本發(fā)明屬于頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化熱解產(chǎn)物，具體而言，涉及一種不同地層環(huán)境頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、原位轉(zhuǎn)化加熱開采技術(shù)已成為開發(fā)頁(yè)巖儲(chǔ)層最有效的手段之一，加熱方式主要包括熱傳導(dǎo)（電加熱）和對(duì)流加熱（流體加熱），通過對(duì)頁(yè)巖內(nèi)的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行加熱，將有機(jī)質(zhì)干酪根大規(guī)模轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油和天然氣，進(jìn)而將熱解油氣產(chǎn)物排出，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油藏的有效開發(fā)。不同加熱條件下熱解產(chǎn)生的烴物質(zhì)組成不同，而不同組成的烴物質(zhì)在不同的溫壓和空間下具有不同的相態(tài)特征，相態(tài)參數(shù)決定著流體的流動(dòng)規(guī)律，明確熱解產(chǎn)生烴物質(zhì)的相態(tài)特征對(duì)油田的生產(chǎn)預(yù)測(cè)具有重要意義。

2、為解決此類問題，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法主要為熱解油氣相態(tài)實(shí)驗(yàn)，其裝置主要為活塞式pvt筒，密封方式為橡膠圈密封，耐高溫效果差，最大溫度一般不超過200℃，難以涵蓋油氣相態(tài)測(cè)試的所有溫度范圍；實(shí)驗(yàn)裝置大多無法考慮巖石儲(chǔ)層特征的影響，頁(yè)巖廣泛發(fā)育納米級(jí)孔隙，納米級(jí)孔隙下的受限空間會(huì)影響相態(tài)參數(shù)的值，考慮儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征更能準(zhǔn)確且滿足實(shí)際流體相態(tài)參數(shù)測(cè)試需求；部分實(shí)驗(yàn)方法存在無法考慮加熱介質(zhì)以及有機(jī)質(zhì)的影響，注入熱流體及頁(yè)巖原有的滯留烴和干酪根等物質(zhì)也會(huì)對(duì)熱解產(chǎn)生烴物質(zhì)的相態(tài)特征產(chǎn)生影響，這類裝置及測(cè)試方法存在原位轉(zhuǎn)化加熱條件難以達(dá)到、有機(jī)質(zhì)和加熱介質(zhì)的影響無法考慮，造成無法全面獲得最能反映頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化過程特征的烴物質(zhì)相態(tài)特征參數(shù)。

3、因此，要全面開展頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)特征參數(shù)的測(cè)定，就需要設(shè)計(jì)并構(gòu)建新的相態(tài)裝置。不僅要考慮復(fù)雜的頁(yè)巖儲(chǔ)層特征，還要保證能獲取精確的數(shù)據(jù)和廣泛的數(shù)據(jù)范圍，同時(shí)盡可能的考慮不同加熱條件和環(huán)境對(duì)烴物質(zhì)的影響，從而獲得最能反映頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化過程特征的烴物質(zhì)相態(tài)特征參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種不同地層環(huán)境頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中原位轉(zhuǎn)化加熱條件難以達(dá)到、有機(jī)質(zhì)和加熱介質(zhì)的影響無法考慮的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種不同地層環(huán)境頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)，其中，包括頁(yè)巖熱解與產(chǎn)物注入系統(tǒng)、pvt實(shí)驗(yàn)與加熱系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、顯微觀測(cè)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述頁(yè)巖熱解與產(chǎn)物注入系統(tǒng)包括熱解反應(yīng)釜、錐形瓶、注射泵、中間容器、第一閥門、金屬管線、量筒和第二閥門，所述熱解反應(yīng)釜出口端通過管線依次與錐形瓶和中間容器相連，分別用于收集熱解油和儲(chǔ)存熱解氣體，所述中間容器的輸出端通過金屬管線依次與第二閥門、真空泵、第一閥門和pvt筒相連，所述量筒內(nèi)放置來自錐形瓶的熱解油并與pvt筒相連；所述pvt實(shí)驗(yàn)與加熱系統(tǒng)包括pvt筒、加熱套、石墨環(huán)、銅套、可視玻璃窗、筒蓋、柱塞和柱塞密封件，所述pvt筒與可視玻璃窗依次通過石墨環(huán)和銅套實(shí)現(xiàn)密封，所述pvt筒用于放置頁(yè)巖巖心為相態(tài)實(shí)驗(yàn)提供儲(chǔ)層環(huán)境，所述pvt筒另一端被柱塞封堵并通過柱塞密封件實(shí)現(xiàn)密封，所述pvt筒四周由加熱套包裹用于加熱并通過數(shù)據(jù)線與集成控制柜相連；所述驅(qū)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括固定臺(tái)、旋轉(zhuǎn)桿、角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)柱、驅(qū)動(dòng)器、變速器、支撐架和可移動(dòng)底座，所述固定臺(tái)與pvt筒外部相連，并通過旋轉(zhuǎn)桿與角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連用于控制pvt筒的旋轉(zhuǎn)角度，所述固定臺(tái)通過驅(qū)動(dòng)柱與驅(qū)動(dòng)器相連用于控制柱塞移動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)器上安裝有變速器用于控制柱塞移動(dòng)速度，所述驅(qū)動(dòng)器和角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)均與集成控制柜相連；所述集成控制系統(tǒng)包括集成控制柜、觸控顯示屏、溫度傳感器和壓力傳感器，所述集成控制柜分別通過溫度傳感器和壓力傳感器與pvt筒內(nèi)腔連接用于測(cè)試溫度和壓力，所述集成控制柜與計(jì)算機(jī)相連，二者均可實(shí)現(xiàn)pvt筒實(shí)驗(yàn)條件的控制；所述顯微觀測(cè)與圖像采集系統(tǒng)包括顯微鏡、顯微鏡調(diào)節(jié)架和計(jì)算機(jī)，所述顯微鏡通過顯微鏡調(diào)節(jié)架固定于固定臺(tái)上，所述顯微鏡通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連，所述計(jì)算機(jī)上安裝有圖像采集分析軟件、溫壓數(shù)據(jù)記錄軟件和控制柜同步操控軟件。

4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的一種不同地層環(huán)境頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)還可以做如下改進(jìn):

5、其中，所述圖像采集分析軟件包括以下模塊:

6、圖像采集模塊:控制顯微鏡,實(shí)時(shí)捕獲pvt筒內(nèi)流體狀態(tài)的圖像；

7、圖像預(yù)處理模塊:對(duì)采集的原始圖像進(jìn)行降噪、增強(qiáng)處理；

8、相態(tài)識(shí)別模塊:識(shí)別圖像中的氣相、液相和固相區(qū)域；

9、界面追蹤模塊:追蹤并測(cè)量相間界面的位置和形狀變化；

10、粒徑分析模塊:測(cè)量液滴或氣泡的大小分布；

11、流動(dòng)可視化模塊:通過連續(xù)圖像分析流體的流動(dòng)模式；

12、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊:將圖像和分析結(jié)果保存為可檢索的格式。

13、進(jìn)一步的，所述溫壓數(shù)據(jù)記錄軟件包括以下模塊:

14、數(shù)據(jù)采集模塊:從溫度傳感器和壓力傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)；

15、數(shù)據(jù)顯示模塊:以圖表形式實(shí)時(shí)顯示溫度和壓力變化；

16、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊:對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)和修正；

17、報(bào)警模塊:當(dāng)溫度或壓力超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)；

18、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊:將溫壓數(shù)據(jù)以時(shí)間序列形式保存；

19、數(shù)據(jù)分析模塊:計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計(jì)量；

20、數(shù)據(jù)導(dǎo)出模塊:將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為excel格式以便進(jìn)一步分析；

21、歷史查詢模塊:查看和比較不同時(shí)間段的溫壓數(shù)據(jù)。

22、進(jìn)一步的，所述控制柜同步操控軟件包括以下模塊:

23、溫度控制模塊:設(shè)置和調(diào)節(jié)pvt筒的加熱溫度；

24、壓力控制模塊:通過控制柱塞調(diào)節(jié)pvt筒內(nèi)壓力；

25、角度控制模塊:設(shè)置和調(diào)節(jié)pvt筒的旋轉(zhuǎn)角度；

26、驅(qū)動(dòng)控制模塊:控制驅(qū)動(dòng)器的速度和位移；

27、參數(shù)同步模塊:確保各系統(tǒng)間的參數(shù)同步和協(xié)調(diào)；

28、遠(yuǎn)程操控模塊:允許通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制設(shè)備；

29、系統(tǒng)診斷模塊:監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),提供故障診斷；

30、數(shù)據(jù)集成模塊:整合溫壓、圖像數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。

31、其中，所述pvt筒內(nèi)徑為21?mm，最大筒深216.5?mm,筒內(nèi)可放置不同特征的巖心模型用于研究巖石孔隙結(jié)構(gòu)和礦物組成對(duì)相態(tài)的影響。

32、進(jìn)一步的，所述可視玻璃窗與pvt筒間通過石墨圈與銅套密封，所述可視玻璃窗的材料為藍(lán)寶石，形狀為圓柱狀，密封后最大耐壓25?mpa，最高耐溫300℃。

33、進(jìn)一步的，所述角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)與固定臺(tái)相連，通過光柵傳輸角度信息，用于混合流體和調(diào)整流體角度，可實(shí)現(xiàn)角度定位和自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度范圍為-120°~120°。

34、進(jìn)一步的，所述熱解反應(yīng)釜可獲得不同加熱條件下的烴產(chǎn)物，最大實(shí)驗(yàn)溫度為600℃,最大壓力為40?mpa,產(chǎn)物釋放端通過管線和第二閥門直接與pvt筒相連，用于直接收集熱解產(chǎn)物并進(jìn)行相態(tài)參數(shù)測(cè)試。

35、所述加熱條件包括：加熱溫度、加熱時(shí)間、加熱介質(zhì)。

36、進(jìn)一步的，所述熱解反應(yīng)釜和pvt筒均可注入加熱介質(zhì)用于研究加熱介質(zhì)作用下的烴物質(zhì)相態(tài)特征參數(shù)。

37、所述加熱介質(zhì)包括水、氮?dú)?、二氧化碳等?/p>

38、進(jìn)一步的，所述集成控制柜與加熱套、溫度傳感器、壓力傳感器、角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器相連，實(shí)時(shí)采集和控制pvt筒內(nèi)的壓力、溫度、體積、角度和驅(qū)動(dòng)柱塞速度。

39、其中，本系統(tǒng)的操作步驟如下：

40、s1，基礎(chǔ)設(shè)置：在pvt筒內(nèi)放置需要研究的不同條件的頁(yè)巖，包括熱解前后的頁(yè)巖巖心、巖塊、粉末等，頁(yè)巖放置前可通過核磁共振測(cè)試等方式明確其孔隙結(jié)構(gòu)特征，巖石放置完成后計(jì)算可壓縮最大深度，之后對(duì)pvt筒進(jìn)行密封；

41、s2，熱解產(chǎn)物收集及產(chǎn)出比計(jì)算：利用熱解反應(yīng)釜對(duì)頁(yè)巖進(jìn)行熱解，通過控制熱解時(shí)間和熱解溫度來獲得不同加熱介質(zhì)環(huán)境下的熱解轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)，包括熱解液體和熱解氣體，熱解氣量根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的反應(yīng)釜壓力及氣體體積計(jì)算（反應(yīng)釜體積減去殘?jiān)w積、反應(yīng)釜內(nèi)被占據(jù)的體積和熱解液體體積），熱解液量則通過實(shí)驗(yàn)結(jié)束后釋放產(chǎn)物稱量錐形瓶?jī)?nèi)收集到的液量獲得，并分別記錄液體體積，計(jì)算熱解油氣的產(chǎn)出比例，收集頁(yè)巖熱解產(chǎn)生的油氣產(chǎn)物用于相態(tài)實(shí)驗(yàn)，熱解氣收集于中間容器內(nèi)，熱解油轉(zhuǎn)移到量筒內(nèi)，對(duì)于特殊加熱介質(zhì)的條件，超臨界水加熱時(shí)水量根據(jù)液量減去油量得到，熱解氣則直接通過產(chǎn)出氣注入；

42、s3，設(shè)備調(diào)試：打開計(jì)算機(jī)、顯微鏡及配套軟件，調(diào)節(jié)畫面中觀察窗位置及放大倍數(shù)，同時(shí)打開集成控制柜、計(jì)算機(jī)集成控制配套軟件并調(diào)節(jié)端口設(shè)置，獲取pvt筒內(nèi)實(shí)時(shí)的壓力、溫度及體積數(shù)據(jù)；

43、s4，抽真空及氣密性檢查：對(duì)pvt筒及實(shí)驗(yàn)管線進(jìn)行抽真空，抽至pvt筒內(nèi)壓力為-0.1?mpa后持續(xù)10?min，關(guān)閉真空泵的閥門，觀察pvt筒內(nèi)壓力，若筒內(nèi)壓力不變則氣密性良好；

44、s5，液體吸入：通過筒內(nèi)負(fù)壓將量筒內(nèi)的熱解油吸入，根據(jù)量筒內(nèi)熱解油吸入前后的體積確定pvt筒內(nèi)熱解油的體積，吸入結(jié)束后關(guān)閉第一閥門將柱塞退至pvt筒最下方，此時(shí)筒體積最大，若考慮固體有機(jī)質(zhì)的影響，可將干酪根研磨成粉末吸入，并通過計(jì)算吸入前后的質(zhì)量差獲得干酪根吸入量；

45、s6，氣體注入：根據(jù)注入的熱解油體積和油氣產(chǎn)出比計(jì)算熱解氣體積，基于筒體積和已注入的油體積計(jì)算氣體注入后pvt筒的壓力，利用注射泵對(duì)中間容器內(nèi)氣體預(yù)加壓至該壓力，加壓完畢后打開中間容器的閥門將氣體快速注入至pvt筒并加壓至設(shè)定壓力；

46、s7，儀器升溫：利用觸控顯示屏或計(jì)算機(jī)設(shè)置pvt筒的加熱溫度，同時(shí)可開啟旋轉(zhuǎn)按鈕，并設(shè)置自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的角度范圍，使筒內(nèi)流體充分混合；

47、s8，相態(tài)實(shí)驗(yàn)：以恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)為例，待pvt筒內(nèi)溫度達(dá)到目標(biāo)溫度并穩(wěn)定后，可通過設(shè)置pvt筒恒壓并記錄壓力穩(wěn)定時(shí)pvt筒體積值來獲得一系列數(shù)值，同時(shí)可調(diào)節(jié)pvt筒的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行混合流體狀態(tài)觀測(cè)和記錄；

48、s9，調(diào)整溫度，待該溫度下實(shí)驗(yàn)完成后，進(jìn)一步調(diào)整實(shí)驗(yàn)溫度，重復(fù)步驟s7~s8，獲得不同溫度下的實(shí)驗(yàn)值及顯微圖像；

49、s10，儀器清洗和數(shù)據(jù)處理：待不同溫度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉加熱按鈕，調(diào)節(jié)pvt筒角度使其復(fù)位，待溫度降為室溫后排出實(shí)驗(yàn)流體，由于pvt筒體積較小為防止流體遺漏影響下次實(shí)驗(yàn)，將pvt筒拆開進(jìn)行清洗烘干，更換石墨環(huán)并檢查其它零件是否損傷，清洗更換完畢后安裝儀器等待下次實(shí)驗(yàn)；其中，數(shù)據(jù)處理，可根據(jù)同一溫度下的恒質(zhì)膨脹實(shí)驗(yàn)獲得一系列壓力和體積值，繪制p-v關(guān)系圖獲得實(shí)驗(yàn)流體的泡點(diǎn)壓力，通過觀察液體的存在壓力獲得實(shí)驗(yàn)流體的露點(diǎn)壓力，基于泡點(diǎn)和露點(diǎn)壓力繪制流體相圖，此外基于不同溫度下的壓力和體積值還可計(jì)算得到熱解油的熱膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)等相態(tài)參數(shù)。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種不同地層環(huán)境頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)參數(shù)測(cè)定系統(tǒng)的有益效果是：能夠滿足更廣泛的實(shí)驗(yàn)溫度需求（300℃），實(shí)驗(yàn)研究條件可充分考慮儲(chǔ)層特征及加熱條件，更符合頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化時(shí)的實(shí)際情況，該系統(tǒng)和設(shè)備不僅能準(zhǔn)確測(cè)量烴物質(zhì)的相態(tài)特征參數(shù)還能實(shí)時(shí)觀測(cè)和錄制流體的狀態(tài)，還可以考慮干酪根有機(jī)質(zhì)和加熱介質(zhì)的影響，更能滿足不同條件下頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化的實(shí)際開發(fā)需求。

51、具體而言，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)300℃條件下的頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)特征研究，可以獲得更加廣泛的頁(yè)巖原位轉(zhuǎn)化烴物質(zhì)相態(tài)數(shù)據(jù)，本發(fā)明還可以考慮頁(yè)巖巖石影響下的烴物質(zhì)相態(tài)特征，獲得頁(yè)巖納米孔隙受限空間及巖石礦物影響下的相態(tài)數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)加熱套溫度和柱塞移動(dòng)來控制pvt筒內(nèi)的溫度、壓力和體積從而完成不同的相態(tài)實(shí)驗(yàn)，pvt筒外部安裝了可視窗，可借助顯微鏡觀測(cè)和記錄筒內(nèi)的流體情況，角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)不同角度流體界面的觀測(cè)還可控制pvt筒自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)流體的充分混合，該發(fā)明還可以考慮不同加熱介質(zhì)以及未完全熱解有機(jī)質(zhì)的影響，廣泛適用于不同的原位轉(zhuǎn)化工程條件；本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，pvt筒的溫度、壓力、體積和角度實(shí)現(xiàn)集成化，均在同一界面顯示、控制和記錄，資源消耗小，pvt筒體積小，少量產(chǎn)物即可完成參數(shù)測(cè)量，還原程度高，解決了原位轉(zhuǎn)化加熱條件難以達(dá)到、有機(jī)質(zhì)和加熱介質(zhì)的影響無法考慮等問題，能更好地為實(shí)際頁(yè)巖油藏的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。