本發(fā)明屬于富油煤原位開采，具體涉及一種富油煤高溫高壓熱解艙及油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置與方法。

背景技術(shù)：

1、富油煤在隔絕空氣的條件下可熱解產(chǎn)生煤焦油、熱解氣和半焦等多種產(chǎn)品，在我國(guó)的資源儲(chǔ)量巨大。為實(shí)現(xiàn)富油煤的高效綠色開發(fā)，地下原位熱解技術(shù)開采是主要的發(fā)展趨勢(shì)。富油煤地下原位熱解技術(shù)目前還處于技術(shù)攻關(guān)階段，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)一般采用對(duì)流加熱、傳導(dǎo)加熱等技術(shù)，但現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)往往存在投資大、周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，物理模擬技術(shù)是研究原位熱解的常用技術(shù)，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)模擬地層條件下的富油煤加熱和熱解過(guò)程。

2、現(xiàn)有的富油煤原位開采模擬裝置多是在常溫常壓環(huán)境下進(jìn)行的模擬，且實(shí)驗(yàn)樣品較小，較少涉及富油煤在高溫高壓下的熱解轉(zhuǎn)化過(guò)程，也無(wú)法模擬地層條件下大尺度樣品熱解產(chǎn)出特征，導(dǎo)致其油氣產(chǎn)率的結(jié)果誤差大、準(zhǔn)確率偏低，也無(wú)法反應(yīng)地層原位大尺度下的富油煤熱解特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種富油煤高溫高壓熱解艙及油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置與方法，解決了現(xiàn)有的富油煤原位開采模擬裝置多是在常溫常壓環(huán)境下進(jìn)行的模擬，較少涉及富油煤在高溫高壓下的熱解轉(zhuǎn)化過(guò)程，導(dǎo)致其油氣產(chǎn)率的結(jié)果誤差大、準(zhǔn)確率偏低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明公開了一種富油煤高溫高壓熱解艙，包括

4、圓柱形腔體，包括筒體、底座和法蘭盤，所述筒體為圓柱形，所述底座和所述法蘭盤分別設(shè)置在所述筒體的兩端，形成一個(gè)封閉的圓柱形腔體；

5、加熱器，呈桿狀，設(shè)置于所述圓柱形腔體內(nèi)部中心，且其底端固定在所述底座的中心，頂端穿過(guò)法蘭盤、露出端頭，用于產(chǎn)生熱量，形成高溫；

6、注氣通道，包括氣體注入口、環(huán)形空間、出氣孔、圓柱形腔體內(nèi)部和產(chǎn)出孔，所述加熱器外側(cè)套設(shè)有進(jìn)氣套管，且所述進(jìn)氣套管穿過(guò)法蘭盤、露出端頭，所述進(jìn)氣套管的露出端設(shè)置有氣體注入口，所述進(jìn)氣套管的內(nèi)壁與所述加熱器的外壁之間形成環(huán)形空間，所述氣體注入口與所述環(huán)形空間相連通；所述進(jìn)氣套管上密布有出氣孔，所述環(huán)形空間通過(guò)所述出氣孔與所述圓柱形腔體內(nèi)部相連通；所述底座上設(shè)置有若干個(gè)產(chǎn)出孔，所述產(chǎn)出孔與所述圓柱形腔體內(nèi)部相連通；所述氣體注入口、所述環(huán)形空間、所述出氣孔、所述圓柱形腔體內(nèi)部和所述產(chǎn)出孔共同組成了注氣通道，用于承接氣體，形成高壓。

7、優(yōu)選地，所述筒體的外壁包裹有保溫層。

8、優(yōu)選地，所述底座上設(shè)置有四個(gè)產(chǎn)出孔；四個(gè)產(chǎn)出孔位于以所述底座的中心的同心圓上，且四個(gè)產(chǎn)出孔在該同心圓上均勻間隔布置。

9、優(yōu)選地，所述圓柱形腔體內(nèi)部且沿著底座的橫向和縱向的直徑上分別立有若干個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕紬U，所述測(cè)溫?zé)犭娕紬U上間隔設(shè)置有若干個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕荚?，用于監(jiān)測(cè)圓柱形腔體內(nèi)部的不同高度的溫度變化。

10、第二方面，本發(fā)明還公開了一種富油煤高溫高壓熱解油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置，包括上述的富油煤高溫高壓熱解艙，還包括

11、注入系統(tǒng)，包括氮?dú)馄?、?chǔ)氣罐、第一管道和第二管道，所述氮?dú)馄看鎯?chǔ)有常溫的氮?dú)?，所述氮?dú)馄康某鰵饪谂c所述儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口通過(guò)第一管道相連通；所述儲(chǔ)氣罐的出氣口與所述富油煤高溫高壓熱解艙的氣體注入口通過(guò)第二管道相連通；

12、產(chǎn)出系統(tǒng)，包括若干條輸出管道，每個(gè)產(chǎn)出孔配置有一條輸出管道，每條所述輸出管道上從前至后設(shè)置有一個(gè)截止閥、一個(gè)冷卻器、一個(gè)背壓閥、一個(gè)氣液分離器，所述氣液分離器的氣體出口連通有一個(gè)濕式氣體流量計(jì)，所述氣液分離器的液體出口連通有一個(gè)可視量筒；

13、其中，所述注入系統(tǒng)，用于向富油煤高溫高壓熱解艙內(nèi)部注入常溫的惰性氣體，從而為富油煤高溫高壓熱解艙中的富油煤樣品提供原位轉(zhuǎn)化的環(huán)境；

14、所述產(chǎn)出系統(tǒng)，用于處理富油煤高溫高壓熱解艙內(nèi)產(chǎn)生的熱解焦油和熱解氣的混合物。

15、優(yōu)選地，所述注入系統(tǒng)還包括空壓機(jī)、氣體增壓泵、減壓閥、流量計(jì)，所述氣體增壓泵設(shè)置在第一管道上，且所述空壓機(jī)的出氣口與所述氣體增壓泵的進(jìn)氣口相連通；所述氣體增壓泵與所述氮?dú)馄恐g的管道上設(shè)置有第一單向閥；所述氣體增壓泵與所述儲(chǔ)氣罐之間的管道上設(shè)置有第二單向閥；所述減壓閥和所述流量計(jì)分別設(shè)置在第二管道上。

16、優(yōu)選地，所述空壓機(jī)上設(shè)置第一壓力傳感器；所述空壓機(jī)與所述氣體增壓泵相連的管道上設(shè)置第一截止閥；所述氣體增壓泵與所述儲(chǔ)氣罐相連的管道上設(shè)置第二壓力傳感器和第二截止閥；所述儲(chǔ)氣罐上設(shè)置第三壓力傳感器；所述儲(chǔ)氣罐與所述減壓閥相連的管道上設(shè)置第三截止閥；所述減壓閥與所述流量計(jì)的進(jìn)氣端之間相連的管道上依次設(shè)置第四壓力傳感器和第四截止閥；所述流量計(jì)的出氣端與所述富油煤高溫高壓熱解艙的氣體注入口之間的管道上設(shè)置有第五截止閥；所述流量計(jì)并聯(lián)連通有第六截止閥；所述第二管道上且靠近氣體注入口處設(shè)置有第一溫度傳感器和第五壓力傳感器。

17、優(yōu)選地，每條所述輸出管道的冷卻器和氣液分離器之間的輸出管道上設(shè)置有一個(gè)背壓閥。

18、優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)主機(jī)和顯示器，所述筒體的內(nèi)壁設(shè)置有溫度檢測(cè)點(diǎn)，所述筒體的外壁設(shè)置有第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器與所述溫度檢測(cè)點(diǎn)相連；所述筒體內(nèi)壁的上部和下部分別設(shè)置有壓力檢測(cè)點(diǎn)，所述筒體外壁的上部和下部分別設(shè)置有第六壓力傳感器和第七壓力傳感器，所述第六壓力傳感器和所述第七壓力傳感器分別與所述筒體內(nèi)壁的上部和下部的壓力檢測(cè)點(diǎn)相連；所述第六壓力傳感器、所述第二溫度傳感器和所述第七壓力傳感器均與所述數(shù)據(jù)采集板相連，所述數(shù)據(jù)采集板與所述計(jì)算機(jī)主機(jī)相連，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)和所述顯示器相連。

19、第三方面，本發(fā)明還公開了一種富油煤高溫高壓熱解油氣產(chǎn)率的測(cè)試方法，采用上述的富油煤高溫高壓熱解油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置，包括

20、步驟a：當(dāng)選擇在第一截止閥和第一單向閥之間切換打開時(shí)，氣體增壓泵可從空壓機(jī)或氮?dú)馄揩@得氣體，氣體通過(guò)第一管道進(jìn)入所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存，所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)存的氣體通過(guò)第二管道進(jìn)入所述富油煤高溫高壓熱解艙的氣體注入口；

21、步驟b：氣體從氣體注入口進(jìn)入所述環(huán)形空間，沿著所述環(huán)形空間向下運(yùn)動(dòng)，逐步從進(jìn)氣套管上密布的出氣孔流向圓柱形腔體內(nèi)部，圓柱形腔體內(nèi)部的氣壓增高，直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)的高壓設(shè)計(jì)值；

22、步驟c：?jiǎn)?dòng)加熱器產(chǎn)生熱量，同時(shí)通過(guò)測(cè)溫?zé)犭娕荚O(jiān)測(cè)圓柱形腔體內(nèi)部的不同高度的溫度變化，直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)的高溫設(shè)計(jì)值；

23、步驟d：所述富油煤高溫高壓熱解艙內(nèi)的富油煤樣品在高溫高壓條件下，直至完全轉(zhuǎn)化為熱解焦油和熱解氣的混合物；

24、步驟e：分別打開截止閥，熱解焦油或熱解氣的混合物從產(chǎn)出孔流出進(jìn)入各自相應(yīng)的輸出管道，先后依次經(jīng)過(guò)所述冷卻器冷卻、氣液分離器完成油氣分離，其中氣體流入至濕式氣體流量計(jì)計(jì)量氣量，液態(tài)油流入至可視量筒內(nèi)收集；

25、步驟f：根據(jù)所述濕式氣體流量計(jì)計(jì)量的氣量和所述可視量筒收集的液態(tài)油量，分別計(jì)算富油煤原位轉(zhuǎn)化熱解焦油的產(chǎn)率和富油煤原位轉(zhuǎn)化熱解氣的產(chǎn)率。

26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

27、（一）本發(fā)明公開的一種富油煤高溫高壓熱解艙及油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置與方法，其中，加熱器設(shè)置于所述圓柱形腔體內(nèi)部中心，用于產(chǎn)生熱量，形成高溫；注氣通道包括氣體注入口、環(huán)形空間、出氣孔、圓柱形腔體內(nèi)部和產(chǎn)出孔，氣體注入口、環(huán)形空間、出氣孔、圓柱形腔體內(nèi)部和產(chǎn)出孔共同組成了注氣通道，用于承接氣體，形成高壓。本發(fā)明公開的一種富油煤高溫高壓熱解艙，能夠提供高溫高壓條件，將富油煤樣品在高溫高壓下的熱解轉(zhuǎn)化過(guò)程，轉(zhuǎn)化為熱解焦油和熱解氣的混合物。采用本發(fā)明公開的富油煤高溫高壓熱解油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置及方法，測(cè)試富油煤高溫高壓熱解的油、氣產(chǎn)率，油氣產(chǎn)率的結(jié)果誤差小、準(zhǔn)確率高。

28、（二）本發(fā)明公開的一種富油煤高溫高壓熱解艙及油氣產(chǎn)率的測(cè)試裝置與方法，不僅能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品內(nèi)部溫度場(chǎng)變化，有助于深入理解熱解過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)于提高熱解效率和優(yōu)化操作條件具有重要價(jià)值，還可以用于定量分析地層高溫條件下采用傳導(dǎo)加熱對(duì)富油煤原位轉(zhuǎn)化效果的影響。