[发明专利]一种超高压高温生排烃釜体及其应用

说明书

本发明公开了一种超高压高温生排烃釜体及其应用。所述超高压高温生排烃釜体包括中部样品室、顶部密封部件和底部密封部件；中部样品室包括筒体和设于筒体内的样品室，样品室与筒体之间为接触配合；顶部密封部件与底部密封部件分别设于样品室的两端，且与样品室之间均为楔形自紧密封；通过顶部和底部密封部件能实现对样品室内的样品施加围压；通过顶部密封部件能实现对样品室内的样品施加静岩压力；底部密封部件与样品室之间设有储水块；底部与顶部密封部件内设有与样品室相通的通孔。本发明超高压高温生排烃釜体能够实现与地质实际条件相匹配的流体压力、静岩压力、围压条件、温度及地层孔隙生烃空间，从而提高深层烃源岩生烃和排烃评价参数的准确度和精确度。

技术领域

本发明涉及一种超高压高温生排烃釜体及其应用，属于油气地球化学技术领域。

背景技术

生排烃模拟实验是研究烃源岩演化机理、油气资源评价及油气源对比的重要手段之一。浅层油气藏的研究表明，烃源岩生烃和排烃是一个十分复杂的地球化学过程，即随着温度的升高，有机质大分子逐渐分裂成小分子，最终形成石油和天然气。可见，温度和时间是有机质成熟和烃类生成的重要因素；随着研究的深入，静岩压力和流体压力对有机质成熟和烃类生成的作用不容忽视，其与温度和时间的耦合是有机质成熟和烃类生成的重要控制因素。

深层油气藏的形成同样需要具备一定含量有机质的烃源岩作为成烃的物质基础。盆地深部，通常指深度大于6000m，围压和静岩压力最小应超过150MPa，在深部高温(地质温度大于150℃)高压(大于150MPa)条件下，生烃母质发生了很大的变化，除了烃源岩之外，还包括液态烃(石油)。在大多数含油气盆地的4000～9000m的深层，广泛分布着既能生油又能生气的烃源岩。深层烃源岩即可以是碎屑岩(泥岩、页岩)，又可以是碳酸盐岩(白云岩、泥灰岩、灰岩)，也可以是介于上述两种岩性之间的过渡类型的岩石(泥质—碳酸盐岩)。研究表明，即使在现代地温220～296℃的条件下，超深井内依然存在液态烃(石油)，以分散有机质的形式，存在于深部地层之中，在各种地质因素的影响下，进一步裂解形成天然气。液态烃(石油)是除烃源岩之外，形成天然气的另一种生气母质。

目前，对盆地深层烃源岩生烃和排烃过程与机理的评价，均采用模拟实验技术，主要通过超高压高温生排烃釜体来实现，是整台模拟实验仪器的关键部件。现有的模拟实验技术主要强调的是温度和时间，忽视了地层流体压力、生烃空间、高温高压地层水及初次排烃等主要地质因素的影响。盆地深层烃源岩生烃和排烃的过程，科研人员无法直接观察和直接测量，因此，科研人员利用模拟实验技术，模拟烃源岩在一定的温度、静岩压力与围压、流体压力和地质时间等条件下，有机质大分子逐渐分裂成小分子，最终形成石油和天然气，通过测量模拟实验前后烃源岩的各种参数变化，及收集到液态烃(石油)和气态烃(各种气体)的地球化学参数，从而评价盆地深层烃源岩的生烃和排烃过程与机理。

目前因存在烃源岩所受的流体压力、静岩压力和围压的情况，与地质实际条件不匹配，导致盆地深层烃源岩的评价不合理，降低了地球化学参数的准确度和精确度。

现有的常规高压釜，实现的技术方案是：将粉碎为200目的烃源岩样品装入样品室，并放入高压釜体内，容积一般为250mL；高压釜底部密封，顶部开口，剖面上呈“U”型。通过密封塞和紫铜圈与高压釜顶部内壁接触，利用下法兰、上法兰和固定螺栓，对密封塞加压进行密封。把密封好的高压釜放入加热炉内，设定一定的升温速率，从室温进行加热，加热到实验的目标温度(通常为250～550℃，温阶为50℃)，再恒温一段时间(通常为72小时)；烃源岩样品及其生成的油和气体，会在约230mL的容积内(20克以下的烃源岩样品所占的体积小于20mL)，进一步发生化学反应和相互作用；在完成实验后，从产物排放口排出，进入收集部件，排饱和盐水法收集气体并定量。目前，利用上述类似的高压釜，是在一定的温度和生烃增压的条件下，开展烃源岩样品的生烃模拟实验，考虑存在的流体压力，仅限于生成的油和气体，在远大于样品体积(约20mL)的空间内(约230mL)，对高压釜壁形成一定的压力(通常小于10MPa)，即生烃增压形成的流体压力；没有考虑施加静岩压力；而流体压力适用于盆地深度小于1000m的静水压力，二者不匹配，且自动化控制程度不高。