[发明专利]用于模拟油页岩原位干馏开采的实验系统和实验方法

说明书

本发明涉及用于模拟油页岩原位干馏开采的实验系统和实验方法。实验系统包括加压装置，加压装置包括筒状的反应釜以及分别从反应釜的两端插入到反应釜的上压杆和下顶杆，上压杆和下顶杆均与反应釜密封配合且均能沿反应釜的轴向滑动，以及加热装置，加热装置用于对反应釜加热。实验方法基于上述实验系统实施。采用模拟油页岩原位干馏开采的实验系统和实验方法可以准确模拟油页岩地下原位开采的过程，获得油页岩地下原位开采时因内部的流体压力自喷而出的页岩油的转化率，从而能对油页岩资源原位开采进行评估时供数据支持。

技术领域

本发明涉及一种油气开采领域，特别涉及一种用于模拟油页岩原位干馏开采的实验系统和实验方法。

背景技术

通常，埋深小于300m的油页岩资源可以通过露天开采，运至干馏厂提炼页岩油；埋深大于300m的油页岩适合于采用对油页岩层原位加热，转化为页岩油。自20世纪70年代起，许多国际知名的能源公司开始致力于油页岩原位开采技术的研究，以避免油页岩开采后在干馏装置内热加工时生成的废水、废气和废渣所导致的环境污染，实现资源的最大化利用。该技术的基本原理是通过直接给地下油页岩层加热，使其在地下进行热裂解生成油气，最后通过生产井把油气开采出来。该生产方式可大致分成四个过程，即钻井、储层改造、原位加热干馏和油气采出。

室内模拟实验可为较大尺度上的现场中试提供必要的开采工艺参数,在这一技术研发过程中起着至关重要的作用。许多公司都根据需求研制了一些针对性的实验装置，如壳牌公司将电热丝缠绕在油页岩岩芯外侧进行加热；埃克森美孚公司向油页岩内部加入煅烧后的石油焦作为导电介质，从油页岩内部加热，并在块状油页岩底部设弹簧装置模拟地层压力；中国石油勘探开发研究院廊坊分院研制的电加热原位开采模拟仪提供了一种较为真实地模拟地下油页岩热解实验设备，该设备能够完成油页岩在施加轴压情况下的热解反应；吉林大学和中国石油大学(北京)采用的高压釜干馏热压模拟仪由高压反应釜、控温系统、冷凝系统、气体收集4部分组成，没有模拟压实过程。

总的来说，目前现有的室内模拟实验方法及其实验装置不能有效地模拟油页岩地下原位开采的过程，油母质转化的油气量不准确，无法为原位加热后自然能够排采出的页岩油量比例提供科学参数。因此，有必要开发一种用于评价油页岩原位干馏开采前景的模拟实验技术。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种用于模拟油页岩原位干馏开采的实验系统，其包括：加压装置，加压装置包括筒状的反应釜以及分别从反应釜的两端插入到反应釜的上压杆和下顶杆，上压杆和下顶杆均与反应釜密封配合且均能沿反应釜的轴向滑动，以及加热装置，加热装置用于对反应釜加热。

在一个具体的实施例中，加压装置还包括设置在上压杆背离反应釜的一侧的、一端连接于上压杆的且伸缩方向平行于反应釜的延伸方向的上液压缸，设置在下顶杆背离反应釜的一侧的、一端连接于下顶杆的且伸缩方向平行于反应釜的延伸方向的下液压缸，以及用于同时驱动上液压缸和下液压缸伸长的液压机，其中，上液压缸的另一端与下液压缸的另一端的相对位置固定。

在一个具体的实施例中，实验系统还包括设置有均连通于反应釜的第一页岩油收集器和第二页岩油收集器的油气收集单元，连通于反应釜的冲洗装置，连通于反应釜和第一页岩油收集器且用于对反应釜和第一页岩油收集器抽真空的抽真空装置，其中，冲洗装置用于向反应釜中注入冲洗液以将反应釜内的页岩油带入到第二页岩油收集器中。

在一个具体的实施例中，冲洗装置、第一页岩油收集器和第二页岩油收集器与反应釜之间均设置有阀门，抽真空装置与第一页岩油收集器之间的管路上设置有阀门。

本发明还提出了一种用于模拟油页岩原位干馏开采的实验方法，该实验方法基于上述实验系统实施，实验方法包括如下步骤：

钻取埋藏在地层中且位于预设深度的油页岩岩样，将油页岩岩样切割成与反应釜的内腔相匹配的柱体；

对油页岩岩样称重；