一种富油煤高温高压热解舱及油气产率的测试装置与方法与流程

本发明属于富油煤原位开采，具体涉及一种富油煤高温高压热解舱及油气产率的测试装置与方法。

背景技术：

1、富油煤在隔绝空气的条件下可热解产生煤焦油、热解气和半焦等多种产品，在我国的资源储量巨大。为实现富油煤的高效绿色开发，地下原位热解技术开采是主要的发展趋势。富油煤地下原位热解技术目前还处于技术攻关阶段，现场作业一般采用对流加热、传导加热等技术，但现场作业往往存在投资大、周期长的缺点，物理模拟技术是研究原位热解的常用技术，即通过实验装置来模拟地层条件下的富油煤加热和热解过程。

2、现有的富油煤原位开采模拟装置多是在常温常压环境下进行的模拟，且实验样品较小，较少涉及富油煤在高温高压下的热解转化过程，也无法模拟地层条件下大尺度样品热解产出特征，导致其油气产率的结果误差大、准确率偏低，也无法反应地层原位大尺度下的富油煤热解特征。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种富油煤高温高压热解舱及油气产率的测试装置与方法，解决了现有的富油煤原位开采模拟装置多是在常温常压环境下进行的模拟，较少涉及富油煤在高温高压下的热解转化过程，导致其油气产率的结果误差大、准确率偏低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、第一方面，本发明公开了一种富油煤高温高压热解舱，包括

4、圆柱形腔体，包括筒体、底座和法兰盘，所述筒体为圆柱形，所述底座和所述法兰盘分别设置在所述筒体的两端，形成一个封闭的圆柱形腔体；

5、加热器，呈杆状，设置于所述圆柱形腔体内部中心，且其底端固定在所述底座的中心，顶端穿过法兰盘、露出端头，用于产生热量，形成高温；

6、注气通道，包括气体注入口、环形空间、出气孔、圆柱形腔体内部和产出孔，所述加热器外侧套设有进气套管，且所述进气套管穿过法兰盘、露出端头，所述进气套管的露出端设置有气体注入口，所述进气套管的内壁与所述加热器的外壁之间形成环形空间，所述气体注入口与所述环形空间相连通；所述进气套管上密布有出气孔，所述环形空间通过所述出气孔与所述圆柱形腔体内部相连通；所述底座上设置有若干个产出孔，所述产出孔与所述圆柱形腔体内部相连通；所述气体注入口、所述环形空间、所述出气孔、所述圆柱形腔体内部和所述产出孔共同组成了注气通道，用于承接气体，形成高压。

7、优选地，所述筒体的外壁包裹有保温层。

8、优选地，所述底座上设置有四个产出孔；四个产出孔位于以所述底座的中心的同心圆上，且四个产出孔在该同心圆上均匀间隔布置。

9、优选地，所述圆柱形腔体内部且沿着底座的横向和纵向的直径上分别立有若干个测温热电偶杆，所述测温热电偶杆上间隔设置有若干个测温热电偶元件，用于监测圆柱形腔体内部的不同高度的温度变化。

10、第二方面，本发明还公开了一种富油煤高温高压热解油气产率的测试装置，包括上述的富油煤高温高压热解舱，还包括

11、注入系统，包括氮气瓶、储气罐、第一管道和第二管道，所述氮气瓶存储有常温的氮气，所述氮气瓶的出气口与所述储气罐的进气口通过第一管道相连通；所述储气罐的出气口与所述富油煤高温高压热解舱的气体注入口通过第二管道相连通；

12、产出系统，包括若干条输出管道，每个产出孔配置有一条输出管道，每条所述输出管道上从前至后设置有一个截止阀、一个冷却器、一个背压阀、一个气液分离器，所述气液分离器的气体出口连通有一个湿式气体流量计，所述气液分离器的液体出口连通有一个可视量筒；

13、其中，所述注入系统，用于向富油煤高温高压热解舱内部注入常温的惰性气体，从而为富油煤高温高压热解舱中的富油煤样品提供原位转化的环境；

14、所述产出系统，用于处理富油煤高温高压热解舱内产生的热解焦油和热解气的混合物。

15、优选地，所述注入系统还包括空压机、气体增压泵、减压阀、流量计，所述气体增压泵设置在第一管道上，且所述空压机的出气口与所述气体增压泵的进气口相连通；所述气体增压泵与所述氮气瓶之间的管道上设置有第一单向阀；所述气体增压泵与所述储气罐之间的管道上设置有第二单向阀；所述减压阀和所述流量计分别设置在第二管道上。

16、优选地，所述空压机上设置第一压力传感器；所述空压机与所述气体增压泵相连的管道上设置第一截止阀；所述气体增压泵与所述储气罐相连的管道上设置第二压力传感器和第二截止阀；所述储气罐上设置第三压力传感器；所述储气罐与所述减压阀相连的管道上设置第三截止阀；所述减压阀与所述流量计的进气端之间相连的管道上依次设置第四压力传感器和第四截止阀；所述流量计的出气端与所述富油煤高温高压热解舱的气体注入口之间的管道上设置有第五截止阀；所述流量计并联连通有第六截止阀；所述第二管道上且靠近气体注入口处设置有第一温度传感器和第五压力传感器。

17、优选地，每条所述输出管道的冷却器和气液分离器之间的输出管道上设置有一个背压阀。

18、优选地，还包括数据采集板、计算机主机和显示器，所述筒体的内壁设置有温度检测点，所述筒体的外壁设置有第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述温度检测点相连；所述筒体内壁的上部和下部分别设置有压力检测点，所述筒体外壁的上部和下部分别设置有第六压力传感器和第七压力传感器，所述第六压力传感器和所述第七压力传感器分别与所述筒体内壁的上部和下部的压力检测点相连；所述第六压力传感器、所述第二温度传感器和所述第七压力传感器均与所述数据采集板相连，所述数据采集板与所述计算机主机相连，所述计算机主机和所述显示器相连。

19、第三方面，本发明还公开了一种富油煤高温高压热解油气产率的测试方法，采用上述的富油煤高温高压热解油气产率的测试装置，包括

20、步骤a：当选择在第一截止阀和第一单向阀之间切换打开时，气体增压泵可从空压机或氮气瓶获得气体，气体通过第一管道进入所述储气罐内储存，所述储气罐内储存的气体通过第二管道进入所述富油煤高温高压热解舱的气体注入口；

21、步骤b：气体从气体注入口进入所述环形空间，沿着所述环形空间向下运动，逐步从进气套管上密布的出气孔流向圆柱形腔体内部，圆柱形腔体内部的气压增高，直至达到实验的高压设计值；

22、步骤c：启动加热器产生热量，同时通过测温热电偶元件监测圆柱形腔体内部的不同高度的温度变化，直至达到实验的高温设计值；

23、步骤d：所述富油煤高温高压热解舱内的富油煤样品在高温高压条件下，直至完全转化为热解焦油和热解气的混合物；

24、步骤e：分别打开截止阀，热解焦油或热解气的混合物从产出孔流出进入各自相应的输出管道，先后依次经过所述冷却器冷却、气液分离器完成油气分离，其中气体流入至湿式气体流量计计量气量，液态油流入至可视量筒内收集；

25、步骤f：根据所述湿式气体流量计计量的气量和所述可视量筒收集的液态油量，分别计算富油煤原位转化热解焦油的产率和富油煤原位转化热解气的产率。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、（一）本发明公开的一种富油煤高温高压热解舱及油气产率的测试装置与方法，其中，加热器设置于所述圆柱形腔体内部中心，用于产生热量，形成高温；注气通道包括气体注入口、环形空间、出气孔、圆柱形腔体内部和产出孔，气体注入口、环形空间、出气孔、圆柱形腔体内部和产出孔共同组成了注气通道，用于承接气体，形成高压。本发明公开的一种富油煤高温高压热解舱，能够提供高温高压条件，将富油煤样品在高温高压下的热解转化过程，转化为热解焦油和热解气的混合物。采用本发明公开的富油煤高温高压热解油气产率的测试装置及方法，测试富油煤高温高压热解的油、气产率，油气产率的结果误差小、准确率高。

28、（二）本发明公开的一种富油煤高温高压热解舱及油气产率的测试装置与方法，不仅能够实时监控实验数据，实时监测样品内部温度场变化，有助于深入理解热解过程的动态变化，对于提高热解效率和优化操作条件具有重要价值，还可以用于定量分析地层高温条件下采用传导加热对富油煤原位转化效果的影响。