技术摘要：
本发明属于新兴的非常规油气实验技术领域，尤其涉及一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统，包括气源、中子散射装置和加热增压单元，所述气源的第三出气端与所述加热增压单元的第三进气端连接，所述加热增压单元的  全部
背景技术：
在过去的数十年里，页岩气已成为全球能源的重要组成部分，但其长期增长潜力 和可持续性存在很大的不确定性。页岩和其他致密地层的油气采收率很低，其中页岩气的 采收率低于20％。页岩油气储层的低采收率和气井产量下降明显现象与页岩基质的纳米级 孔隙和低渗透率有关。因此，为了提高页岩基质的油气采收率，研究其纳米孔结构和约束流 体行为是十分必要的。 近年来，小和超小角度中子散射(SANS和USANS)相较其他表征方法如流体侵入、气 体吸附、核磁共振等具有明显优势，已成为表征页岩纳米孔结构和约束流体行为的最强有 力的方法之一。但中子散射线站提供的常温常压样品环境，对于页岩纳米孔结构和约束流 体行为的研究是局限的。因此，已有前人发展了可施加静水压力和单轴应力的中子散射实 验装置，用以研究储层压力及水力压裂条件下的页岩孔隙流体行为。但对于可提供高温、高 压气体环境，用以超压、常压页岩气储层纳米孔隙结构表征研究的实验装置，尚未有相应的 解决方案。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统。 本发明提供一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统，包括气源、中子散 射装置和加热增压单元； 所述中子散射装置包括壳体、放样单元和加热单元，所述壳体为圆柱体结构，其水 平设置，其中部设有沿其轴向贯穿其设置的入射通道，所述放样单元设置在所述入射通道 内，其通过紧固件与所述壳体可拆卸连接，所述放样单元用于放置样品，所述加热单元设置 在所述壳体内，其用于对所述放样单元进行加热，所述壳体上设有第一进气端和第一出气 端，所述放样单元上设有第二进气端和第二出气端，且所述第二进气端与所述第一进气端 连通，所述第二出气端与所述第一出气端连通； 所述气源的第三出气端与所述加热增压单元的第三进气端连接，所述加热增压单 元的第四出气端与所述第一进气端连通，所述气源用于向所述加热增压单元输送气体，所 述加热增压单元用于对气体进行加热增压处理后再输送至所述壳体内。 进一步地，所述气源与所述加热增压单元连接的回路上沿气体输送方向依次设有 第一压力传感器和第一抽真空接口，所述加热增压单元与所述壳体连接的回路上沿气体输 送方向依次设有第一爆破片、压力释放阀、第二压力传感器、第二抽真空接口、隔离阀和第 二爆破片，所述第一抽真空接口和所述第二抽真空接口均用于外接真空泵。 进一步地，所述壳体包括均为圆柱体结构的外壳和内壳，所述外壳的中部设有沿 4 CN 111579569 A 说　明　书 2/6 页 其轴向贯穿其设置的第一入射通道，所述内壳同轴设置在所述第一入射通道内，所述内壳 的外壁与所述外壳的内壁之间形成第一空腔，所述加热单元设置在所述第一空腔内，所述 内壳的中部设有沿其轴向贯穿其设置的第二入射通道，且所述第二入射通道与所述第一入 射通道连通，所述放样单元和所述紧固件均设置在所述第一入射通道内，所述外壳的上分 别设有第一子进气口和第一子出气口，所述内壳的外侧壁上分别设有第二子进气口和第二 子出气口，且所述第二子进气口和所述第二子出气口分别与所述第一子进气口连通和所述 第一子出气口连通，所述加热增压单元与所述第一子进气口连通。 进一步地，所述外壳的内部中空，其内设有冷却单元，所述冷却单元用于对所述外 壳进行冷却处理。 进一步地，所述冷却单元为水，且所述外壳上设有与其内部连通的进水口和出水 口。 进一步地，所述第一入射通道由沿所述外壳的轴向设置并依次连通的第一通道、 第一容纳通槽和第二通道，所述内壳同轴设置在所述第一容纳通槽内，其外壁与所述第一 容纳通槽的内壁之间形成所述第一空腔，所述加热单元为环状结构的加热管，其同轴套设 在所述内壳外，所述第一容纳通槽与所述外壳之间填充有隔热件，所述隔热件上设有分别 与第一子进气口和第一子出气口连通的第四子进气口和第四子出气口，所述第二入射通道 分别与所述第一通道和所述第二通道连通。 进一步地，所述放样单元包括均为圆柱体结构的窗体和两个窗体支撑件，每个所 述窗体支撑件上均设有沿其轴向贯穿其设置的第三入射通道，两个所述窗体支撑件均同轴 并间隔地设置在所述第二入射通道内，且两个所述窗体支撑件之间形成分别与所述第二子 进气口和第二子出气口连通的进气通道，两个所述窗体支撑件相向的一端均同轴设有置物 通槽，所述置物通槽与对应的所述第二入射通道连通，两个所述置物通槽共同围合成与所 述窗体匹配的置物腔，所述窗体可拆卸的安装在所述置物腔内，所述窗体上分别设有与所 述进气通道连通的第三子进气口和第三子出气口，所述窗体用于放置样品，所述紧固件设 置在位于后方的所述窗体支撑件的后端，并与所述窗体支撑件可拆卸连接。 进一步地，所述第二入射通道包括沿所述内壳的轴向设置并依次连通的第三通 道、第二容纳通槽和第三容纳通槽，所述第二容纳通槽与所述窗体支撑件相适配，且其孔径 大于所述第三通道的孔径，两个所述窗体支撑件同轴设置在所述第二容纳通槽内，且位于 前方的所述窗体支撑件的前端与所述第二容纳通槽对应侧的侧壁抵接，所述紧固件与所述 第三容纳通槽相适配的套筒，其设置在所述第三容纳通槽内，并与位于后方的所述窗体支 撑件的后端可拆卸连接。 进一步地，所述窗体包括圆筒结构的窗架和与所述窗架相适配的两片蓝宝石圆镜 片，所述窗架同轴并可拆卸的安装在所述置物腔内，两片所述蓝宝石圆镜片均同轴可拆卸 的安装在所述窗架内，并分别沿所述窗架的轴向间隔分布，两片所述蓝宝石圆镜片与所述 窗架的内壁共同限定出用于放置样品的第二腔室，所述第三子进气口和所述第三子出气口 均设置在所述窗架上，并均与所述第二腔室连通。 进一步地，所述加热增压单元为增压器。 本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种模拟高温高压样品 环境的中子散射实验系统，其能实现在中子散射实验中模拟地层原位高温高压的样品环 5 CN 111579569 A 说　明　书 3/6 页 境，更使得使中子散射技术在超压、常压等原位气体压力条件下页岩气储层纳米孔隙结构 表征上的应用成为可能，进一步拓展了中子散射技术在页岩储层研究上的应用面，具有操 作方便等优点。此外，该系统还能实现对实验气体的重复利用，经济性能好。 附图说明 图1是本发明所述一种模拟高温高压样品环境的中子散射实验系统的结构示意 图； 图2是本发明所述中子散射装置的剖视图。