[发明专利]一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置及实验方法

说明书

本发明公开一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置及实验方法，实验装置包括反应釜，反应釜安置在箱式加热炉中，箱式加热炉顶端设置有进行上加压的液压站顶缸，箱式加热炉下端设置有进行下加压的液压站底缸，反应釜顶部和底部设置有进行排烃的排烃管路。实验方法包括以下步骤：划分埋藏阶断阶段；设计模拟升温阶段及对应的实验条件；进行先导实验消除装置温差；将模拟压力条件转化为模拟实验设备的工作参数；录入升温指令和控压指令；模拟实验装样、装釜、检漏工序；进行升温作业；收集热模拟产物，计算排油率。本发明可依据烃源岩埋藏史在模拟实验中动态调整温压条件，模拟烃源岩连续沉降中的生排烃过程，再现地层埋藏史下烃源岩的排烃事件。

技术领域

本发明属于石油与天然气地质资源勘探开发技术领域，尤其是涉及一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置及实验方法。

背景技术

烃源岩也称生油岩，是一种富含有机质的细粒沉积岩。烃源岩随构造运动沉降至特定的埋藏深度后，内部分散有机质将逐步转化为油气。烃源岩连续沉降过程中内部油气的生成和积累、古地温的增高、上覆静岩压力的增加，烃源岩内部汇聚高势流体。

根据幕式排烃理论，当内部压力达到烃源岩封存压力上限后，可产生裂缝，形成超压流体释放的通道。烃源岩内相对封闭的系统被打破，开始烃类流体的排出过程。待流体释放，压力减小到一定限度时，微裂缝闭合，一次排烃结束。

烃源岩生烃过程并没有停止,随着时间的延续,生烃量逐渐增多,烃源岩内的流体压力又开始逐渐增高,当再次积累到破裂压力时,发生二次排烃，之后开始新的循环,直到烃源岩生烃能力枯竭或生烃的物理化学条件被改变而停止排烃。

现阶段，对烃源岩生烃能力的研究具备多种实验方法和成熟的评价体系，但排烃方面研究较少。油气藏的形成并不完全受控于烃源岩的生油窗口,还要兼顾烃源岩排烃事件，综合分析油气贡献比。研究烃源岩排烃效率和排烃事件，对于泥页岩储集岩属性或是生油岩属性的定义和非常规勘探也具有重要意义，以上内容均需要模拟实验支撑。

烃源岩生排烃的过程十分复杂，烃源岩的矿物组成、有机质丰度和生源类型、埋藏条件等都将直接或间接地影响烃类的排出。目前，研究烃源岩排烃过程的实验方法较少，中石化勘探开发研究院研发的地层孔隙热压生排烃模拟实验可依据研究目标的埋藏深度设置温压及排烃条件恒温48小时以上，分析排出油和残余油产率研究排油效率。其实验装置在模拟烃源岩排烃方面有较大突破，通过可控压差的排烃阀门再现源岩间歇式的排烃现象，且区分了源岩内部的滞留烃和脱离生烃体系的排出烃。

但上述方法在模拟排烃方面存在以下问题：

其一、方法中以模拟目标埋深为条件设置固定温度、压力和排烃条件不能反映盆地演化史中源岩持续变化的温压环境。

其二、快速升温后长期恒温不能反映源岩埋藏史中沉降、抬升等构造事件下的热演化过程。

其三、固定的排烃条件导致快速源岩早期排烃难度偏大，温度成为促使排烃的主要因素，反而在模拟时长占比最高的恒温期，因缺少其他增压因素的影响导致排烃次数明显偏少。

因此，现阶段缺少一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置及实验方法，解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置及实验方法；本方法能够尽可能地依托构造背景进行动态进行排烃过程模拟，实验过程可再现烃源岩连续沉降、成熟生烃以及伴随油气生成和烃源岩沉降过程的间歇式排烃现象。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种模拟烃源岩连续沉降排烃的实验装置，包括反应釜，所述反应釜安置在箱式加热炉内，所述箱式加热炉顶端设有进行上加压的液压站顶缸，所述箱式加热炉底端设有进行下加压的液压站底缸，所述反应釜顶部设有上排烃管路，所述反应釜底部设有下排烃管路，所述上排烃管路上设有上排烃气动阀，所述下排烃管路上设有下排烃气动阀，所述上排烃管路与所述下排烃管路并联后与气液分离罐连通。