[发明专利]一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置及方法

说明书

本发明属于石油开发领域，公开了一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置，它包括配样系统、分离系统、注入系统、实验模型系统、温度控制系统、压力控制系统、分析系统及PC终端；实验模型系统分别和配样系统、分离系统、注入系统、温度控制系统、压力控制系统、分析系统连接，分离系统与配样系统、分析系统连接，配样系统和注入系统连接，注入系统、温度控制系统和压力控制系统与PC终端连接；本发明还公开了上述用黏土矿物催化稠油裂解成焦装置的方法。本发明用于对黏土矿物催化稠油在油藏条件下的裂解成焦进行模拟分析，保证了裂解反应结果的准确性和代表性，全面科学的分析了黏土矿物与稠油及其四组分间的相互作用。

技术领域

本发明属于石油开发领域，具体涉及一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置及方法。

背景技术

随着常规石油资源的衰竭，原油供需缺口日益增大，因此面对巨大的能源需求，由于重质油等非常规原油资源储量丰富，分布集中，开采技术日益成熟，人们开始更多地关注非常规原油。据国际能源署统计，2017年在全球剩余原油资源中，重油和天然沥青资源占比超过70%，其中，稠油占15%，超稠油占25%，天然沥青占30%。中国重质油资源非常丰富，目前在15个盆地已发现了近百个重油区，因此重质油资源有着巨大勘探开发潜力和广阔发展前景，正逐渐成为21世纪最重要的接替能源之一。

自1947开始应用至今，火烧油层技术已在世界范围内300多个油田试验或应用。美国的Sloss油田、委内瑞拉在米加及罗马尼亚在苏帕勒库都开展了一定规模的火烧试验等，取得了较丰富的经验。与蒸汽吞吐/蒸汽驱等热采技术相比，火烧油层技术能有效降低开发成本，减少CO₂排放，提高驱油效率和最终采收率。火烧油层技术在燃烧过程中的燃料主要为稠油裂解后生成的焦炭，其中焦炭的消耗量在 10%左右，对燃烧前缘的可控扩展能力具有重要意义，最终对火驱开发的效果具有重要的影响。如果火烧过程中焦炭的生成量不足，则会影响火驱前缘的向前延伸和扩展，甚至导致火烧前缘熄火，火驱项目失败，同时沉积的焦炭会造成储层伤害，影响驱油效率和最终采收率。

目前在国内，还没有一套成熟完善的实验装置与处理方法研究黏土矿物在油藏条件下对稠油热裂解反应的作用机理及对焦炭性质的影响规律，传统的方法是借助热分析仪器，研究放热性质和活化能的变化规律，但是目前借助热分析仪器的方法存在一些不足：首先，实验样品量少，原油和黏土矿物混合制样过程要求高，实验的误差较大；其次，实验过程不能控制检测压力，无法很好的模拟黏土矿物和稠油在油藏条件下的反应条件，因此实验效果不佳，实验结果不准确；最后，反应生成的焦炭量少，不能对焦炭做进一步的测试分析，没有通过物理模型探究储层条件下黏土矿物与原油的相互作用及成焦特征，因此对黏土矿物与原油相互作用分析不全面，加大了实验误差。因此，提出一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置及方法，对于克服和减小现有技术的缺陷具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明是要提供一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置及方法，通过将不同黏土矿物分别与原油及其四组分均匀混合探究黏土矿物对原油裂解的催化作用和黏土矿物存在下与四组分的相互作用，并且还通过岩心模型模拟原油在多孔介质中的热裂解反应和燃料沉积对储层的影响，提高黏土催化原油热裂解实验的全面性和可靠性。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种通过黏土矿物催化稠油裂解成焦装置，它包括配样系统、分离系统、注入系统、实验模型系统、温度控制系统、压力控制系统、分析系统及PC终端；

所述实验模型系统分别和配样系统、分离系统、注入系统、温度控制系统、压力控制系统、分析系统连接，所述分离系统与配样系统、分析系统连接，所述配样系统和注入系统连接，所述注入系统、温度控制系统和压力控制系统与PC终端连接；

所述实验模型系统包括高温高压反应釜、第一高温加热炉、第二高温加热炉、岩心模型；所述高温高压反应釜设置于第一高温加热炉内，岩心模型设置在第二高温加热炉内。