本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探，具體為一種限定溫壓條件下在線觀測(cè)油氣原位轉(zhuǎn)化的裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨著埋深的增加，地層溫度和壓力逐漸升高，石油和天然氣的相態(tài)會(huì)逐漸改變，尤其是在深層-超深層高溫高壓條件下，石油和天然氣會(huì)發(fā)生熱裂解作用，造成其化學(xué)組分和資源量明顯變化。受限于目前的鉆探和取芯技術(shù)，深層-超深層鉆井取芯的難度大、成本高，因此，通過有限的地質(zhì)樣品難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)深層-超深層油氣藏的資源類型和潛力，這對(duì)于深層-超深層油氣勘探的部署造成了很大的挑戰(zhàn)。

2、地質(zhì)條件下，深層-超深層油氣的轉(zhuǎn)化途徑和模式是目前油氣資源評(píng)價(jià)研究的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域，但一直面臨兩個(gè)難點(diǎn)問題：一是由于溫度和壓力的改變，地下油氣藏中的油氣樣品提取到地表后，其相態(tài)發(fā)生了改變，并且油氣中部分的氣態(tài)烴和輕烴組分會(huì)有不同程度的散失，導(dǎo)致采集到的樣品難以代表實(shí)際地質(zhì)溫壓條件下的油氣組分；二是在地質(zhì)條件下難以獲取相同油源但具有不同成熟度序列的油氣樣品，對(duì)研究油氣組分隨溫壓改變的演化特征帶來很大的挑戰(zhàn)。限定溫壓條件下油氣原位轉(zhuǎn)化模擬實(shí)驗(yàn)為解決這一問題提供了有效的途徑，但目前還缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置，難以在線觀測(cè)油氣的原位轉(zhuǎn)化特征。在此背景下，通過研發(fā)一種限定溫壓條件下在線觀測(cè)油氣原位轉(zhuǎn)化的裝置，能夠?yàn)樯顚?超深層油氣資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)提供重要的技術(shù)支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決由于缺乏相關(guān)的油氣原位轉(zhuǎn)化模擬實(shí)驗(yàn)裝置，導(dǎo)致地質(zhì)樣品難以準(zhǔn)確代表實(shí)際地下儲(chǔ)層中的油氣組分的情況，本發(fā)明提供一種限定溫壓條件下在線觀測(cè)油氣原位轉(zhuǎn)化的裝置及其使用方法，以解決上述的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種限定溫壓條件下在線觀測(cè)油氣原位轉(zhuǎn)化的裝置，包括，

4、夾持轉(zhuǎn)移組件，其包括設(shè)于操作臺(tái)中部的機(jī)械臂、設(shè)于機(jī)械臂一端的倉體和倉蓋、分設(shè)于倉體和倉蓋內(nèi)部的藍(lán)寶石晶片，以及設(shè)于倉體側(cè)面的進(jìn)出管；

5、其中，倉體的內(nèi)部埋設(shè)有電熱絲，并連接有溫度傳感器，倉體的頂部?jī)?nèi)圈一周嵌有膨脹金屬環(huán)，頂部外圈一周設(shè)有環(huán)形凸緣，倉蓋的底部?jī)?nèi)圈一周開設(shè)有嵌槽，底部外圈一周開設(shè)有環(huán)槽；

6、當(dāng)被夾緊在一起的倉體與倉蓋被加熱時(shí)，膨脹金屬環(huán)受熱迅速膨脹并與嵌槽緊密鑲嵌，在實(shí)現(xiàn)所述倉體與倉蓋能夠快速分離的目的下，實(shí)現(xiàn)對(duì)于倉體與倉蓋之間的快速密封；

7、注排組件，其包括設(shè)于操作臺(tái)一側(cè)并與進(jìn)出管適配的對(duì)接部、設(shè)于對(duì)接部一邊的廢液回收部一，以及分別與對(duì)接部連接的油液供給部、氣體供給與回收部；

8、輔助組件，其包括滑動(dòng)連接于操作臺(tái)一側(cè)的保溫箱、連接于保溫箱底部的廢液回收部二、設(shè)于保溫箱內(nèi)部的加熱噴管部，以及與加熱噴管部分別連接的供氣部、清潔液供液部；

9、其中，加熱噴管部為處于同一直線上的兩組對(duì)稱結(jié)構(gòu)構(gòu)成，每組對(duì)稱結(jié)構(gòu)內(nèi)的噴口為對(duì)噴方式設(shè)置；

10、還包括設(shè)于操作臺(tái)另一側(cè)的觀測(cè)顯微鏡。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述機(jī)械臂包括安裝于操作臺(tái)中部下方的凸輪分割器、安裝于凸輪分割器輸出端的電缸一、安裝于電缸一頂端的安裝板、安裝于安裝板頂部的直線模組、安裝于直線模組滑塊頂部的旋轉(zhuǎn)夾爪、平行安裝于旋轉(zhuǎn)夾爪兩爪齒上的支臂；

12、其中，所述電缸一的外部套裝有轉(zhuǎn)環(huán)，所述轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接在操作臺(tái)內(nèi)，所述安裝板的底部中間安裝有導(dǎo)向桿，所述導(dǎo)向桿滑動(dòng)配合在轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)部一側(cè)；

13、其中，所述倉體可拆卸連接在一根所述支臂的一端，所述倉蓋可拆卸連接在另一根所述支臂的一端，當(dāng)所述支臂合攏時(shí)，倉體與倉蓋之間將對(duì)齊并被夾緊在一起。

14、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述進(jìn)出管內(nèi)部開設(shè)有與倉體內(nèi)腔連通的通孔，通孔為兩端口細(xì)、中間段粗的結(jié)構(gòu)形式，通孔內(nèi)部適配有柱塞，柱塞外端處設(shè)有擋環(huán)，且其外部位于擋環(huán)內(nèi)側(cè)套設(shè)有彈簧，所述柱塞的內(nèi)部開設(shè)有盲孔，盲孔靠近倉體內(nèi)腔的一端側(cè)面開設(shè)有貫通口。

15、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述對(duì)接部包括安裝于操作臺(tái)一邊中部的電缸二、設(shè)于電缸二伸縮端頂部的注射管、連接于注射管一端的對(duì)接管、連接于注射管另一端的四通閥，以及連接于對(duì)接管中部的壓力表；

16、其中，對(duì)接管的直徑與進(jìn)出管通孔的端口內(nèi)徑一致；

17、所述廢液回收部一包括安裝于操作臺(tái)內(nèi)部一角的傾倒池，傾倒池的底部連接有廢液罐一。

18、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述油液供給部包括與四通閥連接的油泵，所述油泵的進(jìn)口連接有油罐；

19、所述氣體供給與回收部包括分別與四通閥連接的氣泵一、真空泵，所述氣泵一的進(jìn)口連接有氣罐，所述真空泵的出口連接有廢氣罐。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述保溫箱包括箱體、安裝于箱體底部的電缸三、安裝于箱體一側(cè)的電缸四，以及配合在箱體頂部的箱蓋；

21、其中，所述箱體滑動(dòng)連接在操作臺(tái)的一側(cè)，所述電缸三安裝在操作臺(tái)的側(cè)面，所述電缸四的伸縮端與箱蓋連接，所述箱蓋的一邊底部開設(shè)有容納支臂用的豁口；

22、所述廢液回收部二包括連接在箱體底部一側(cè)的廢液罐二。

23、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述加熱噴管部包括滑動(dòng)連接在箱體底部中間的三通管，所述三通管為t形結(jié)構(gòu)形式，其下方對(duì)應(yīng)固定在操作臺(tái)的側(cè)面，其底部連接有三通閥；

24、其中，所述三通管的頂部?jī)蓚?cè)各連接有一對(duì)繞管，且每對(duì)繞管之間為對(duì)噴形式設(shè)置，形成兩組對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所述繞管的外部均套設(shè)有電磁加熱感應(yīng)線圈。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述供氣部包括與三通閥連接的氣泵二；

26、其中，氣泵二與三通閥之間連接管道的最高點(diǎn)高度大于繞管噴口的高度；

27、所述清潔液供液部包括與三通閥連接的水泵，所述水泵的進(jìn)口連接有水罐。

28、一種限定溫壓條件下在線觀測(cè)油氣原位轉(zhuǎn)化的裝置的使用方法，包括以下步驟：

29、步驟一、支臂合攏使得倉蓋與倉體之間相互扣合，同時(shí)控制電熱絲工作，加熱使得膨脹金屬環(huán)受熱迅速膨脹并與嵌槽緊密鑲嵌，實(shí)現(xiàn)對(duì)于倉體與倉蓋之間的快速密封，從而組合成樣品倉；

30、步驟二、控制機(jī)械臂將樣品倉轉(zhuǎn)移至對(duì)接部處并使得進(jìn)出管對(duì)齊對(duì)接管，而后電缸二動(dòng)作，將對(duì)接管頂入進(jìn)出管內(nèi)部，使得注射管與樣品倉內(nèi)部連通，真空泵工作將樣品倉內(nèi)部抽真空，廢氣進(jìn)入廢氣罐存放，而后控制四通閥，通過油泵將油罐內(nèi)部的油樣充入樣品倉中，再次控制四通閥，使得氣泵一連通樣品倉，并將氣罐內(nèi)存放的設(shè)定氣體充入樣品倉內(nèi)部，而后關(guān)閉四通閥，電熱絲升溫，以將樣品倉升溫至設(shè)定的溫度，而后觀察壓力表檢測(cè)體系的內(nèi)壓；

31、步驟三、通過機(jī)械臂將樣品倉轉(zhuǎn)移至保溫箱內(nèi)部，通過氣泵二、繞管以及電磁加熱感應(yīng)線圈作用，使得保溫箱內(nèi)升溫后保持恒溫，通過溫度傳感器監(jiān)測(cè)恒溫溫度，以使得樣品倉在限定的溫壓條件下穩(wěn)定6小時(shí)；

32、步驟四、通過機(jī)械臂將樣品倉轉(zhuǎn)移至觀測(cè)顯微鏡載物臺(tái)處，直接實(shí)時(shí)測(cè)定樣品倉內(nèi)油氣的光譜信息，包括拉曼光譜、熒光光譜，通過機(jī)械臂回轉(zhuǎn)，使得樣品倉再次進(jìn)入保溫箱，而后繼續(xù)升溫至下一個(gè)溫度點(diǎn)，穩(wěn)定6小時(shí)后，再次進(jìn)行觀測(cè)轉(zhuǎn)化的油氣光譜信息，以此類推，直至完成設(shè)定的溫度點(diǎn)位的油氣觀測(cè)；

33、步驟五、重復(fù)步驟二的對(duì)接動(dòng)作，使注射管與樣品倉內(nèi)部再次連通，真空泵工作將樣品倉內(nèi)部抽真空，樣品氣相部分進(jìn)入廢氣罐存放，而后解除對(duì)接狀態(tài)，將樣品倉轉(zhuǎn)移至傾倒池上方，旋轉(zhuǎn)樣品倉并打開，使得樣品液相部分流入傾倒池內(nèi)部，并被廢液罐一回收；

34、步驟六、將倉體、倉蓋分開后分別置于保溫箱內(nèi)兩組對(duì)噴的繞管處，通過水泵、電磁加熱感應(yīng)線圈作用注入高壓高溫清潔液，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于倉體、倉蓋的快速徹底清洗，而后控制三通閥，使得氣泵二連通保溫箱，在電磁加熱感應(yīng)線圈作用下，注入高壓高溫氣體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于倉體、倉蓋的干燥。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

36、本發(fā)明通過將樣品供給與回收的機(jī)構(gòu)、樣品倉的恒溫保溫與清洗的機(jī)構(gòu)，以及觀測(cè)顯微鏡環(huán)繞布置在夾持轉(zhuǎn)移組件的周圍，從而使得樣品倉能夠迅速在三者之間轉(zhuǎn)移，通過有效整合各部件，避免了人工手動(dòng)操作的不便之處；同時(shí)，通過設(shè)定與地層演化過程中相同的溫度和壓力條件，能夠?qū)崿F(xiàn)油氣演化全過程的模擬，為揭示深層-超深層油氣藏演化模式提供了重要的技術(shù)支撐。

37、本發(fā)明通過加熱倉體，從而膨脹金屬環(huán)受熱迅速膨脹并與嵌槽緊密鑲嵌，在實(shí)現(xiàn)倉體與倉蓋能夠快速分離的目的下，實(shí)現(xiàn)對(duì)于倉體與倉蓋之間的快速密封，這種閉合式的樣品倉不僅能夠承受模擬過程中的產(chǎn)生的超壓，還能夠提高裝樣和取樣的效率。

38、本發(fā)明中樣品的注入與回收共用同一套結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的一體式，從而簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，便于維護(hù)，并且一體式輔助恒溫加熱結(jié)構(gòu)與清潔結(jié)構(gòu)，不僅能夠保障設(shè)定的溫度條件，還有助于高效清洗模擬后的樣品倉，從而提高模擬實(shí)驗(yàn)的精度。