
(3)、控制精度:±0.2MPa
3,、高壓釜內(nèi)巖樣尺寸
(1),、直徑:25mm
(2)、高度:100mm
4、流體計量器
(1)氣液分離器,、氣量計,、液位瓶
(2)測量精度:±1ml
三、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)實驗?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模擬;在保持的時間內(nèi)儀器能夠自動補償這些參數(shù)的變化,,參數(shù)的誤差控制在精度內(nèi),,減少實驗人員在實驗室的陪護時間。
2. 計算機能夠自動記錄試驗過程的數(shù)據(jù),,并自動錄入,,形成數(shù)據(jù)庫。
3. 能夠測量不同壓力狀態(tài)巖石的位移量,,用以計算孔隙度的變化,;
4. 能夠模擬和計量烴源巖的生烴量。
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,、孔隙流體會膨脹,,孔隙流體壓力會升高,關(guān)鍵是能夠釋放升高部分的流體壓力,,保持升溫前的孔隙流體壓力)。
(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,,樣品室壓實后zui小高度為100mm,,樣品室承受zui大流體壓力100MPa,承受zui大模擬凈巖壓力(直接施加至巖石上的壓力):200MPa,以確??梢阅M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,,且高溫高壓下對材料的腐蝕性能要求很高,為保證在以上幾個惡劣環(huán)境下滿足實驗要求,,同時又不能過分增加結(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)計措施:
- 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,,不會笨重,,耐腐性能也很好。
- 密封采用油缸液壓壓緊方式,,預(yù)緊力大,,操作簡單方便,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,。
- 密封材料選用進口復(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。
- 密封壓力泵:用來進退密封油缸,,并給密封油缸施壓,,壓緊密封圈。
(二),、力學(xué)系統(tǒng)
系統(tǒng)保證長時間,、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。zui大模擬靜巖壓力:200MPa,。系統(tǒng)由以下部件組成:
- 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,。用來承受地層靜巖壓力,、流體壓力,、密封壓力所產(chǎn)生的拉力。zui大可承受拉力1000KN,。
- 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,zui大模擬上覆壓力:200MPa,。
- 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,zui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,,側(cè)面上下開2個孔用于上、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,,壓力能夠自動補償,,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,具有自動恒壓功能,,隨著溫度升高,、孔隙流體會膨脹,孔隙流體壓力會升高,,該泵自動退泵泄壓,并保持恒壓,??紫秹毫刂品秶?/span>0-100MPa,控壓精度±0.1Mpa。
(四),、產(chǎn)物分離收集與計量系統(tǒng)
能夠?qū)崿F(xiàn)油氣水產(chǎn)物的自動分離,、收集與計量。系統(tǒng)包括氣液分離器,,氣量計等,。
(五)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
能夠自動實時動態(tài)采集溫度,、壓力,、位移等數(shù)據(jù),并存儲于電腦,。
記錄及存儲參數(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),、外圍輔助設(shè)備部分
包括:樣品預(yù)壓及卸樣裝置,以實現(xiàn)對模擬樣品的前期制備,,保證整個系統(tǒng)的運行等,。
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