一种基于红外成像的原油燃烧实验装置

1.本实用新型涉及石油天然气开采技术领域，具体涉及一种基于红外成像的原油燃烧实验装置。


背景技术：

2.火驱被认为是稠油高效开采的方法之一。火驱过程是将油藏原油中的重质组分作为燃料，利用空气或高含氧气体作为助燃剂，采取人工点火或自燃等方式使地层温度达到原油燃点，并持续注入助燃剂，使油层原油持续燃烧，燃烧反应产生大量的热，部分重质组分在高温下(>400℃)发生裂解反应，注入的气体、重油裂解生成的轻质油、燃烧生成的气体以及水蒸汽均可以驱动原油向生产井流动，并从生产井采出。为更好地判定稠油能否在给定的点火温度下点燃，确定火驱过程中的一些基本参数(如燃料消耗、驱油效率、氧气利用率等)，以及进行火驱过程中参数敏感性分析，研究者们进行了大量的常规燃烧管实验。然而，目前常规燃烧管实验分析手段存在以下问题：(1)常规的燃烧管实验数据不能提供更多关于原油燃烧过程中复杂反应的数据，例如，通过温度曲线与产出气分析无法获得燃烧管局部的瞬时变化；(2)实验得到的温度曲线数据只能代表平均温度或者单一储层基质的温度变化，难以区分不同介质区域中温度分布；(3)难以区分不同驱油机理对火驱的贡献程度。


技术实现要素：

3.鉴于此，本实用新型目的在于提供一种基于红外成像的原油燃烧实验装置，与常规逐点热电偶检测相比，精度更高；红外成像可以检测到狭长地带前缘的温度变化情况；能够观测到多孔介质中原油燃烧的对流传热现象。
4.本实用新型提供的技术方案是，一种基于红外成像的原油燃烧实验装置，包括气源、实验舱，
5.所述实验舱包括舱本体和端盖，所述舱本体底部设置有加压舱，所述加压舱上部为燃烧室，所述燃烧室内设有测温管，所述测温管上均匀设置有数个热电偶，所述端盖和所述燃烧室之间设有集液室，所述端盖上设有排液管，所述排液管和所述集液室连通，所述排液管连通气液分离器，所述加压舱设有加压头和点火装置，所述加压头和所述气源连通；
6.所述实验舱外部设置有热成像摄像机。
7.本实用新型的一种实施方式在于，所述装置还包括控制器，所述控制器与所述热电偶、热成像摄像机电连接。
8.本实用新型的一种实施方式在于，所述燃烧室内还设置有保护套。
9.本实用新型的一种实施方式在于，所述燃烧室和所述集液室之间设置有数个产液孔。
10.本实用新型的一种实施方式在于，所述气液分离器的排气端并联设置有排气阀和采样阀。
11.本实用新型起到的技术效果是：
12.与常规逐点热电偶检测相比，精度更高；红外成像可以检测到狭长地带前缘的温度变化情况；能够观测到多孔介质中原油燃烧的对流传热现象；能够对燃烧过程中产出气的热图像进行后期处理，深化对火驱过程的认识。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1是本实用新型的结构示意图；
15.图中1为舱本体，2为燃烧室，3为气源，4为流量计，5为单向阀，6为第一压力表，7为第二压力表，8为测温管，9为热电偶，10为集液室，11为产液孔，12为点火装置，13为加压头，14为采样阀，15为第二减压阀，16为排液管，17为气液分离器，18为排液阀，19为plc单片机，20为控制电脑，21为热成像摄像机，22为端盖，23为第一减压阀，24加压舱。
具体实施方式
16.下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
17.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。
18.实施例：
19.参见图1，一种基于红外成像的原油燃烧实验装置，包括气源、实验舱，
20.实验舱包括舱本体1和端盖22，舱本体1底部设置有加压舱24，加压舱24上部为燃烧室2，燃烧室2内设有测温管8，测温管8上均匀设置有数个热电偶9，端盖22和燃烧室2之间设有集液室10，端盖22上设有排液管16，排液管16和集液室10连通，排液管16连通气液分离器17，加压舱24设有加压头13和点火装置12，加压头13和气源3连通；实验舱外部设置有热成像摄像机21。
21.具体的，舱本体1由承压隔热材料支撑，同时舱本体1由下到上分为三个部分：加压舱24、燃烧室2、集液室10，三个部分是连通状态；
22.加压舱24的主要作用是提供足够的压力以及点火，因此，在加压舱24内设置有点火装置12和加压头13，同时，在模拟火驱时，需要在一定的压力条件下，同时还需要足量的空气，因此，在本实施例中，加压头13连通气源3，通过气源3可以对加压舱24提供带有压力的空气或者氧气，气源3可以为高压气罐或者带有气体压缩机的气罐。
23.为了进一步的对进入加压舱24内的气体进行监控，保证试验更好的进行，在气源3和加压头13之间依次设置有：流量计4、单向阀5、第一压力表6，流量计4能够对进入加压舱24内的气体进行计量；当加压舱24内点火后，气体受热膨胀，设置的单向阀5能够防止加压舱24内的气体倒流；设置的第一压力表6能够实时监控管路以及加压舱24内的压力。
24.燃烧室2是模拟火驱过程的主要场所，燃烧室2内填充有油砂混合物，用于模拟地下储层；由于燃烧室2在燃烧的过程中会产生高温，为了保护整个装置，在燃烧室2侧壁上设置有一层保护套，该保护套通常由耐高温高压的材料制成；在燃烧室2内还设置有一根测温管8，该测温管8的长度为燃烧室9的长度的三分之二到十分之九之间，在一些实施例中，测温管8一端固定于端盖22上，在另一些实施例中，测温管8自由设置；测温管8的管体上均匀设置有多个热电偶9，这些热电偶9用于测量燃烧室2不同位置的温度。
25.集液室10用于收集从燃烧室2内排出的气体或液体，因此，在集液室10和燃烧室2之间设置有多个产液孔11。
26.舱本体1由端盖22密封，在端盖22上设置有一个排液管16，排液管16一端连通集液室10，另一端连通气液分离器17，由于集液室10内通常为高压，因此，在排液管16和气液分离器17之间还设置有一个第一减压阀23。
27.经过气液分离后的气体通常具有较高的研究价值，通过气体能够研究获取过程中原油经燃烧后的变化，因此，在气液分离器17的排气口并联连接有一个排气阀18和采样阀14，气体通过排气阀18排向后续处理工序，通过采样阀14，能够对气体进行采样分析，需要注意的是，虽然气液分离器17中的流体已经由第一减压阀23进行过减压，但是通常来说其减压程度并不会很高，因此，气液分离器17排出的气体仍然带有较高的压力，因此，在采样阀14出口端设置有第二减压阀15。
28.设置的热成像摄像机21能够较好的检测燃烧室2内的热图像变化，为后续分析提供数据支持。
29.为了实现该装置的自动化控制，还设置了一个控制器，热电偶9、热成像摄像机21均与控制器电连接，在本实施例中，控制器包括一个plc单片机19和控制电脑20，plc单片机19用于接受相应数据，控制电脑20对这些数据进行处理。
30.使用时，首先在燃烧室内填充油砂混合物，后用端盖将舱本体密封，连接好各个部件，利用气源对加压舱内进行加压，当加压到一定压力后，停止加压，点火，燃烧室内的油开始燃烧，集液室的压力达到一定程度后，向气液分离器内排出流体，进行气液分离，分离后的气体进入后续工序，同时对气体进行采样分析。整个燃烧过程中，开启热成像摄像机以及热电偶采集燃烧室内的数据，为后续分析提供数据支持。
31.在本实用新型的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本实用新型的限制。
32.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。