高壓多相流體密度測量裝置及其測量計算方法
2023-10-11 14:16:29 1
專利名稱：高壓多相流體密度測量裝置及其測量計算方法
技術領域：
本發明涉及石油物理性質測量領域，特別是涉及一種高壓多相流體密度測量裝置，以及油藏條件下兩相流體密度及組分傳質含量的測量計算方法。
背景技術：
在石油物理性質參數測量實驗中，流體密度是一項基本參數。調研顯示進行密度測量的方法和儀器多種多樣，適用於不同的專業，但是其局限性只適用於單相均勻流體。油藏是高溫高壓環境，巖石孔隙中的滲流流體有時呈兩相狀態，掌握其物理特性對技術研究而言是非常重要的。其中，兩相流體的密度變化情況及測量方法目前尚無研究。 單相流體密度測量通常採用質量與體積比值的基本方法，該方法恪守了密度的定義，是多種流體密度測量方法的基礎。用常規方法測量油藏條件下的單相流體密度，其測量步驟繁瑣，操作要求精細苛亥|J。首先將高溫高壓流體在高於油藏壓力的條件下轉入標準容器內；其次，控制驅替泵和溫控設備將標準容器內的條件達到油藏條件，計量此時容器內流體體積V(p，T);第三，將標準容器內流體逐步冷卻降壓至室內條件，測量脫氣後流體質量；計量室溫條件下脫出的氣體體積並轉換成氣體質量。最後，由流體質量和氣體質量之和除以V(p，T)，才得到油藏條件下的流體密度。顯然，用常規方法測量油藏條件下的兩相流體密度還需要增加兩相分離的步驟，在目前實驗條件下，該操作難以實現。如果要獲得不同溫度、壓力條件下的兩相流體密度曲線，其測量工作量將是難以承受的。基於上述問題，本發明研究發明了測量落球速度、計算兩相流體密度的方法，該方法填補了這一測量領域的空白。在測試流程中，該方法還能計算出流體研究中另外一個重要的物理參數一兩相流體間的組分傳質含量。
發明內容
本發明的目的是，提供一種高壓多相流體密度測量裝置，其可測量兩相流體共存時的兩種流體密度。本發明的另一目的是，提供一種油藏條件下兩相流體密度及組分傳質含量的測量計算方法，其可測量兩相流體共存時的兩種流體密度及組分傳質含量。本發明的上述目的可採用下列技術方案來實現一種高壓多相流體密度測量裝置，所述測量裝置包括內模型和外模型，所述內模型設置在外模型內，所述內模型包括分析筒，其上、下部分別設有頂活塞和底活塞，頂活塞內設有用於放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設有流體通孔，底活塞在分析筒內為可上下移動設置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位於頂活塞上方，下端蓋位於底活塞的下方，上端蓋設有第一液體孔，下端蓋設有第二液體孔；標尺，其設置分析筒3 —側，並對應感應線圈的位置；測試球,其由於球外壁和永磁體內核組成,永磁體內核設在球外壁的內部，測試球設置在分析筒的內部；感應線圈，其通過線圈調節件可上下移動地套設在分析筒的外部。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述頂活塞的底部設有冠狀槽，所述測試球在進行落球測試的初始位置設在冠狀槽內。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述線圈調節件包括螺絲立柱，絲扣環，第一連杆和操作件，絲扣環可上下移動地連接在螺絲立柱上，第一連杆的一端連接絲扣環，另一端連接所述感應線圈，操作件通過帶動螺絲立柱旋轉而使絲扣環上下移動。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述標尺對應所述第一連杆的位置，第一連杆上設有用於觀察標尺的刻度窗；所述外模型包括外模型本體，外模型本體上設有觀察窗。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述操作件包括扳手，第二連杆和斜齒 輪，第二連杆穿過所述外模型，且第二連杆的一端連接扳手，另一端連接斜齒輪，斜齒輪與所述螺絲立柱的軸向相互垂直，且斜齒輪與螺絲立柱嚙合連接，扳手位於所述外模型之外。一種油藏條件下兩相流體密度及組分傳質含量的測量計算方法，所述方法包括步驟(I)提供上述高壓多相流體密度測量裝置，並進行實驗準備，將已知質量和體積m球』 V3i的測試球放入分析筒內，並安裝好內模型和外模型；(2)準備已知質量的壓力P1、溫度Tl條件下的氣體；準備已知體積的同條件下的液體；兩者均由特定容器盛裝；(3)將外模型處於上述壓力P1、溫度Tl條件，並將分析筒上部抽真空，使底活塞與測試球、頂活塞接觸。底活塞下部流體與內、外模型間的圍壓流體壓力逐步升壓至壓力值Plo靜置I小時以上，使內、外模型的溫度一致；(4)由加注裝置將盛裝的氣體和液體從頂活塞的流體通孔依次定量注入分析筒內，靜置30分鐘；(5)將三個感應線圈分別精確調至流體起始線、兩相界面處及流體終止線處，記錄L1、L2值，LI為流體起始線至兩相界面處的距離，L2為兩相界面處至流體終止線的距離；(6)控制頂活塞上的電磁鐵，將測試球釋放，測量球在流體I中自由下落，到達兩相界面處的感應線圈感應，自動記錄測試球從釋放到兩相界面處的用時tl ;之後小球繼續在流體中自由下落，到達終止線的感應線圈感應，自動記錄測試球4從兩相界面到流體終止線的用時t2;(7)由下述公式計算兩相流體的密度
Vm gVm K
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K sKi V tI h f J其中，Hi3i為測試球的質量，V3iS測試球的體積；(8)由下述公式計算兩相流體間的溶解質量ms和組分間傳質質量mtr
權利要求
1.一種高壓多相流體密度測量裝置，其特徵在於，所述測量裝置包括內模型和外模型，所述內模型設置在外模型內，所述內模型包括 分析筒，其上、下部分別設有頂活塞和底活塞，頂活塞內設有用於放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設有流體通孔，底活塞在分析筒內為可上下移動設置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位於頂活塞上方，下端蓋位於底活塞的下方，上端蓋設有第一液體孔，下端蓋設有第二液體孔； 標尺，其設置分析筒一側，並對應感應線圈的位置； 測試球，其由於球外壁和永磁體內核組成，永磁體內核設在球外壁的內部，測試球設置在分析筒的內部； 感應線圈，其通過線圈調節件可上下移動地套設在分析筒的外部。
2.根據權利要求I所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特徵在於，所述頂活塞的底部設有冠狀槽，所述測試球在進行落球測試的初始位置設在冠狀槽內。
3.根據權利要求I所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特徵在於，所述線圈調節件包括螺絲立柱，絲扣環，第一連杆和操作件，絲扣環可上下移動地連接在螺絲立柱上，第一連杆的一端連接絲扣環，另一端連接所述感應線圈，操作件通過帶動螺絲立柱旋轉而使絲扣環上下移動。
4.根據權利要求3所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特徵在於，所述標尺對應所述第一連杆的位置，第一連杆上設有用於觀察標尺的刻度窗； 所述外模型包括外模型本體，外模型本體上設有觀察窗。
5.根據權利要求3所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特徵在於，所述操作件包括扳手，第二連杆和斜齒輪，第二連杆穿過所述外模型，且第二連杆的一端連接扳手，另一端連接斜齒輪，斜齒輪與所述螺絲立柱的軸向相互垂直，且斜齒輪與螺絲立柱嚙合連接，扳手位於所述外模型之外。
6.一種油藏條件下兩相流體密度及組分傳質含量的測量計算方法，其特徵在於，所述方法包括步驟 (1)提供權利要求I至5任意一項所述的高壓多相流體密度測量裝置，並進行實驗準備,將已知質量和體積HI# V3i的測試球放入分析筒內，並安裝好內模型和外模型； (2)準備已知質量的壓力P1、溫度Tl條件下的氣體；準備已知體積的同條件下的液體；兩者均由特定容器盛裝； (3)將外模型處於上述壓力P1、溫度Tl條件，並將分析筒上部抽真空，使底活塞與測試球、頂活塞接觸；底活塞下部流體與內、外模型間的圍壓流體壓力逐步升壓至壓力值Pl ;靜置I小時以上，使內、外模型的溫度一致； (4)由加注裝置將盛裝的氣體和液體從頂活塞的流體通孔依次定量注入分析筒內，靜置30分鐘； (5)將三個感應線圈分別精確調至流體起始線、兩相界面處及流體終止線處，記錄LI、L2值，LI為流體起始線至兩相界面處的距離，L2為兩相界面處至流體終止線的距離； (6)控制頂活塞上的電磁鐵，將測試球釋放，測量球在流體I中自由下落，到達兩相界面處的感應線圈感應，自動記錄測試球從釋放到兩相界面處的用時tl ;之後小球繼續在流體中自由下落，到達終止線的感應線圈感應，自動記錄測試球4從兩相界面到流體終止線的用時t2 ； (7)由下述公式計算兩相流體的密度
7.根據權利要求6所述的測量計算方法，其特徵在於，所述加注裝置包括耐壓容器和推動部件，所述耐壓容器由容器筒，活塞，中空絲堵和控制容器筒內流體進出的閥門組成，閥門位於容器筒的外部，並連接在容器筒的一端，中空絲堵連接在容器筒的另一端，活塞可移動地密封連接在容器筒內，所述推動部件包括推動杆，推動杆的一端穿過中空絲堵而連接在活塞上。
8.根據權利要求6所述的測量計算方法，其特徵在於，所述推動部件還包括容置膛，所述容置膛包括前擋板，膛壁和後擋板，所述膛壁連接在前、後擋板之間，膛壁的上部呈凹弧形，所述容器筒放置在膛壁的凹弧形上，並擋止於前、後擋板之間，所述前擋板的上部設有卡管槽，所述推動杆可移動地連接在後擋板上。
9.根據權利要求8所述的測量計算方法，其特徵在於，所述推動杆包括絲扣杆和扳手杆，扳手杆連接在絲扣杆的一端，絲扣杆的另一端穿過所述中空絲堵而連接在所述活塞上；所述活塞的面向所述絲扣杆的一面設有冠狀槽，所述絲扣杆的另一端設有頂頭，所述頂頭與冠狀槽相對應。
10.根據權利要求7所述的測量計算方法，其特徵在於，所述中空絲堵具有外絲扣和外蓋，外絲扣連接在外蓋的一側，外絲扣與容器筒配合連接，外蓋擋止於容器筒外，中空絲堵上設有中空通道。
全文摘要
本發明公開了一種高壓多相流體密度測量裝置及其測量計算方法，測量裝置包括內模型和外模型，所述內模型設置在外模型內，所述內模型包括分析筒，其上、下部分別設有頂活塞和底活塞，頂活塞內設有用於放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設有流體通孔，底活塞在分析筒內為可上下移動設置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位於頂活塞上方，下端蓋位於底活塞的下方，上端蓋設有第一液體孔，下端蓋設有第二液體孔；標尺，其設置分析筒一側，並對應感應線圈的位置；測試球，其由於球外壁和永磁體內核組成，永磁體內核設在球外壁的內部，測試球設置在分析筒的內部；感應線圈，其通過線圈調節件可上下移動地套設在分析筒的外部。
文檔編號G01N33/28GK102901690SQ20121041053
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者陳興隆, 秦積舜, 李實 , 俞宏偉, 張可 申請人:中國石油天然氣股份有限公司