一種在線色譜減壓進樣裝置及方法
2023-05-09 01:44:31 2
一種在線色譜減壓進樣裝置及方法
【專利摘要】本發明提供一種在線色譜減壓進樣裝置及方法。該裝置至少包括：腔體、外絲缸、內絲槓、可動活塞體、單流閥、可視窗、上端蓋、下端託、測氣色譜儀、真空泵、PVT流體相態分析儀、測油色譜儀取樣瓶、測油色譜儀、密度計、控制器、壓力傳感器、步進電機和電加熱器。該方法包括以下步驟：對腔體進行抽真空；設定實驗溫度；將高壓地層流體樣品注入腔體；使腔體內的壓力達到0.5-0.1MPa；使油品進入測油色譜儀；使油品進入密度計；啟動步進電機使內絲槓轉動帶動外絲槓轉動，使可動活塞體向腔體上側移動，腔體內的氣體進入測氣色譜儀，停止步進電機。本發明的裝置及方法實現了高壓地層流體的在線取樣、在線轉樣和自動載樣。
【專利說明】一種在線色譜減壓進樣裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種在線色譜減壓進樣裝置及方法，屬於油氣田開發領域中的地層流體相態分析【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著國內外新的油氣田不斷被發現，地層流體樣品相態分析測試量不斷加大。油藏流體樣品的測試分析項目主要包括:閃蒸實驗、差異分離、定容衰竭、粘度測試、色譜分析、密度測試等。主要的測試參數主要包括:氣油比、體積係數、壓縮係數、井流物組成、死油密度、殘餘油密度、地層油粘度等參數，這其中大部分參數的獲得都離不開利用色譜法分析油氣組成。
[0003]主流的氣相色譜儀，一般的進氣壓力不能高於IMPa，進液壓力為常壓。在地層流體相態分析過程中，對於氣體樣品的取樣，一般是將PVT流體相態分析儀內的高壓氣體降壓後採用IOOmL注射器手動取氣，然後注入到色譜儀中；對於液體樣品的取樣，一般是將PVT流體相態分析儀內的高壓液體降壓後注入到2mL的色譜儀專用取樣瓶中，然後放入色譜儀上進行分析。
[0004]然而，常規的地層流體相態測試壓力通常在25_130MPa之間，如何實現地層流體高壓取樣後直接進入色譜儀分析一直是本領域亟待解決的難題之一。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種在線色譜減壓進樣裝置及方法。本發明的在線色譜減壓進樣裝置及方法能夠實現高壓地層流體的高壓在線取樣、在線轉樣、自動載樣，能夠為油氣藏流體的高壓測試分析提供有力的技術支持。
[0006]為達上述目的，本發明提供一種在線色譜減壓進樣裝置，其至少包括:
[0007]腔體、外絲缸、內絲槓、可動活塞體、單流閥、可視窗、上端蓋、下端託、測氣色譜儀、真空泵、PVT流體相態分析儀、測油色譜儀取樣瓶、測油色譜儀、密度計、控制器、壓力傳感器、步進電機和電加熱器；
[0008]其中，所述外絲缸、可動活塞體和單流閥位於所述腔體的內部，所述內絲槓部分位於所述腔體的內部，所述外絲槓與所述內絲槓呈套管狀連接，所述內絲槓縱向貫穿所述腔體，所述外絲槓的兩端與所述腔體的上內壁和下內壁接觸，所述可動活塞體與所述外絲槓相連接(螺接)，並且所述可動活塞體的兩端與所述腔體的兩側內壁接觸，所述單流閥位於所述可動活塞體上，所述內絲槓帶動所述外絲槓轉動，所述外絲槓帶動所述可動活塞體上下移動，所述可動活塞體用於為地層流體樣品中的氣體和液體(油品)分別提供進入測氣色譜儀和測油色譜儀的動力，所述單流閥用於保證地層流體樣品中的氣體單向流動(自下而上，即，自地層流體樣品的進入方向流向測氣色譜儀的方向)；
[0009]所述可視窗位於所述腔體的側表面的下部，用於觀測地層流體樣品中的原油的量；[0010]所述上端蓋位於所述腔體的頂部，所述下端託位於所述腔體的底部，上端蓋與下端託的作用是保護腔體並固定外絲槓和內絲槓；
[0011]所述測氣色譜儀通過管線與所述腔體的側面上部相連接，並且於該管線上設有第一閥門，該測氣色譜儀用於在線分析地層流體樣品中的氣體組分組成(地層流體樣品中的氣體通過管線及測氣色譜儀的注射器進入測氣色譜儀);
[0012]所述真空泵通過管線與所述腔體的側面上部相連接，並且於該管線上設有第五閥門，該真空泵用於對腔體內部進行抽真空；
[0013]所述測油色譜儀取樣瓶和所述密度計通過管線及三通與所述腔體的側面下部相連接，並且於靠近所述腔體的管線上設有第三閥門，於靠近所述測油色譜儀取樣瓶的管線上設有第六閥門，於靠近所述密度計的管線上設有第二閥門，所述測油色譜儀取樣瓶位於所述測油色譜儀中，所述測油色譜儀用於在線分析地層流體樣品中的原油組分組成(地層流體樣品中的原油通過測油色譜儀取樣瓶進入測油色譜儀)，所述密度計用於測量地層流體樣品中的原油的密度；
[0014]所述PVT流體相態分析儀通過管線與所述腔體的側面下部相連接，並且於該管線上設有第四閥門，該PVT流體相態分析儀用於測試地層流體樣品的高壓物性並盛放該地層流體樣品(連接PVT流體相態分析儀的腔體出口可以位於連接測油色譜儀取樣瓶和密度計的腔體出口的下方)；
[0015]所述壓力傳感器連接於所述腔體的側面上部，用於測定及顯示所述腔體內的壓力；
[0016]所述步進電機位於所述腔體的底部並與所述內絲槓相連接，用於控制所述內絲槓轉動；
[0017]所述電加熱器位於所述腔體的底部，用於為所述腔體提供實驗溫度；
[0018]所述控制器連接於所述壓力傳感器、所述步進電機以及所述電加熱器，用於對所述壓力傳感器、所述步進電機以及所述電加熱器進行控制。
[0019]在上述的裝置中，優選地，所述電加熱器為電加熱管，並且其位於所述下端託內，以更好地向腔體提供熱量。
[0020]在上述的裝置中，優選地，在所述上端蓋及所述下端託與所述腔體接觸的位置設有墊片；在所述外絲槓的兩端與所述腔體的上內壁和下內壁接觸的位置，以及所述可動活塞體的兩端與所述腔體的兩側內壁接觸的位置設有O型圈。所述墊片和所述O型圈起到密封腔體的作用。本領域技術人員還可以視需要在上述裝置中增加墊片和O型圈等密封部件，以增強腔體的密封性。
[0021]在本發明中，所述測氣色譜儀和所述測油色譜儀均為本領域常規使用的氣相色譜儀，對地層流體樣品中的氣體組分和原油組分的組成分析的方法均可以為本領域常規採用的氣相色譜法。
[0022]本發明還提供一種在線色譜減壓進樣方法，其為採用上述的在線色譜減壓進樣裝置進行進樣的方法，該方法包括以下步驟:
[0023](I)、關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門和第六閥門，打開第五閥門並啟動真空泵,對腔體進行抽真空；
[0024](2)、利用控制器設定電加熱器的加熱溫度為實驗溫度；[0025](3)、關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門、第五閥門和第六閥門，打開第四閥門，將PVT流體相態分析儀中的高壓地層流體樣品注入到腔體內，通過可視窗觀察注入的高壓地層流體中的油品(原油)量可見(注入的油品量不可超過可視窗的頂端)，關閉第四閥門；
[0026](4)、移除真空泵，打開第五閥門，當腔體內的壓力達到0.5-lMPa時，關閉第五閥門；
[0027](5)、打開第三閥門和第六閥門，使腔體內的一定量的油品進入測油色譜儀取樣瓶進而進入測油色譜儀(當測油色譜儀取樣瓶的位置高於連接測油色譜儀取樣瓶和密度計的腔體出口的位置時，油品由於腔體內外的壓力差而進入測油色譜儀取樣瓶；此外，還可以視情況利用控制器控制步進電機使內絲槓轉動，帶動外絲槓轉動，進而使可動活塞體向腔體下側移動，使腔體內的油品進入測油色譜儀)，關閉第六閥門；
[0028](6)、打開第二閥門，使一定量的油品進入密度計(當密度計的位置高於連接測油色譜儀取樣瓶和密度計的腔體出口的位置時，油品由於腔體內外的壓力差而進入密度計)，關閉第二閥門和第三閥門；
[0029](7)、打開第一閥門，利用控制器控制步進電機使內絲槓轉動，帶動外絲槓轉動，進而使可動活塞體向腔體上側(氣體一側)移動並保持腔體內的壓力為0.3-0.8MPa，腔體內的氣體進入測氣色譜儀，當測氣色譜儀顯示「注入成功」後關閉第一閥門，停止步進電機。
[0030]在上述的在線色譜減壓進樣方法中，優選地，對腔體進行抽真空的時間為2小時。
[0031]在上述的在線色譜減壓進樣方法中，優選地，所述實驗溫度為室溫至180°C。
[0032]在上述的在線色譜減壓進樣方法中，優選地，注入到腔體內的高壓地層流體樣品的體積為10_30mL。
[0033]在上述的在線色譜減壓進樣方法中，優選地，進入測油色譜儀取樣瓶的油品的體積為 0.5-lmLo
[0034]在上述的在線色譜減壓進樣方法中，優選地，進入密度計的油品的體積為3_5mL。
[0035]本發明提供了一種在線色譜減壓進樣裝置及方法，該裝置和方法實現了高壓在線取樣、在線轉樣、自動載樣；為油氣藏流體的高壓測試分析節省了大量時間，省去了大量的中間環節，避免了人為誤差及環境的幹擾；並且實現了在線測氣組成、測油組成、測油密度的連續完成；還提高了實驗技術的集成度，為油氣藏流體相態測試技術的自動化控制提供了可能，為油氣藏流體的高壓測試分析提供了有力的技術支持，能夠更好地服務於油田生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為實施例1的在線色譜減壓進樣裝置的結構示意圖。
[0037]主要組件符號說明:
[0038]腔體I外絲缸2內絲槓3可動活塞體4單流閥5可視窗6
[0039]上端蓋7下端託8測氣色譜儀9真空泵10 PVT流體相態分析儀11
[0040]測油色譜儀取樣瓶12密度計13控制器14壓力傳感器15
[0041]步進電機16電加熱管17第一閥門18第二閥門19第三閥門20
[0042]第四閥門21第五閥門22第六閥門23測油色譜儀24【具體實施方式】
[0043]實施例1
[0044]本實施例提供一種在線色譜減壓進樣裝置，如圖1所示，其至少包括:
[0045]腔體1、外絲缸2、內絲槓3、可動活塞體4、單流閥5、可視窗6、上端蓋7、下端託8、測氣色譜儀9、真空泵10、PVT流體相態分析儀11、測油色譜儀取樣瓶12、測油色譜儀24、密度計13、控制器14、壓力傳感器15、步進電機16、電加熱管17 ；
[0046]其中，所述外絲缸2、可動活塞體4和單流閥5位於所述腔體I的內部，所述內絲槓3部分位於所述腔體I的內部，所述外絲槓2與所述內絲槓3呈套管狀連接，所述內絲槓3縱向貫穿所述腔體，所述外絲槓2的兩端與所述腔體I的上內壁和下內壁接觸，在外絲槓2與腔體I接觸的位置設有O型圈，所述可動活塞體4與所述外絲槓2相連接(螺接)，並且所述可動活塞體4的兩端與所述腔體I的兩側內壁接觸，在可動活塞體4與腔體I接觸的位置設有O型圈，所述單流閥5位於所述可動活塞體4上，所述內絲槓3帶動所述外絲槓2轉動，所述外絲槓2帶動所述可動活塞體4上下移動，所述可動活塞體4用於為地層流體樣品中的氣體提供進入測氣色譜儀9的動力，所述單流閥5用於保證地層流體樣品中的氣體單向流動(自下而上，即，自地層流體樣品的進入方向流向測氣色譜儀9的方向)；
[0047]所述可視窗6位於所述腔體I的側表面的下部，用於觀測地層流體樣品中的原油的量；
[0048]所述上端蓋7位於所述腔體I的頂部，所述下端託8位於所述腔體的底部，上端蓋7與下端託8的作用是保護腔體I並固定外絲槓2和內絲槓3，在上端蓋7及下端託8與腔體I連接的位置設有墊片；
[0049]所述測氣色譜儀9通過管線與所述腔體I的側面上部相連接，並且於該管線上設有第一閥門18，該測氣色譜儀9用於在線分析地層流體樣品中的氣體組分組成；
[0050]所述真空泵10通過管線與所述腔體I的側面上部相連接，並且於該管線上設有第五閥門22，該真空泵10用於對腔體I內部進行抽真空；
[0051]所述測油色譜儀取樣瓶12和所述密度計13通過管線及三通與所述腔體I的側面下部相連接，並且於靠近所述腔體I的管線上設有第三閥門20，於靠近所述測油色譜儀取樣瓶12的管線上設有第六閥門23，於靠近所述密度計13的管線上設有第二閥門19，所述測油色譜儀取樣瓶12位於所述測油色譜儀24中，所述測油色譜儀24用於在線分析地層流體樣品中的原油組分組成，所述密度計13用於測量地層流體樣品中的原油的密度；
[0052]所述PVT流體相態分析儀11通過管線與所述腔體I的側面下部相連接，並且於該管線上設有第四閥門21，該PVT流體相態分析儀11用於測試地層流體樣品的高壓物性並盛放該地層流體樣品；
[0053]所述壓力傳感器15連接於所述腔體I的側面上部，用於測定及顯示所述腔體I內的壓力；
[0054]所述步進電機16位於所述腔體I的底部並與所述內絲槓3相連接，用於控制所述內絲槓3轉動；
[0055]所述電加熱管17位於所述腔體I底部的下端託8內，用於為所述腔體I提供實驗
溫度;
[0056]所述控制器14連接於所述壓力傳感器15、所述步進電機16以及所述電加熱管17，用於對所述壓力傳感器15、所述步進電機16以及所述電加熱管17進行控制。
[0057]實施例2
[0058]本實施例提供一種在線色譜減壓進樣方法，其為採用實施例1的在線色譜減壓進樣裝置進行進樣的方法，該方法包括以下步驟:
[0059](I)、關閉第一閥門18、第二閥門19、第三閥門20、第四閥門21和第六閥門23，打開第五閥門22並啟動真空泵10，對腔體I進行2小時抽真空；
[0060](2)、利用控制器14設定電加熱管17的加熱溫度為實驗溫度30°C ；
[0061](3)、關閉第一閥門18、第二閥門19、第三閥門20、第五閥門22和第六閥門23，打開第四閥門21，將PVT流體相態分析儀11中的高壓地層流體樣品注入到腔體I內，注入量為20mL，通過可視窗6觀察注入的高壓地層流體中的油品量可見(注入的油品量不可超過可視窗6的頂端)，關閉第四閥門21 ；
[0062](4)、移除真空泵10，打開第五閥門22，當採用壓力傳感器15檢測到腔體I內的壓力達到0.6MPa時，關閉第五閥門22 ；
[0063](5)、打開第三閥門20和第六閥門23，使腔體I內的一定量的油品進入測油色譜儀取樣瓶12進而進入測油色譜儀24，關閉第六閥門23，進入測油色譜儀取樣瓶12的油品的體積為0.6mL ；
[0064](6)、打開第二閥門19，利用腔體I內的壓力使一定量的油品進入密度計13，關閉第二閥門19和第三閥門20，進入密度計13的油品的體積為3-5mL ；
[0065](7)、打開第一閥門18，利用控制器14控制步進電機16使內絲槓3轉動，帶動外絲槓2轉動，進而使可動活塞體4向腔體I上側(氣體一側)移動並保持腔體I內的壓力為
0.65MPa，腔體I內的氣體進入測氣色譜儀9，當測氣色譜儀9顯示「注入成功」後關閉第一閥門18，停止步進電機16。
【權利要求】
1.一種在線色譜減壓進樣裝置，其至少包括: 腔體、外絲缸、內絲槓、可動活塞體、單流閥、可視窗、上端蓋、下端託、測氣色譜儀、真空泵、PVT流體相態分析儀、測油色譜儀取樣瓶、測油色譜儀、密度計、控制器、壓力傳感器、步進電機和電加熱器； 其中，所述外絲缸、可動活塞體和單流閥位於所述腔體的內部，所述內絲槓部分位於所述腔體的內部，所述外絲槓與所述內絲槓呈套管狀連接，所述內絲槓縱向貫穿所述腔體，所述外絲槓的兩端與所述腔體的上內壁和下內壁接觸，所述可動活塞體與所述外絲槓相連接，並且所述可動活塞體的兩端與所述腔體的兩側內壁接觸，所述單流閥位於所述可動活塞體上,所述內絲槓帶動所述外絲槓轉動,所述外絲槓帶動所述可動活塞體上下移動；所述可視窗位於所述腔體的側表面的下部； 所述上端蓋位於所述腔體的頂部，所述下端託位於所述腔體的底部； 所述測氣色譜儀通過管線與所述腔體的側面上部相連接，並且於該管線上設有第一閥門；所述真空泵通過管線與所述腔體的側面上部相連接，並且於該管線上設有第五閥門；所述測油色譜儀取樣瓶和所述密度計通過管線及三通與所述腔體的側面下部相連接，並且於靠近所述腔體的管 線上設有第三閥門，於靠近所述測油色譜儀取樣瓶的管線上設有第六閥門，於靠近所述密度計的管線上設有第二閥門，所述測油色譜儀取樣瓶位於所述測油色譜僅中； 所述PVT流體相態分析儀通過管線與所述腔體的側面下部相連接，並且於該管線上設有第四閥門； 所述壓力傳感器連接於所述腔體的側面上部，用於測定及顯示所述腔體內的壓力； 所述步進電機位於所述腔體的底部並與所述內絲槓相連接，用於控制所述內絲槓轉動； 所述電加熱器位於所述腔體的底部，用於為所述腔體提供實驗溫度； 所述控制器連接於所述壓力傳感器、所述步進電機以及所述電加熱器，用於對所述壓力傳感器、所述步進電機以及所述電加熱器進行控制。
2.根據權利要求1所述的在線色譜減壓進樣裝置，其中，所述電加熱器為電加熱管，並且其位於所述下端託內。
3.根據權利要求1或2所述的在線色譜減壓進樣裝置，其中，在所述上端蓋及所述下端託與所述腔體接觸的位置設有墊片；在所述外絲槓的兩端與所述腔體的上內壁和下內壁接觸的位置，以及所述可動活塞體的兩端與所述腔體的兩側內壁接觸的位置設有O型圈。
4.一種在線色譜減壓進樣方法，其為採用權利要求1-3任一項所述的在線色譜減壓進樣裝置進行進樣的方法，該方法包括以下步驟: (1)、關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門和第六閥門，打開第五閥門並啟動真空泵,對腔體進行抽真空； (2)、利用控制器設定電加熱器的加熱溫度為實驗溫度； (3)、關閉第一閥門、第二閥門、第三閥門、第五閥門和第六閥門，打開第四閥門，將PVT流體相態分析儀中的高壓地層流體樣品注入到腔體內，通過可視窗觀察注入的高壓地層流體中的油品量可見，關閉第四閥門；(4)、移除真空泵，打開第五閥門，當腔體內的壓力達到0.5-lMPa時，關閉第五閥門； (5)、打開第三閥門和第六閥門，使腔體內的一定量的油品進入測油色譜儀取樣瓶進而進入測油色譜儀，關閉第六閥門； (6)、打開第二閥門，使一定量的油品進入密度計，關閉第二閥門和第三閥門； (7)、打開第一閥門，利用控制器控制步進電機使內絲槓轉動，帶動外絲槓轉動，進而使可動活塞體向腔體上側移動並保持腔體內的壓力為0.3-0.8MPa，腔體內的氣體進入測氣色譜儀，當測氣色譜儀顯示「注入成功」後關閉第一閥門，停止步進電機。
5.根據權利要求4所述的在線色譜減壓進樣方法，其中，對腔體進行抽真空的時間為2小時。
6.根據權利要求4所述的在線色譜減壓進樣方法，其中，所述實驗溫度為室溫至180。。。
7.根據權利要求4所述的在線色譜減壓進樣方法，其中，注入到腔體內的高壓地層流體樣品的體積為10-30mL。
8.根據權利要求4所述的在線色譜減壓進樣方法，其中，進入測油色譜儀取樣瓶的油品的體積為0.5_lmL。
9.根據權利要求4所述的在線色譜減壓進樣方法，其中，進入密度計的油品的體積為3_5mL0
【文檔編號】G01N30/20GK103454362SQ201310370011
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】張可, 馬德勝, 李實 , 秦積舜, 陳興隆, 李軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司