[发明专利]L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置及使用方法

说明书

本发明涉及L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置及使用方法，属于深部非常规或常规资源特殊开采技术领域；技术方案包括并接L型反应釜、超临界水发生系统、轴向传压杆、孔隙压施加系统、注氧系统、排水（盐）系统和油气冷凝与收集系统；本发明的反应装置可以充分模拟超临界水原位热解压裂裂隙储层的过程，探究超临界水与氧协同热解柱状含裂隙有机类岩石的机理和反应特征，可以保证含裂隙岩石所处的热解环境为超临界环境，能够分段加热，可实现有机岩分区域的超临界水氧热解反应，油气水可以实时高效分离，通过注氧系统向热解后的样品中注入氧气，氧气在水平段流动缓慢，保证与有机岩反应充分，极大降低了爆炸风险。

技术领域

本发明属于深部非常规或常规资源特殊开采技术领域，具体涉及L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置及使用方法。

背景技术

中国富有机质岩石（煤、油页岩等）储量十分丰富。我国的国情是贫油少气，有机质岩石热解可以形成油气产物，这对于缓解我国目前石油紧缺现状具有重要意义。不同埋深的资源储量亦不同，对于500m以浅埋深的矿层，可以井工开采或者原位开采，原位开采直接在注热井中注入高温流体（550℃），待有机质充分热解，流体产物便可从生产井排采。但对于深埋矿层，井工开采的难度极大，安全隐患问题严重，而原位开采由于高温流体在长距离井筒内传输，故散热极为严重，注入常压或者低压高温流体方案不可行。超临界水兼有液体和气体的优点，还具有很好的传质、传热性质，这些特性使得超临界水常常被用作一种优良的反应介质，当水处于其临界点（374.3℃，22.05MPa）的高温高压状态时被称为超临界水，而深埋矿层所受的覆岩应力很高，这就营造了流体的高压环境，而其临界温度（374.3℃）也要远低于浅埋矿层热解需要的流体温度（550℃），这样井筒的散热对矿层有效热解的影响很小，由此可见，超临界水原位热解深埋矿层是尤为可行的方案。

现有该领域内的专利有CN 112299546 A、CN 112680246 A等，但现有的超临界水反应釜均是圆柱的厚壁筒形结构，结构单一，其主要缺点如下：

1、无法对样品进行应力加载，不能实现原岩应力条件的超临界水热解反应；

2、无法实现分级加热；

3、油气水完全混合，不能同步实时分离；

4、釜内输入氧气后其迅速垂直上升，与圆柱体反应釜顶部生成的热解气混合而产生爆炸风险。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置及使用方法，解决有机岩超临界水氧反应装置目前无法加载、无法分级加热、易爆炸等问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

L型柱状有机岩超临界水与氧协同热解的装置，包括并接L型反应釜、超临界水发生系统、轴向传压杆、孔隙压施加系统、注氧系统、排水（盐）系统和油气冷凝与收集系统；

所述并接L型反应釜包括直筒反应釜和L型反应釜，且两者并接位置设置有垫片，所述直筒反应釜的区域为超临界水氧反应区，所述直筒反应釜的内部靠近垫片的位置设有卡环，所述卡环上设有多孔板，所述直筒反应釜的釜体上连接有第四热电偶、第五热电偶、第六热电偶，且外表面包裹有保温层，

所述轴向传压杆设在所述直筒反应釜内，并通过第一法兰相连接，所述轴向传压杆设在所述直筒反应釜内的一端设有凹槽，所述凹槽与所述多孔板之间的区域构成超临界水氧反应区，所述超临界水氧反应区内填充热解样品，所述热解样品与所述直筒反应釜之间设有盘根，所述多孔板与所述L型反应釜的横边釜体侧之间区域为高温油水区，L型反应釜的纵边釜体侧为低温气体区；

所述高温油水区的L型反应釜的釜体的底部设有排水（盐）孔，并与所述排水（盐）系统相连接，所述直筒反应釜靠近多孔板的位置设有第二热电偶和压力传感器，所述的排水（盐）系统包括第二背压阀、阀门、第二换热器和水槽；