[发明专利]一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统

说明书

本发明属于新兴的非常规油气实验技术领域，尤其涉及一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统，包括气源、中子散射装置和加热增压单元，所述气源的第三出气端与所述加热增压单元的第三进气端连接，所述加热增压单元的第四出气端与所述第一进气端连通，所述气源用于向所述加热增压单元输送气体，所述加热增压单元用于对气体进行加热增压处理后再输送至所述壳体内。本发明所述的中子散射实验系统，其能实现在中子散射实验中模拟地层原位高温高压的样品环境，更使得使中子散射技术在超压、常压等原位气体压力条件下页岩气储层纳米孔隙结构表征上的应用成为可能。

技术领域

本发明属于新兴的非常规油气实验技术领域，尤其涉及一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。

背景技术

在过去的数十年里，页岩气已成为全球能源的重要组成部分，但其长期增长潜力和可持续性存在很大的不确定性。页岩和其他致密地层的油气采收率很低，其中页岩气的采收率低于20％。页岩油气储层的低采收率和气井产量下降明显现象与页岩基质的纳米级孔隙和低渗透率有关。因此，为了提高页岩基质的油气采收率，研究其纳米孔结构和约束流体行为是十分必要的。

近年来，小和超小角度中子散射(SANS和USANS)相较其他表征方法如流体侵入、气体吸附、核磁共振等具有明显优势，已成为表征页岩纳米孔结构和约束流体行为的最强有力的方法之一。但中子散射线站提供的常温常压样品环境，对于页岩纳米孔结构和约束流体行为的研究是局限的。因此，已有前人发展了可施加静水压力和单轴应力的中子散射实验装置，用以研究储层压力及水力压裂条件下的页岩孔隙流体行为。但对于可提供高温、高压气体环境，用以超压、常压页岩气储层纳米孔隙结构表征研究的实验装置，尚未有相应的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。

本发明提供一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统，包括气源、中子散射装置和加热增压单元；

所述中子散射装置包括壳体、放样单元和加热单元，所述壳体为圆柱体结构，其水平设置，其中部设有沿其轴向贯穿其设置的入射通道，所述放样单元设置在所述入射通道内，其通过紧固件与所述壳体可拆卸连接，所述放样单元用于放置样品，所述加热单元设置在所述壳体内，其用于对所述放样单元进行加热，所述壳体上设有第一进气端和第一出气端，所述放样单元上设有第二进气端和第二出气端，且所述第二进气端与所述第一进气端连通，所述第二出气端与所述第一出气端连通；

所述气源的第三出气端与所述加热增压单元的第三进气端连接，所述加热增压单元的第四出气端与所述第一进气端连通，所述气源用于向所述加热增压单元输送气体，所述加热增压单元用于对气体进行加热增压处理后再输送至所述壳体内。

进一步地，所述气源与所述加热增压单元连接的回路上沿气体输送方向依次设有第一压力传感器和第一抽真空接口，所述加热增压单元与所述壳体连接的回路上沿气体输送方向依次设有第一爆破片、压力释放阀、第二压力传感器、第二抽真空接口、隔离阀和第二爆破片，所述第一抽真空接口和所述第二抽真空接口均用于外接真空泵。

进一步地，所述壳体包括均为圆柱体结构的外壳和内壳，所述外壳的中部设有沿其轴向贯穿其设置的第一入射通道，所述内壳同轴设置在所述第一入射通道内，所述内壳的外壁与所述外壳的内壁之间形成第一空腔，所述加热单元设置在所述第一空腔内，所述内壳的中部设有沿其轴向贯穿其设置的第二入射通道，且所述第二入射通道与所述第一入射通道连通，所述放样单元和所述紧固件均设置在所述第一入射通道内，所述外壳的上分别设有第一子进气口和第一子出气口，所述内壳的外侧壁上分别设有第二子进气口和第二子出气口，且所述第二子进气口和所述第二子出气口分别与所述第一子进气口连通和所述第一子出气口连通，所述加热增压单元与所述第一子进气口连通。

进一步地，所述外壳的内部中空，其内设有冷却单元，所述冷却单元用于对所述外壳进行冷却处理。