[发明专利]超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于采油室内稠油层内水热催化裂解动态模拟实验技术领域，尤其是涉及一种超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置及实验方法。

背景技术

随着常规石油资源的不断减少及世界石油需求量的不断加大，在油气资源中占有较大比例的稠油资源愈来愈受到重视。稠油的显著特点是粘度大、品质低，一般采用注蒸汽热力开采，但热利用率较低，采收率不高，且稠油粘度易随温度降低而反弹，造成措施有效期较短。

受石油炼制过程的启发，国内外石油工作者提出了稠油层内催化水热裂解开采新技术，该技术是将催化剂及助剂伴蒸汽注入油藏，在层内发生裂化反应，实现稠油不可逆降粘，提高稠油流动性与品质，从根本上解决稠油层内流动、井筒举升、地面集输难等一系列问题。但在实际应用过程中，储层往往难以达到催化剂发挥其催化裂解降粘作用所要求的温度，且催化剂进入地层后难以与稠油充分接触，大大影响了地层实际的催化裂解降粘作用，进而影响了开采效果。从根本上讲，制约这一技术发展的瓶颈是稠油的层内催化裂解需要较为苛刻的反应条件。

超声波降粘开采稠油是利用超声波机械振动、空化作用及热作用等产生局部和瞬间的高温、高压等极端条件裂解稠油，降低原油粘度，提高原油流动性的一种物理法采油技术，目前已取得一定的成果与发展。

超声波作用裂解降粘开采稠油属物理法范畴，化学水热催化裂解属化学法范畴，二者裂解降粘机理截然不同。超声波能为化学反应提供能量，提高催化剂活性，激发和促进活化能较高的裂解反应，加快催化裂解速度；同时，超声振动及沸腾效应能增加稠油与催化剂接触面积，有利于裂解反应进行；催化剂作用能使稠油组分发生化学变化，降低稠油大分子活化能，从而有利于超声波发挥降粘作用。

将超声波采油与稠油层内催化水热裂解相结合，利用超声波在传质、传热和化学反应等方面的独特性能及与催化水热裂解间的协同效应，实现稠油层内改质开采稠油资源，具有广阔的应用前景。

目前，将超声波应用到稠油开采领域，与层内水热催化裂解相结合在国内外都尚未见到其它报导。超声波辅助稠油层内水热催化裂解的室内动态模拟尚属空白，搭建超声波辅助稠油层内水热催化裂解动态模拟实验平台，建立其实验与分析方法，不但能够弥补这一实验领域的缺憾，而且能够验证超声波辅助稠油层内水热催化裂解技术的可行性，揭示超声波辅助稠油层内水热催化裂解控制因素及裂解机理，从而为该技术的推广应用奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、安装布设方便、工作性能可靠且水热催化裂解动态模拟效果好、功能全面的超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超声波辅助稠油层内水热催化裂解实验装置，其特征在于：包括环压供给装置、储水罐、储油罐、催化剂及反应助剂存储装置、用于夹持被测试岩芯的岩芯夹持器和对被测试岩芯进行超声波处理的超声波换能器，以及与超声波换能器相接且为超声波换能器提供高频交流电信号的超声波发生器和通过外接管道与岩芯夹持器的出液口相接的液体容器，所述环压供给装置通过液压管道与岩芯夹持器的环压接口相接且对位于岩芯夹持器内部的被测试岩芯施加环向压力，储水罐通过输水管道与岩芯夹持器的进液口相接且储水罐内部存储有模拟地层水，储油罐通过输油管道与岩芯夹持器的进液口相接且储油罐内部存储有模拟稠油层内所存储稠油，所述催化剂及反应助剂存储装置通过化学试剂输送管道与岩芯夹持器的进液口相接且内部存储有稠油水热催化裂解反应用催化剂与助剂，所述岩芯夹持器、储水罐和储油罐的外侧布设有恒温箱，所述输水管道、输油管道和化学试剂输送管道上分别装有水路控制阀、油路控制阀和化学试剂输送控制阀，且所述输水管道、输油管道和化学试剂输送管道上均装有泵送设备；所述超声波换能器安装在岩芯夹持器上，且所述岩芯夹持器的进液口和出液口上分别安装有压力检测及显示单元一和压力检测及显示单元二；所述输水管道上装有蒸汽发生器；所述外接管道上装有出液控制阀。