专利名称：流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于模拟自然地层中的有机质生烃实验的流体压力和静态压力作用下 有机质生烃模拟装置。
技术背景在自然地层中的有机质，受到地热的作用，产生油气等烃类，在生烃过程中，地层受 到上部和围岩的静态压力和地层空隙中流体(水、气)的压力作用。当油气生成量较大时， 流体压力大于围岩的封闭阻力时，油气就可穿过围岩的封闭而发生运移。用人工热模拟方 法重现压力作用下的生烃和运移过程，对于研究油气生成的机理、计算油气生成量、指导 油气勘探都有重要意义。目前国内外主要用活塞式压机进行热模拟实验，此装置的基本结 构如图1所示，其包括样品筒12，样品筒12外设有加热器13，样品筒12中设有有一个可 轴向活动的活塞14，活塞14和样品筒12之前通过一个紫铜密封环15进行密封，样品筒 12的底部有个油气排出通道16，油气排出通道16接入油气收集瓶17，在样品筒12的内底 面上有一个盖在油气排出通道16的开口上的筛孔支撑片18。具体使用时，先在筛孔支撑片 18上放入石英砂19，在石英砂19上放置样品20，活塞14向样品20施加压力，加热器13 工作，样品20受热产生油气通过油气排出通道16进入油气收集瓶17内。该装置的优点是 可以放置较多的样品，但也存在以下的缺陷-1、 为保证样品筒的强度，整个装置的设计不能太小，因此实验要用较多的样品，通常 在10g以上，但有些情况下，地质样品十分宝贵，样品数量难以满足实验的需要。2、 紫铜密封环在高温时，其密封性能无法检测，因而很难保证油气没有泄露损失；3、 受热后的样品较难从样品筒中取出。样品筒在使用2-3次以后，内表面受到硫化氢 气体与水分的腐蚀，表面光洁度变差，无法继续使用。发明内容本发明的目的在于提供一种使用较少的样品、可模拟地层静压力和流体压力、确保密 封的流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为所述的流体压力和静态压力作用下 有机质生烃模拟装置，包括由不锈钢制成的薄壁的样品管，样品管的内表面镀有防蚀黄金 层，样品管一端与高压氮气源连接，另一端与冷阱的入口连接，样品管具有容置样品的样 品段，样品管上设有可测量样品段中的温度的热电偶，在样品段的两端处塞有石英棉，样 品段的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的压力块，在石英棉相对应的位置的样品管的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的紫铜压块，两端的紫铜压块分别接电源的正极 和负极。本发明使用时，将样品放入样品管的样品段中，两端放置石英棉防止样品漏出。样品 放入后，用专用工具将样品压实。装有样品的样品管竖直放置，样品管的上端与高压氮气 源连接，下端与冷阱的入口连接。用压力机如油压千斤顶推动上、下的紫铜压块向石英棉 相对应的位置的样品管部分加压，样品管两端被压扁，但由于石英棉的支撑，仍保留孔隙 以保证氮气和油气可以通过。压力块在同样在压力机如油压千斤顶的推动下向样品段加压， 样品段被压扁，样品受到压力作用，从而模拟地层中所受到的压力。上、下的紫铜压块向 样品管通入大电流对样品管加热，热电偶测量样品段中的温度以实行加热温度控制，样品 受热产生的油气，被高压氮气吹扫进入冷阱收集起来进行分析。由于采用了上述的结构，该装置的优点如下1、 由于样品管无强度要求，可做得较小，这样样品的用量小，约lg样品就可满足实 验要求，其产生的油可以满足分析需要。2、 样品管与高压氮气源、冷阱的连接处不受热，可确保密封。3、 可同时模拟地层静压力和流体压力，压力块形成静压力，高压氮气源形成流体压力。4、 可分别取得生烃总量和运移烃的量，其中，被载气吹扫进入冷阱的烃为可运移烃， 尚有部分不可运移的烃(如沥青等)被样品矿物吸附，实验结束后，将样品管取下，直接 投入试管，用溶剂进行超声抽提即可取得吸附烃的量。5、 样品的取出十分方便，如要对受热后岩石样品进行研究，可将加热后的样品管轻轻 敲击变形，即可将样品倒出。
图1是现有的活塞式热模拟压机的结构示意图； 图2是样品管的剖视图；图3是流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述，但并不构成对本发明的 任何限制。如图2和图3所示，本发明所述的流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置， 包括由不锈钢制成的薄壁的样品管1，薄壁的样品管1在压力下可发生形变。样品管1的内 表面镀有防蚀黄金层2，镀金以防止样品管1的内表面受到硫化氢气体与水分的腐蚀。样品 管1 一端与高压氮气源连接，另一端与冷阱3的入口连接。样品管1具有容置样品的样品段4，样品管1上设有可测量样品段4中的温度的热电偶5，样品20放入样品段4后，在 样品段4的两端处塞入石英棉6。样品段4的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的压力 块7，压力机可采用油压千斤顶，油压千斤顶使两侧的压力块7合拢压在样品管1的样品段 4上，使样品段4发生形变，压縮样品段4中的样品。在石英棉6相对应的位置的样品管1 的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的紫铜压块8，压力机使两侧的紫铜压块8合拢压 在样品管l上使其压扁，上、下两端的紫铜压块8分别接电源的正极和负极，通电后由于 样品管l自身有一定的电阻，电流通过时样品管l会发热。所述的压力块7和样品管1之间设有隔热绝缘层9，所述的隔热绝缘层9是云母片层， 云母片层在样品管1和样品压力块6之间起到隔热与绝缘作用。所述的冷阱3的排气口上依次接有流量控制器10和流量计11，流量控制器10可为限 流阀，流量控制器10根据流量计11提供的信息，来保持预定的稳定流量。本发明使用时，将样品放入样品管1的样品段4中，两端放置石英棉6防止样品漏出， 样品放入后，用专用工具将样品压实，石英棉6具有孔隙，可提供油气通过的通道。装有 样品的样品管l竖直放置，样品管1的上端与高压氮气源连接，下端与冷阱3的入口连接。 先用压力机如油压千斤顶沿A方向推动上、下的紫铜压块8，两侧的紫铜压块8合拢向石英 棉6相对应的位置的样品管1部分加压，样品管l两端被压扁，但由于石英棉6的支撑， 仍保留孔隙以保证氮气和油气的通道。然后压力块7在在压力机如油压千斤顶沿B方向推 动下，两侧的压力块7合拢向样品段4加压，样品段4被压扁，样品受到压力作用，从而 模拟地层中所受到的压力。接通电源，上、下的紫铜压块8向样品管1通入大电流对样品 管1加热，热电偶5放置在样品管1的侧面，紧贴样品管1以测量样品段4中的温度，根 据温度来控制电流的大小以实现温度的控制。样品受热所产生的油气，被高压氮气吹扫进 入冷阱3，高压氮气源形成流体压力。本发明的整个系统可用电脑程序控制电流的大小、压 力的大小，高压氮气源的气压大小，以实现自动运行。
权利要求
1.一种流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置，其特征在于包括由不锈钢制成的薄壁的样品管(1)，样品管(1)的内表面镀有防蚀黄金层(2)，样品管(1)一端与高压氮气源连接，另一端与冷阱(3)的入口连接，样品管(1)具有容置样品的样品段(4)，样品管(1)上设有可测量样品段(4)中的温度的热电偶(5)，在样品段(4)的两端处塞有石英棉(6)，样品段(4)的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的压力块(7)，在石英棉(6)相对应的位置的样品管(1)的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的紫铜压块(8)，两端的紫铜压块(8)分别接电源的正极和负极。
2. 按照权利要求1所述的流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置，其特征在 于所述的压力块(7)和样品管(1)之间设有隔热绝缘层(9)。
3. 按照权利要求2所述的流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置，其特征在 于所述的隔热绝缘层(9)是云母片层。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装 置，其特征在于所述的冷阱(3)的排气口上依次接有流量控制器(10)和流量计(11)。
全文摘要
本发明公开了一种流体压力和静态压力作用下有机质生烃模拟装置，其包括由不锈钢制成的薄壁的样品管(1)，样品管(1)的内表面镀有防蚀黄金层(2)，样品管(1)一端与高压氮气源连接，另一端与冷阱(3)的入口连接，样品管(1)具有容置样品的样品段(4)，样品管(1)上设有可测量样品段(4)中的温度的热电偶(5)，在样品段(4)的两端处塞有石英棉(6)，样品段(4)的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的压力块(7)，在石英棉(6)相对应的位置的样品管(1)的两侧分别设有由压力机驱动向中间合拢的紫铜压块(8)，两端的紫铜压块(8)分别接电源的正极和负极。本发明具有可使用较少的样品、可模拟地层静压力和流体压力、确保密封等优点。
文档编号B01J3/00GK101402027SQ20081021874
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者刘金钟 申请人:中国科学院广州地球化学研究所