降低燃烧实验的热量损失。橡胶石棉垫圈，耐温500°C，硅橡胶基密封化合物密封燃烧管26的顶端和底端。
[0023]利用计量泵，从活塞容器5供给水进入蒸汽发生器8，注入到燃烧管26中。出流体从燃烧管26流经回压阀11，继续向下流动。回压阀11作用是用于建立燃烧管26所需气体流量和操作压力。回压阀11阻止燃烧管26中任何操作对后续流动的影响。安置在第一分离器12的进口端，防止第一分离器12内超压。利用回压阀11在出口端建立第一分离器12内所需稳定低压力。气体从第一分离器12流经冷凝器15实现产出气体中轻烃的分离。利用冰浴可以实现产出气液混合物高效分离。冷凝器15产出气体可以通过湿式流量计进行计量。高效计量阀门N安装在湿式流量计的入口端，用来维持产出气体的恒定流速。测量后的气体排向通风橱。取样管线连接在排出管线上，以便在线对产出气体进行气相色谱仪19分析。
[0024]氧气检测器21用来监测产出气体氧气含量。氧气检测器21被连接到一个报警控制装置，当产出的气体中氧水平超过预设值时会产生报警信号。两个独立的气相色谱仪19用于详细分析产出液体和气体。其中一个配备热导检测器，另一个配备双火焰离子化检测器。气相色谱仪19配备有恒定气体流量控制器便于装载和补充气体。这使得该仪器适合应用毛细管柱。该仪器具有可编程控制器，可以让柱箱温度在35-500°C范围内可以实现线性温度变化或等温线运行。50m的玻璃毛细管柱(G-SCOT)配有0V101作为固定相，用于分析液体样品。为达最佳毛细管性能，使用不分流进样系统(SIS)，其主要设计用于G-SCOT柱。SIS的功能是通过减少注入样本中G-SCOT柱的容量大小来最小化有效死体积。
[0025]具有热导检测的气相色谱仪19用来在线分析产出气体。这是通过spherocarb80/100色谱柱来实现的。用于分离复杂气体。其他分析仪器包括Hakke RS6000流变仪测定产出前后原油粘度，Anton Paar数字密度计用来分析产出液体密度。
[0026]实施例2、以0.015sm3/hr速度和HOkPa入口压力注入氮气，来测量填砂模型的渗透率。此过程一直持续到管内空气全部被驱替。利用氧气分析仪和气相色谱仪19检测出产出物中含有氧气时，打开电加热器，燃烧管26温度均匀上升至70°C。此时氮气继续流经燃烧管26，打开点火器，上层温度逐渐升至300°C。氮气注入停止，立即开始注入空气。这个过程确保原油快速点火发生，以消除低温氧化效应。点火状态被确定时，模型端面温度快速上升。这也可以通过氧气含量突然下降和一氧化碳和二氧化碳废气浓度的增加证实。点火完成后，进口流量控制阀门I和回压阀11用来建立所需条件，即气体注入压力与速度。此阶段，输入点火器的热量逐渐使入口温度维持恒定。其他热电偶通过保持相应管壁温在350°C，以提供在不同的燃烧前缘的位置局部绝热条件。所有测试有关数据，燃烧管26壁和轴向温度分布，进口出口压力、产出气体流量和组成都是记录间隔15-30min。此外，经常检查分离器和冷凝器15，观测第一滴液体的产生。所产生的液体间隔30-45 min被收集在称量瓶中称重。
[0027]以预设速度注入水，一旦稳定燃烧前缘到达两个或三个热电偶间隔位置，停止注水。
[0028]密切监测每组测试的整个燃烧周期。还需要确保燃烧前缘稳定推进。当燃烧前缘位于该管的底部附近最后轴向热电偶时，实验停止。关闭热电偶或水泵。气体注入切换到氮气，熄灭燃烧前缘。前缘的熄火可以通过产出气体C02浓度的突降证实。持续注入氮气，冷却燃烧管26直至打开燃烧管26。最后，燃烧管26冷却至室温后，关闭氮气注入，系统压力逐渐降至O。
[0029]每组燃烧实验结束，从注入端打开燃烧管26。移出填砂样品检验。对有代表性样品进行甲苯萃取，确定流体沿轴向分布。利用高速离心机将产出液体分离出水和油，称量。如果形成乳状液，甲苯的含量是离心前添加的已知量。这些样品是总采出一部分，主要用于物料平衡计算。未受污染的油混合在一起，进行分析，以确定密度，粘度和模拟蒸馏数据。实验所有的温度，测量和产出气体组分数据通过安装在计算机软件进行读取。
[0030]实施例3、本发明实施例如图1所示，首先，安装燃烧管26的底部法兰。将两个连接在底部网状钢板上防止砂子堵塞管线的热电偶套管插入到燃烧管26中。之后，装上燃烧管26的顶部法兰，拧紧法兰螺栓。然后称量燃烧管26质量。之后，安装注入组件，为底部法兰连接件的压力测试做准备。模型IMPa压力试漏15min。一旦压力测试成功完成，拧开注入管，燃烧管26中压力下降到大气压。量出大约7000g砂子放入混料罐中，然后加入500g水，用小铁铲充分搅拌。之后，加入500g原油，让其充分混合，直至达到均匀分布。称量最终混合物，确定由于混合造成的损失。
[0031 ] 安装燃烧管26底部法兰。之后，将燃烧管26安全地紧固在垂直位置，装入200g混合物。利用重金属塞穿过热电偶套管夯实燃烧管26中样品。重复添加样品和夯实的过程直到燃烧管26填充至距顶10cm。在样品的顶部放入约5ml的亚麻籽油加速点火。然后，用洁净的100目砂子填充燃烧管26至顶部。砂子作为绝热体从而阻止燃烧热影响燃烧管26顶部法兰。称量装满混合物的燃烧管26的质量，对比先前空管质量，确定燃烧管26中混合物的质量。
[0032]装上顶部法兰，紧固法兰螺栓。穿过热电偶套管小心地装上注入组件，利用聚四氟乙烯垫圈进行密封紧固。燃烧管26出口端封堵，进口端注入氮气，模型3MPa压力试漏20min。一旦压力测试成功进行，燃烧室出口端堵塞慢慢打开，管中压力降至大气压。拆卸注入组件，安装电点火器，固定在燃烧管26外面、亚麻籽油同样深度的位置上。然后将燃烧管26小心地放入真空管中，真空管在水平方向上倾斜30°，以便更好操纵燃烧管26。燃烧管26底部法兰用绝热材料包裹，装上真空管底部法兰。电点火器连接在真空管顶部法兰的点火终端上，紧固点火终端。注入组件放置回他们原来的位置，固定式和移动式热电偶鞘插在相应的热电偶套管上。聚四氟乙烯垫圈紧固在出口端和注入连接件上，用来密封真空管与燃烧管26。真空管置于垂直位置，燃烧管26出口紧固在产出部分。移动式热电偶鞘安装在机械臂上，所有热电偶连接在它们的终端上。真空管用大约-0.0lOMPa压力测试30min。注入管线连接到相应部件上，真空管电加热器设定在60°C，恒温12h，以使砂子混合物温度均衡。一个温度设定在30°C的带式电加热器环绕在分离器上，确保产出油顺利地流过分离器进入采样瓶。
[0033]通过燃烧管26试验能够直观的测量到火烧油层反应区的温度、压力，组分分布、反应区的扩展方向和速度、产液量等。
【主权项】
1.一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:包括氮气罐和空气罐，氮气罐和空气罐分别通过管线连接气体过滤器，且每根管线上均设有阀门A，气体过滤器连接第一活塞容器，且气体过滤器与第一活塞容器之间设有阀门B，第一活塞容器上还连接储水罐和蒸汽发生器，且第一活塞容器和储水罐之间设有阀门C，第一活塞容器与蒸汽发生器之间设有质量流量计，第一活塞容器与质量流量计之间设有阀门D，质量流量计和蒸汽发生器之间设有阀门E和阀门F，蒸汽发生器上还连接第二活塞容器，且蒸汽发生器和第二活塞容器之间设有阀门G，第二活塞容器连接恒压恒速泵，且第二活塞容器和恒压恒速泵之间设有阀门H，蒸汽发生器连接燃烧管组件，且蒸汽发生器和燃烧管组件之间设有第一压力传感器和阀门I，燃烧管组件连接回压阀，回压阀连接第一分离器，第一分离器连接第二分离器，第一分离器与第二分离器之间设有阀门J，第二分离器连接收集量筒，第一分离器连接带有阀门K的冷凝器，冷凝器连接酸洗罐，冷凝器与酸洗罐之间设有第二压力传感器和阀门L，酸洗罐另一端连接硫酸钙干燥罐，且酸洗罐和硫酸钙干燥罐之间设有阀门M,硫酸钙干燥罐另一端连接湿式气体流量计，且硫酸钙干燥罐和湿式气体流量计之间设有阀门N，湿式气体流量计连接氧气检测器，氧气检测器连接气相色谱仪，湿式气体流量计和气相色谱仪之间设有开关阀，质量流量计、第一压力传感器、第二压力传感器和湿式气体流量计均连接数据信号转换器，数据信号转换器连接电脑。
2.根据权利要求1所述的用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:所述的燃烧管组件包括最外层的压力套管、中间层的连接管和内层的燃烧管。
3.根据权利要求2所述的用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:所述的压力套管、连接管和燃烧管的长度均为87.0cm，压力套管的直径为15cm，连接管直径为7.0cm，燃烧管直径为6cm，且连接管与燃烧管的壁厚相等。
4.根据权利要求2所述的用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:所述的连接管上含有15个等间距的小孔，沿管向下呈120°相位差均匀分布。
5.根据权利要求4所述的用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:所述的连接管的内壁连接有热电偶，外壁环绕有电加热圈。
6.根据权利要求2所述的用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，其特征在于:所述的压力套管端面钻取有两个BSP螺纹孔。
【专利摘要】一种用于火烧油层开采稠油沥青油藏物理模拟实验装置，氮气罐和空气罐分别通过管线连接气体过滤器，气体过滤器连接第一活塞容器，第一活塞容器上还连接储水罐和蒸汽发生器，蒸汽发生器上还连接第二活塞容器，蒸汽发生器连接燃烧管组件，燃烧管组件连接回压阀，回压阀连接第一分离器，第一分离器连接带有阀门K的冷凝器，冷凝器连接酸洗罐，酸洗罐另一端连接硫酸钙干燥罐，硫酸钙干燥罐另一端连接氧气检测器，氧气检测器连接气相色谱仪，质量流量计、第一压力传感器、第二压力传感器和湿式气体流量计均连接数据信号转换器，数据信号转换器连接电脑。本发明可用于观察地层点火温度、火驱前缘前后的温度、压力展布规律、火驱前后岩石组分和物性的变化规律。
【IPC分类】E21B43-243, E21B49-00
【公开号】CN104790944
【申请号】CN201510075941
【发明人】赵法军, 刘永建, 吴景春, 马海程, 王云龙, 石岩松
【申请人】东北石油大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月12日