一种微观玻璃模型内流体的清除装置、设备及方法与流程

1.本发明涉及微观驱油清洗技术领域，特别地涉及一种微观玻璃模型内流体的清除装置、设备及方法。


背景技术：

2.微观驱油实验具有直观、可视化等优势，是各类机理研究的有效的方法。玻璃刻蚀模型常用的微观模型。为了节约实验成本，模型实验后都需要将模型内的流体清除，来实现模型的重复使用。
3.目前清除模型中流体的主要方法是溶剂抽提法。该方法利用溶剂抽提出模型中的流体，可以参照标准gb/t 29172-2012《岩心分析方法》实施。但对于稠油的微观实验，溶剂难以将模型内滞留的沥青质清洗干净。对于化学驱的微观实验，滞留的聚合物等化学剂难以被流体溶解。随着模型制作技术的发展，光刻模型的孔隙尺度也越来越接近储层的孔隙尺度。为了模拟致密砂岩、泥页岩、碳酸盐岩的基质孔隙，用asml光刻机已经可以制作精度接近200纳米的玻璃模型。模型孔隙的尺度越来越小，使有机溶剂难以进入，并抽提细小的孔隙中的原油。此外，有机溶剂抽提法存在毒性大、速度慢、成本高、设备复杂等缺点。
4.热解法是一种清理油污的有效手段，通过高温可以直接烘出岩心中的水和轻组分，并降解除去岩心中高分子物质和原油的重组份，但目前尚无热解法清除微观模型中流体的相关文献和专利。
5.因此，需要设计了一种能够利用热解法清除微观玻璃模型内流体的装置及方法，实现高效地清除模型中的各类流体。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术采用的溶剂提取法难以清除微观模型中残留的实验流体的问题，本技术提出了一种微观玻璃模型内流体的清除装置、设备及方法。
7.第一方面，本发明提出了一种微观玻璃模型内流体的清除装置，包括：
8.加热炉；
9.模型舱，设置在所述加热炉中，采用导热材料制成，其内部能够容纳微观玻璃模型；
10.尾气处理模块，通过管路连通所述模型舱的内部，以导入并处理所述微观玻璃模型中的流体在加热后形成的尾气。
11.在一个实施方式中，所述加热炉的壳体包括外部的外壳与设置在所述外壳内壁上的隔热壁，四周的所述隔热壁上设置有电加热丝。
12.在一个实施方式中，所述加热炉顶部的隔热壁上还设置温度传感器。
13.在一个实施方式中，所述模型舱包括主体以及舱盖，所述舱盖能够嵌入至所述主体上的出入口中，所述舱盖四周的表面均为斜面且所述舱盖整体呈锥台状。
14.在一个实施方式中，所述舱盖四周的表面上均涂覆有耐温防粘涂层。
15.在一个实施方式中，所述模型舱内设置有模型架，所述模型架用于承载所述微观玻璃模型，且所述微观玻璃模型以具有开口的一侧朝上的姿态放置在所述模型架上。
16.在一个实施方式中，所述尾气处理模块包括：
17.冷凝器，通过管路连通所述模型舱的内部，以冷凝通过管路导入的所述尾气；
18.气液分离器，连接所述冷凝器，用于分离并收集冷凝后产生的液体；
19.尾气处理器，连接所述气液分离器，用于对分离后输出的尾气气体进行无害化处理。
20.第二方面，本发明提出了一种微观玻璃模型内流体的清除设备，包括上述的清除装置；以及
21.控制装置，其与所述清除装置中的温度传感器以及电加热丝的供电模块电连接，以根据所述温度传感器的获取的温度数据来通过所述供电模块控制所述电加热丝的加热温度。
22.第三方面，本发明提出了一种微观玻璃模型内流体的清除方法，其应用于上述的清除装置，包括以下步骤：
23.s1、将微观玻璃模型放入模型舱内，关闭模型舱；
24.s2、启动加热炉，控制所述加热炉的加热温度匹配预设温度；
25.s3、加热预设时长后停止加热，待所述加热炉的温度降至常温后取出所述微观玻璃模型；
26.s4、观察所述微观玻璃模型，确保所述微观玻璃模型内的残留物完全去除。
27.在一个实施方式中，在所述微观玻璃模型放入模型舱之前以及利用显微镜观察所述微观玻璃模型之前，均采用去离子水和酒精反复冲洗所述微观玻璃模型。
28.上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
29.本发明提供的一种微观玻璃模型内流体的清除装置、设备及方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
30.本发明的一种微观玻璃模型内流体的清除装置、设备及方法，利用热解法清除微观玻璃模型内的残留流体，并且在预定的加热温度下可以保证模型内的残留流体完全清楚，从而实现微观玻璃模型的重复使用。相较于现有技术采用的溶剂提取法，本清除装置采用热解法，不受微观玻璃模型空隙尺寸小的限制，清除过程的污染小、速度快、成本低；并且适用于各种类型的残留流体，不用再像现有技术采用的溶剂提取法那样考虑溶剂与相应残留流体之间的溶解性。
附图说明
31.在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
32.图1显示了本发明的清除装置的结构在一个方向上的剖视图；
33.图2显示了本发明的清除装置的结构在另一个方向上的剖视图。
34.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
35.附图标记：
36.1-加热炉，11-外壳，12-隔热壁，13-电加热丝，14-炉门，2-模型舱，21-主体，22-舱
盖，23-模型架，3-尾气处理模块，31-冷凝器，32-气液分离器，33-尾气处理器，4-温度传感器，41-信号线缆，5-供电模块。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
38.实施例1
39.本发明的实施例提供了一种微观玻璃模型内流体的清除装置，包括：
40.加热炉1，其壳体包括外部的外壳11与设置在外壳11内壁上的隔热壁12，四周的隔热壁12上设置有电加热丝13；
41.加热炉1顶部的隔热壁12上还设置温度传感器4；
42.模型舱2，设置在加热炉1中，采用导热材料制成，其内部能够容纳微观玻璃模型，模型舱2包括主体21以及舱盖22，舱盖22能够嵌入至主体21上的出入口中，舱盖22四周的表面均为斜面且舱盖22整体呈锥台状；
43.模型舱2内设置有模型架23，模型架23用于承载微观玻璃模型，且微观玻璃模型以具有开口的一侧朝上的姿态放置在模型架23上；
44.尾气处理模块3，通过管路连通模型舱2的内部，以导入并处理微观玻璃模型中的流体在加热后形成的尾气。
45.具体地，参照附图图1与图2，加热炉1的加热温度上限为700℃，加热炉1的外表面为外壳11，本发明的清除装置的各个功能部件整体置于外壳11内。外壳11内有加热炉1的隔热壁12，加热炉1一侧的隔热壁12上具有开口，对应设置有炉门14，炉门14通过铰链连接在外壳11上。炉门14可以手动打开和闭合，并能锁在外壳11上。炉门14关闭时可以与加热炉1的隔热壁12构成一个相对封闭的空间，且加热炉1的隔热壁12和炉门14均为隔热材料制成，具有隔热保温作用。隔热壁12内部两侧装有电加热丝13，电加热丝13通过电线连接供电模块5，供电模块5给电加热丝13提供电力以实现加热炉1的加热功能。
46.此外，加热炉1顶部的隔热壁12内侧装有温度传感器4，温度传感器4能够测量加热炉1内的温度。温度传感器4通过信号线缆41向相应的控制系统传递温度信号，控制系统(能够根据温度传感器4的检测结果调整供电模块5的输出功率，来控制电加热丝13的加热功率，以控制加热炉1内的温度，使温度能够恒温保持在设定的温度。
47.模型舱2置于加热炉1的隔热壁12和炉门14构成的封闭空间内，模型舱2由呈箱体状结构的主体21以及舱盖22构成，主体21和舱盖22均为不锈钢材质，舱盖22通过铰链连接到主体21上。主体21上的出入口和舱盖22通过锥面密封，并用螺丝固定。
48.同时，模型舱2的模型架23用于竖直盛放微观玻璃模型，使微观玻璃模型具有开口的一侧朝上，以保证微观玻璃模型中的残留为能够在加热下以气体的形式逸出并脱离微观玻璃模型。模型舱2的顶部舱壁上具有一个出口，通过管路与尾气处理模块3连接。
49.优选地，舱盖22四周的表面上均涂覆有耐温防粘涂层，舱盖锥面上的涂耐温防粘涂层能够防止舱盖于主体的出入口口沿发生粘结，同时具有密封作用。
50.实施例2
51.本发明的实施例提供了一种微观玻璃模型内流体的清除装置，包括：
52.加热炉1，其壳体包括外部的外壳11与设置在外壳11内壁上的隔热壁12，四周的隔
热壁12上设置有电加热丝13；
53.加热炉1顶部的隔热壁12上还设置温度传感器4；
54.模型舱2，设置在加热炉1中，采用导热材料制成，其内部能够容纳微观玻璃模型，模型舱2包括主体21以及舱盖22，舱盖22能够嵌入至主体21上的出入口中，舱盖22四周的表面均为斜面且舱盖22整体呈锥台状；
55.模型舱2内设置有模型架23，模型架23用于承载微观玻璃模型，且微观玻璃模型以具有开口的一侧朝上的姿态放置在模型架23上；
56.尾气处理模块3，通过管路连通模型舱2的内部，以导入并处理微观玻璃模型中的流体在加热后形成的尾气；
57.其中，尾气处理模块3包括：
58.冷凝器31，通过管路连通模型舱2的内部，以冷凝通过管路导入的尾气；
59.气液分离器32，连接冷凝器31，用于分离并收集冷凝后产生的液体；
60.尾气处理器33，连接气液分离器32，用于对分离后输出的尾气气体进行无害化处理。
61.具体地，参照附图图1与图2，加热炉1的加热温度上限为700℃，加热炉1的外表面为外壳11，本发明的清除装置的各个功能部件整体置于外壳11内。外壳11内有加热炉1的隔热壁12，加热炉1一侧的隔热壁12上具有开口，对应设置有炉门14，炉门14通过铰链连接在外壳11上。炉门14可以手动打开和闭合，并能锁在外壳11上。炉门14关闭时可以与加热炉1的隔热壁12构成一个相对封闭的空间，且加热炉1的隔热壁12和炉门14均为隔热材料制成，具有隔热保温作用。隔热壁12内部两侧装有电加热丝13，电加热丝13通过电线连接供电模块5，供电模块5给电加热丝13提供电力以实现加热炉1的加热功能。
62.此外，加热炉1顶部的隔热壁12内侧装有温度传感器4，温度传感器4能够测量加热炉1内的温度。温度传感器4通过信号线缆41向相应的控制系统传递温度信号，控制系统(能够根据温度传感器4的检测结果调整供电模块5的输出功率，来控制电加热丝13的加热功率，以控制加热炉1内的温度，使温度能够恒温保持在设定的温度。
63.同时，模型舱2的模型架23用于竖直盛放微观玻璃模型，使微观玻璃模型具有开口的一侧朝上，以保证微观玻璃模型中的残留为能够在加热下以气体的形式逸出并脱离微观玻璃模型。模型舱2的顶部舱壁上具有一个出口，通过管路与尾气处理模块3连接。
64.冷凝器31由浸泡在降温液内的热交换管组成，通过进行热交换实现尾气中的水相及油相的降温和液化，冷凝器31的出口与气液分离器32的入口相连。气液分离器32可以将冷凝后的尾气进行气液分离；并且，气液分离器32的出口设置有过滤网，能够分离固体粉尘颗粒；气液分离器32的出口与尾气处理器33的入口相连。尾气处理器33采用碱液和有机溶剂吸附的方法除去尾气中的酸性气体及有机气体，同时通过吸附的方式去除其他可能存在的颗粒物。
65.实施例3
66.本发明的实施例提供了一种微观玻璃模型内流体的清除设备，包括上述的清除装置；以及
67.控制装置，其与清除装置中的温度传感器4以及电加热丝13的供电模块5电连接，以根据温度传感器4的获取的温度数据来通过供电模块5控制电加热丝13的加热温度。
68.实施例4
69.本发明的实施例提供了一种微观玻璃模型内流体的清除方法，其应用于上述的清除装置，包括以下步骤：
70.s0：将去离子水加入尾气处理模块中的冷凝器，将白油加入尾气处理模块中的有机尾气吸附容器，配置质量浓度10％～20％的naoh溶液并加入尾气处理模块中的的吸附碱液容器，将烘干的活性炭加入尾气处理模块中的吸附容器；
71.s1：在采用去离子水和酒精反复冲洗微观玻璃模型后，将微观玻璃模型放入模型舱内，关闭模型舱；用螺丝将舱盖固定在模型舱的主体上，并用扭力扳手按对角将螺丝拧紧，后关闭加热炉炉门；
72.s2：在用试压法检查模型舱的密闭性后，启动加热炉，控制加热炉的加热温度匹配预设的350℃(微观玻璃模型的材质为普通玻璃，其熔点区间的下限为380℃，为了防止玻璃软化，加热预设温度设定为350℃，对于耐高温的玻璃模型，可以适当提高加热温度)，通过尾气处理模块中的各个处理器处理尾气中的相应成分；
73.s3：加热超过48小时后停止加热，待加热炉的温度降至常温后取出微观玻璃模型；
74.s4：在采用去离子水和酒精反复冲洗微观玻璃模型后，利用显微镜观察微观玻璃模型，确保微观玻璃模型内的残留物完全去除。
75.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
76.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。