专利名称：一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置和方法，属于化学工程和石油工程技术领域。
背景技术：
最小混相压力是在一定温度下油气两相混溶成为单一相的最小压力，准确快捷测定气与油的最小混相压力，对于注气(CO2、轻烃等)提高原油采收率、混相非混相驱替评估、采油的经济性设计以及有效埋存温室气体等工程研究具有重要指导意义。通过气驱技术可以在常规技术的基础上进一步提高石油采收率10%-15%，因此进一步深入研究气与油的气液两相平衡规律，为轻质烃和CO2三次采油的地下多相多组分运移规律分析提供基础物性数据很有必要。关于油气最小混相压力的测量研究，提出了很多测试方法。最常用的方法是细管法，该方法已发展为工程中的标准方法，但是其测量过程复杂，耗时长，经济性差，且对于混相的判断标准不统一；其次，气泡上升仪法，装置简单、经济性好，且更快捷，但是不属于定量测量，误差相比其他方法较大；近年来，新发展的界面张力消失法利用油气混相时界面张力消失为零的特征，通过测量气与油的界面张力随压力变化曲线来判断最小混相压力点，该方法仅关注于界面张力这一单一物理量，还需要大量标准复杂气液系统的检验，仍存在一定的局限性。

发明内容
本发明旨在克服上述现有技术中存在的问题，开发一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置和方法。该方法利用磁共振成像技术检测一定温度和一定压力下气与油相互溶解的物质传递过程，确定系统达到平衡后平底试管内油的信号强度分布，获得成像视野内气液两相中油的信号强度在一定温度下随压力的变化曲线，通过确定信号强度曲线与压力轴的交点，得到气与油的最小混相压力，从而揭示油气相平衡规律。本发明的技术方案是一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置，它包括一个磁共振成像系统和注气系统，所述磁共振成像系统的磁共振成像仪中设有一个高压容器，所述高压容器内装有一支平底试管；在高压容器的入口连接所述注气系统，出口连接一台真空泵和一个排液槽；所述高压容器两端与加热制冷循环泵连接；所述注气系统采用注入泵经单向阀直接与高压容器连接，在注入泵和单向阀之间连接一个气瓶。所述的一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的方法包括以下步骤 (O向平底试管内装入一定量待测油样，再将装有油样的平底试管放入高压容器中；
(2)连接好管路，打开第二针阀、第三针阀，开启真空泵，抽真空30分钟后停止，关闭第二针阀、第三针阀，开启装有氟油的加热制冷循环泵对高压容器进行控温；
(3)打开气瓶和第一针阀，向注入泵中充入气体后，关闭第一针阀； (4)打开第二针阀，利用注入泵向高压容器内充入工作气体，开始检测，同时利用注入泵调节高压容器内油气系统压力至O.1MPa，并保持恒压直至气-油系统稳定，然后关闭第二针阀；利用K型热电偶记录温度，利用压力变送器记录压力，利用磁共振成像技术得到气-油系统稳定后平底试管内油相质子密度分布图像；
(5)打开第二针阀(10b)，利用注入泵升高高压容器内油气系统压力，压力间隔IMPa，在压力接近最小混相压力时减小提升的压力间隔，直到气与油界面消失。在每一个压力下，都按步骤(4)检测平底试管内油相质子密度分布图像，得到一系列压力下的油相质子密度分布图像；
(6)检测数据处理，对所得同一温度、一系列压力下的油相质子密度图像的信号强度值进行分析处理，拟合得到信号强度值与压力的指数关系，进一步计算得到气-油最小混相压力；
(7)改变加热制冷循环泵的温度，重复步骤(I)-(6)，得到不同温度下气-油最小混相压力。本发明的有益效果是这种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置，其磁共振成像系统的磁共振成像仪中设有一个高压容器，高压容器中装有一支平底试管，磁共振成像仪与数据采集处理系统采用电连接。这种测定气与油最小混相压力的方法，首先利用磁共振成像技术确定平底试管内油的信号强度分布，获得成像视野内气液两相中油的信号强度在一定温度下随压力的变化曲线，通过确定信号强度曲线与压力轴的交点，得到气与油的最小混相压力。该方法可确定气与油的最小混相压力，实现油气体系混溶过程的动态可视化及量化分析，揭示温度对气-油体系最小混相压力的影响。MRI技术作为一种强力的非侵入测试技术，通过脉冲场梯度磁共振方法可以获得油相质子密度，实现油气最小混相压力的测定，同时实现油气相互溶解物质传递过程的可视化，揭示油气相平衡规律。


图1是一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置系统图。图2是CO2与正癸烷系统在37. 8°C时信号强度随压力的变化曲线。图中1、磁共振成像仪，2、高压容器，3、注入泵，4、气瓶，5、加热制冷循环泵，6、数据采集处理系统，7、真空泵，8、平底试管，9、排液槽，10a、第一针阀，10b、第二针阀，10c、第三针阀，10d、第四针阀，11a、第一压力变送器，lib、第二压力变送器，11c、第三压力变送器，12、热电偶，13、单向阀；P表不气-油系统平衡时的压力；S表不油相信号强度；R2表不拟合曲线的相关系数；PM表不最小混相压力。
具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式
。所述实施例是为进一步描述本发明，而不是限制本发明。图1为一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置系统图。图中，这种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置主要包括一个磁共振成像系统，它还包括一个注气系统，磁共振成像系统在磁共振成像仪I中设有一个高压容器2，高压容器2内放置一支装一定量油的平底试管8。在高压容器2入口连接一个注气系统，出口连接一台真空泵7和一个排液槽9 ;加热制冷循环泵5通过管道与高压容器2两端连接；注气系统采用注入泵3经单向阀13与高压容器2的入口连接，在注入泵3与单向阀13之间连接一个气瓶4。所述磁共振成像仪与数据采集处理系统6采用电连接。上述磁共振成像系统还设有第一压力变送器11a、第二压力变送器lib、第三压力变送器Ilc的压力监控系统。平底试管8内装有一定量油，利用装有氟油的加热制冷循环泵5进行循环控温，实现高压容器内的恒温环境。利用压力监控系统和温度控制系统使检测系统达到所需温度和压力，并实时监测高压容器2内气和油的压力；再利用磁共振成像仪对油相密度进行定量分析。上述利用磁共振成像技术测定气与油的方法包括以下步骤
第一步，准备工作。(I)按照图示连接检测系统管路，试压；
(2)向平底试管8内装入一定量待测油样，再将装有油样的平底试管8放入高压容器2
中；
(3)再次连接好管路，打开第二针阀10b、第三针阀10c，开启真空泵，抽真空30分钟后停止，关闭第二针阀10b、第三针阀10c，开启装有氟油的加热制冷循环泵5对高压容器2进行控温；
(4)打开气瓶4和第一针阀IOa,向注入泵3中充入一定量气体,然后关闭第一针阀
IOa0第二步，开始检测，利用磁共振成像技术对气-油溶解过程进行动态可视化检测。打开第二针阀10b，利用注入泵3向高压容器2内充入工作气体，开始检测油相质子密度，调节高压容器2内气-油系统压力至O.1MPa，并保持恒压直至气-油系统稳定，然后关闭第二针阀IOb ;利用K型热电偶12记录温度，利用第二压力变送器lib、第三压力变送器Ilc记录压力，利用磁共振成像技术得到气-油系统稳定后平底试管内油相质子密度分布图像。打开第二针阀10b，利用注入泵3升高高压容器内气-油系统压力，压力间隔IMPa，在压力接近最小混相压力时减小升高的压力间隔，直到气与油界面消失。在每一个压力下，都按上述步骤检测平底试管内油相质子密度分布图像，得到一系列压力下的油相质子密度分布图像。保存检测数据，卸压，取出高压容器2和平底试管8，清洗后，重复第一步中的(1)-(4)，为下一组检测做准备。第三步，检测结果处理。整理检测数据，对所得同一温度、一系列不同压力下的油相质子密度图像的信号强度值进行分析处理，用数据分析软件对数据点进行拟合，得到信号强度值与压力的指数关系曲线，将曲线与压力轴的交点确定为气-油最小混相压力。
实施例37. 8°C时，选用CO2/正癸烷系统做最小混相压力实验。在平底试管中装入O. 5ml正癸烷，置于高压容器内，按上述第一步和第二步得到不同压力下油相质子密度图的信号强度，如下表所示。在图2中，对数据点进行拟合，得到信号强度与压力的指数关系曲线，该曲线与压力轴的交点对应压力值，即为CO2与正癸烷在37. 8°C时的最小混相压力。
权利要求
1.一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置，它包括一个磁共振成像系统和注气系统，其特征在于所述磁共振成像系统的磁共振成像仪(I)中设有一个高压容器(2)，所述高压容器(2)内装有一支平底试管(8);在高压容器(2)的入口连接所述注气系统，出口连接一台真空泵(7)和一个排液槽(9);所述高压容器两端与加热制冷循环泵(5)连接；所述注气系统采用注入泵(3)经单向阀(13)直接与高压容器(2)连接，在注入泵(3)和单向阀(13)之间连接一个气瓶(4)。
2.根据权利要求1所述的一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的方法，其特征在于包括以下步骤(1)向平底试管(8)内装入一定量待测油样，再将装有油的平底试管(8)放入高压容器(2)中；(2)连接好管路，打开第二针阀(10b)、第三针阀(10c)，开启真空泵(7)，抽真空30分钟后停止，关闭第二针阀(10b)、第三针阀(10c)，开启装有氟油的加热制冷循环泵(5)对高压容器进行控温；(3)打开气瓶(4)和第一针阀(10a)，向注入泵(3)中充入气体后，关闭第一针阀(IOa);(4)打开第二针阀(10b)，利用注入泵(3)向高压容器(2)内充入工作气体，开始检测，同时利用注入泵(3)调节高压容器(2)内油气系统压力至O.1MPa，并保持恒压直至油气系统稳定，然后关闭第二针阀(IOb);利用K型热电偶记录温度，利用压力变送器记录压力，利用磁共振成像技术得到气-油系统稳定后平底试管(8)内油相质子密度分布图像；(5)打开第二针阀(10b)，利用注入泵(3)升高高压容器(2)内气-油系统压力，压力间隔IMPa，在压力接近最小混相压力时减小提升的压力间隔，直到气与油界面消失，在每一个压力下，都按步骤(4)检测平底试管(8)内油相质子密度分布图像，得到一系列压力下的油相质子密度分布图像；(6)检测数据处理，对所得同一温度、一系列压力下的油相质子密度图像的信号强度值进行分析处理，拟合得到信号强度值与压力的指数关系，进一步计算得到气-油最小混相压力；(7)改变加热制冷循环泵(5)的温度，重复步骤(I)-(6)，得到不同温度下气-油最小混相压力。
全文摘要
一种利用磁共振成像技术测定油气最小混相压力的装置与方法，属于化学工程和石油工程技术领域。该装置主要包括磁共振成像系统和注气系统。磁共振成像系统在磁共振成像仪中设有一个高压容器，高压容器中装有一支平底试管，磁共振成像仪与数据采集处理系统采用电连接。这种测定气与油最小混相压力的方法，首先利用磁共振成像技术确定平底试管内油的信号强度分布，获得成像视野内气液两相中油的信号强度在一定温度下随压力的变化曲线，通过确定信号强度曲线与压力轴的交点，得到气与油的最小混相压力；该方法可确定气与油的最小混相压力，增进对气与油的气液两相平衡规律的认识，为轻质烃和CO2三次采油的地下多相多组分运移规律分析提供基础物性数据。
文档编号G01N9/36GK103018134SQ20121052265
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月8日 优先权日2012年12月8日
发明者宋永臣, 朱宁军, 赵越超, 刘瑜, 杨明军, 蒋兰兰, 王同雷, 郑鸿飞, 宿博 申请人:大连理工大学