专利名称：一种测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种原油特性的评价测定装置，具体而言，涉及一种适用于低渗透油藏的测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置。
背景技术：
低渗透油藏在常规注水驱替过程中，储层原油容易析蜡造成储层冷伤害，且孔隙空间内较高的启动压力梯度使得注采井间难以建立有效的注采体系，造成注不进、采不出的状况；而通过压裂后水驱，裂缝方向的油井容易暴性水淹，对生产造成极大影响。针对上述状况，近年来采取的低渗透油藏注热水/水蒸汽开发技术显现出了巨大 潜力。注入热水/水蒸汽可以有效避免原油析蜡造成储层冷伤害；同时，热水/水蒸汽加热储层过程中，储层孔隙空间的原油，尤其是含气原油发生热膨胀而产生巨大的膨胀弹性能，当膨胀力超过孔隙内毛管力后，原油便流出孔隙进入水驱主流线与分流线而被采出。因此低渗透油藏注热水/水蒸汽开发过程中，通过加热储层可以有效降低孔隙空间的启动压力梯度，在较低的注入压力下就能达到较高的注入能力，获得较高的油井产量。根据上述分析可见，低渗透油藏注热水/水蒸汽开发过程中，原油热膨胀弹性能量直接决定着启动压力梯度降低的程度，也就决定着油井产量的提高程度，原油热膨胀弹性能量通常用原油热膨胀系数进行表征，其含义是单位质量原油在一定恒压条件下，每升高单位温度时，体积的相对变化量，用公式表示为a= AV/V(t2_tl)。其中a——原油热膨胀系数；AV——原油体积变化量,m3 ；V——原油初始体积，m3 ；t2——升温后的温度点，°C;tl——升温前的温度点，°C。因此定量描述原油热膨胀系数，是揭示不同类型油藏原油热膨胀弹性能量大小的重要指标，对指导低渗透油藏注热水/水蒸汽开发具有重要的现实意义。针对原油热膨胀系数，目前通常采用数字密度计方法进行测量，但该方法存在以下不足之处一是数字密度计方法适应的测试温度范围小，最高工作温度也不超过100°c，对于注100°c以上的高温热水以及200°C以上高温水蒸汽条件下的原油热膨胀系数无法测量；二是数字密度计方法适应的测试压力范围小，最高工作压力不超过lOMPa，对于中深层、深层、以及超深层原油在高压条件下的热膨胀系数无法测量；三是数字密度计方法只能测试脱气的死油油样，对地下条件下含气原油的热膨胀系数无法准确测量。有鉴于此，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出本实用新型的一种测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置。

实用新型内容本实用新型的目的是在于提供一种测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置，其能在高温高压的环境下对含气原油的热膨胀系数进行测量，以克服现有技术的缺点。为此，本实用新型提出一种测量含气原油热膨胀系数的装置，其包含有一恒温箱，所述恒温箱中设有一原油配样器及一中空的模型本体，所述模型本体的顶部设有注液管线，而其底部则设有输油管线，且所述注液管线及输油管线上分别设有一阀门；一注入泵，其输出端通过第一管线与所述原油配样器的一端相连接；一汽油比测量计，通过第二管线连接于所述输油管线；一压力控制泵，通过第三管线连接于所述注液管线；一真空泵，其输出端通过第四管线连接于所述输油管线；两回压阀，其中一所述回压阀的出口端通过第五管线连接于所述注液管线，而另一所述回压阀的出口端则通过第六管线连接于所述输油管线；其中，所述第一管线、第三管线、第四管线、第五管线及第六管线上分别设有一管线开关阀，而所述第二管线上则间隔设有前开关阀及后开关阀；所述原油配样器的另一端通过第七管线连接于所述第二管线上，且连接处位于所述前开关阀及后开关阀之间。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，所述模型本体为一中空的长方体，并形成有前侧壁、后侧壁、左侧壁及右侧壁，所述模型本体的内腔中设有一能沿垂向移动的活塞，所述活塞的外侧面与所述内腔的内周壁相密封接触，且所述内腔的顶部及底部分别连设有一压力传感器及一温度传感器； 其中，所述左侧壁及右侧壁在外表面上分别通过螺栓固定有一电加热片，而所述前侧壁及后侧壁上则分别沿垂向间隔的设有多个能观察所述内腔的高温高压玻璃视窗，且所述前侧壁及后侧壁的外表面上沿垂向分别设有刻度标尺。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，所述前侧壁上的各所述高温高压玻璃视窗与所述后侧壁上的各高温高压玻璃视窗之间沿垂向呈依次交错设置。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，所述高温高压玻璃视窗由钢化玻璃制成，其四周通过耐高温密封胶对应固定于所述前侧壁及后侧壁上。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，所述模型本体的底部进一步设有一底座。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，两所述回压阀的入口端分别设有一回压阀阀门，而所述真空泵的输入端设有一真空泵开关阀。如上所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其中，所述注入泵的输出端进一步通过一第八管线与所述模型本体的输油管线相连接，且所述第八管线上设有一管线开关阀。本实用新型提出的测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置，能实现对各种原油尤其是含气原油的热膨胀系数的准确测量，测试温度区和压力区覆盖范围大，可测试400°C温度范围、30MPa压力范围内的原油热膨胀系数，而测试结果能帮助分析油藏尤其是低渗透油藏原油注热水/水蒸汽加热后的膨胀弹性能量，指导原油的开采。本实用新型提出的测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置，能够在不同压力条件下测量含有溶解气的原油在不同温度区间的热膨胀系数，通过热膨胀系数的变化特征，可以为测试油样所对应油藏制定最佳的开采策略、选择最佳的操作参数等提供科学依据，以提高油藏开发效果。另外，本实用新型提出的测量高温高压含气原油热膨胀系数的装置，除了适用于低渗透油藏含气原油热膨胀系数的测定，也适用于低渗透油藏不含气原油、以及其它类型油藏含气/不含气原油热膨胀系数的测定。
图I为本实用新型的组成结构示意图；图2为本实用新型的模型本体的主视图；图3为本实用新型的模型本体的后视图。主要元件标号说明I 恒温箱 11 原油配样器111第七管线12 模型本体 121注液管线1211阀门122输油管线 1221阀门123前侧壁124后侧壁 125左侧壁126右侧壁127内腔1271注液腔1272注油腔13 活塞14 压力传感器15 温度传感器16 电加热片 161螺栓162电阻丝线圈17 底座2 注入泵21 第一管线22 第八管线221管线开关阀 3 汽油比测量计31 第二管线311前开关阀312后开关阀4 压力控制泵 41 第三管线5 真空泵51 第四管线52 真空泵开关阀 61、62回压阀611第五管线621第六管线612、622回压阀阀门A 高温高压玻璃视窗B 刻度标尺211、411、511、6111、6211 管线开关阀
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
图I为本实用新型的组成结构示意图；图2为本实用新型的模型本体的主视图；图3为本实用新型的模型本体的后视图。参见图1，本实用新型提出的测量含气原油热膨胀系数的装置，包含有一恒温箱I (见图中虚线)、一注入泵2、一汽油比测量计3、一压力控制泵4、一真空泵5及两回压阀61、62。其中,所述恒温箱I中设有一原油配样器11及中空的模型本体12,该模型本体优选采用Q275型优质碳素结构钢制成，所述模型本体12的顶部设有注液管线121，而其底部则设有输油管线122，且所述注液管线121及输油管线122上分别设有一阀门1211、1221 ;所述注入泵2的输出端通过第一管线21与所述原油配样器11的一端相连接；所述汽油比测量计3通过第二管线31连接于所述模型本体12的输油管线122 ;所述压力控制泵4通过第三管线41连接于所述模型本体12的注液管线121 ;所述真空泵5输出端通过第四管线51连接于所述模型本体12的输油管线122 ；对于两所述回压阀61、62而言，其中一所述回压阀61的出口端通过第五管线611连接于所述模型本体12的注液管线121，而另一所述回压阀62的出口端则通过第六管线621连接于所述模型本体12的输油管线122 ；其中，所述第一管线21、第三管线41、第四管线51、第五管线611及第六管线621上分别设有一管线开关阀211、411、511、6111、6211，而所述第二管线31上则间隔设有前开关阀311及后开关阀312 ;所述原油配样器11的另一端通过第七管线111连接于所述第二管线31上，且第七管线111与第二管线31的连接处位于所述前开关阀311及后开关阀312之间。优选的实施方式是，所述模型12本体为一中空的长方体，并形成有前侧壁123、后侧壁124、左侧壁125及右侧壁126，所述模型本体12的内腔127中设有一能沿垂向移动的活塞13，所述活塞13的外侧面与所述内腔127的内周壁相密封接触，且所述内腔127的顶部及底部分别设有一压力传感器14及一温度传感器15，由此，所述活塞13能将所述内腔127由顶部至底部分隔为一注液腔1271及一注油腔1272，且由前述可知，所述注液腔1271与所述注液管线121相连接，而所述注油腔1272与所述注油腔122相连接，且所述注液腔1231及注油腔122分别连设有一所述压力传感器14及一所述温度传感器15 ；其中，所述左侧壁125及右侧壁126在外表面上分别通过螺栓161固定有一电加热片16，所述电加热片16优先采用由电阻丝线圈162盘绕制成的加热片，而所述前侧壁 123、后侧壁124上分别沿垂向间隔的设有多个能观察所述内腔的高温高压玻璃视窗A，且所述前侧壁123及后侧壁124上沿垂向分别设有刻度标尺B，其中，如图所示，优选在所述高温高压玻璃视窗A的两侧分别设置刻度标尺，在实际使用中，通过该高温高压玻璃视窗及刻度标尺，能观察模型本体的内腔中活塞及测试油样的位置，并记录下相应的高度值。进一步地，请一并参见图2、图3，所述前侧壁123上的各所述高温高压玻璃视窗与所述后侧壁124上的各高温高压玻璃视窗之间沿垂向呈依次交错设置，换言之，该前侧壁上的各高温高压玻璃视窗与后侧壁上的各高温高压玻璃视窗之间，在前侧壁、后侧壁上沿垂向的位置不是一一相对，而是依次交错。具体而言，所述前侧壁及后侧壁上的各相邻的高温高压玻璃视窗之间分别形成有一间隔部，且各间隔部的高度略小于高温高压玻璃视窗的高度，并使后侧壁上的各高温高压玻璃视窗在后侧壁上的位置与上述前侧壁的各间隔部的位置相对应，而前侧壁上的各高温高压玻璃视窗在前侧壁上的位置与上述后侧壁的各间隔部的位置相对应，通过如此设置，可将前侧壁与后侧壁上的高温高压玻璃视窗在垂向上依次交错，以在前侧壁及后侧壁上能形成一连续的观察视窗，由此即能连续的对模型本体的内腔进行观察，又使前侧壁及后侧壁具有较好的耐压性。需要指出的是，在实际制造中，优选使上述各间隔部的高度比高温高压玻璃视窗的高度小2cm即可，使两侧壁上相对错位的两玻璃视窗在高度方向上能稍微重合(如重合Icm)，以达到更好的观察效果。其中，所述高温高压玻璃视窗由钢化玻璃制成，其四周通过耐高温密封胶对应固定于所述前侧壁123及后侧壁124上。在实际制作中，可先在前、后侧壁上沿垂向间隔的开设开口，再将各闻温闻压玻璃视窗用耐闻温密封胶对应粘合固定在各开口处。另外，所述模型本体12的底部进一步设有一底座17，该底座优选为一支架结构。如图所示，该底座用于支撑模型本体，以便于模型本体底部的输油管线与其它各管线的连接。为提高本实用新型的使用效果，在两所述回压阀61、62的入口端分别设有一回压阀开关阀阀门612、622，而所述真空泵5的输入端设有一真空泵开关阀52。此外，所述注入泵2的输出端进一步通过一第八管线22与所述模型本体12的输油管线122相连接，且所述第八管线22上设有一管线开关阀221。在本实用新型使用结束后，通过该第八管线，可对模型本体的内腔进行清洗作业。本实用新型提出的测量含气原油热膨胀系数的装置，实际测量时，其具体工作过程包括有准备阶段和试验阶段，其中，准备阶段具体过程如下(I)在一定温度及压力的条件下(此处设定初始温度TO为50°C，初始压力PO为12MPa)，按原油的原始溶解汽油比的标准(10m3/m3)，在原油配样器2中复配待测量的含气原油样品(由于该原油配样器的工作原理为现有技术，在此不再对其具体复配过程进行详述)，并打开第二管线31的前开关阀311，同时关闭后开关阀312，利用气油比测量计3测量所复配的原油样品，以确保复配的油样与实际油层的原油具有相同的原始溶解汽油比；(2)打开模型本体12底部输油管线122上的阀门1221、第四管线51的管线开关阀511及真空泵开关阀52，利用真空泵5将模型本体12抽真空，使活塞13下移到模型本体12的内腔127底部，之后关闭管线开关阀511及真空泵开关阀52 ; (3)将恒温箱I的温度升高到与原油配样器12中的油样具有相同的温度(50°C )，保温2小时，并关闭模型本体12的底部输油管线122的阀门1221以及第六管线621的管线开关阀6211、回压阀阀门622 ; (4)打开模型本体12上注液管线121的阀门1211、第三管线41的管线开关阀411，由压力控制泵4向模型本体12的注液腔1271注入 蒸馏水，并根据其中与注液腔1271相连的压力传感器14确定腔内压力，当注液腔1271内的液体压力达到12MPa时，停泵并关闭管线开关阀411 ； (5)开启回压阀阀门612，当调节回压阀61的压力至12MPa后，开启管线开关阀6111，随后打开管线开关阀211，再开启阀门1221、管线开关阀211及后开关阀312，利用注入泵2将原油配样器11中复配的油样从模型本体12的底部以最高注入压力12. 5MPa、恒定注入速度I. OcmVs的方式注入注油腔1272中，由于模型本体12的底部注入压力高于顶部回压阀61的回压0. 5MPa，因此在原油注入的过程中，模型本体12内的蒸馏水将通过回压阀61排出，活塞13将会上升，透过恒温箱侧壁上的视窗，通过高温高压玻璃视窗及刻度标尺观察原油液面的位置，当模型本体12内腔中的原油液面上升到一定高度(如20cm)，停止注入泵1，同时关闭后开关阀312，并将该位置的活塞的高度记为起始高度；(6)打开第四管线的管线开关阀511，并打开回压阀62，调节其压力至12MPa，再打开管线开关阀6211，以对注油腔1272内的原油进行泄压，当模型本体12顶部及底部的两压力传感器14均显示为12MPa时，保持实验稳定4个小时，并关闭回压阀62及阀门1221、管线开关阀511，至此，所述油样在一定温度及压力的条件下(此处设定初始温度TO为50°C，初始压力PO为12MPa)的热膨胀系数测试准备阶段完毕。而当需要进行试验时，根据测试方案的需要进行，比如测量从初始温度50°C到240°C温度区间的不同温度点原油热膨胀系数，每10°C为一个温度点。其试验阶段的具体过程如下将回压阀61的压力保持在12MPa，并通过模型本体12两侧的电加热片的控制模式设置为加热状态(电加热片的结构及工作原理为现有技术，在此不作赘述)，对模型本体12内腔中的油样进行加热，当模型本体12顶部及底部的两温度传感器均显示温度升高10°C时，将电加热片的控制模式改为保温状态，实验稳定一个小时候，通过高温高压玻璃视窗及刻度标尺，记录活塞的上升位置，将该温度测试点对应的活塞13的高度减去活塞13的原始高度，即可得到原油在该温度测试区间的热膨胀高度，该热膨胀高度值除以活塞13的原始高度再除以温度差10°C，即得到该温度测试点原油的热膨胀系数，测试步骤以此类推……。测试结束以后，绘制原油热膨胀系数与温度关系图，即可表征原油在不同温度条件下的热膨胀能力，继而确定向井下注入热水/水蒸汽的温度。[0053]本实用新型提供的测量含气原油热膨胀系数的装置，能够在不同压力条件下测量含有溶解气的原油在不同温度区间的热膨胀系数，通过热膨胀系数的变化特征，可以为测试油样所对应油藏制定最佳的开采策略、选择最佳的操作参数等提供科学依据，提高油藏开发效果。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述测量含气原油热膨胀系数的装置包含有 一恒温箱，所述恒温箱中设有一原油配样器及一中空的模型本体，所述模型本体的顶部设有注液管线，而其底部则设有输油管线，且所述注液管线及输油管线上分别设有一阀门； 一注入泵，其输出端通过第一管线与所述原油配样器的一端相连接； 一汽油比测量计，通过第二管线连接于所述输油管线； 一压力控制泵，通过第三管线连接于所述注液管线； 一真空泵，其输出端通过第四管线连接于所述输油管线； 两回压阀，其中一所述回压阀的出口端通过第五管线连接于所述注液管线，而另一所述回压阀的出口端则通过第六管线连接于所述输油管线； 其中，所述第一管线、第三管线、第四管线、第五管线及第六管线上分别设有一管线开关阀，而所述第二管线上则间隔设有前开关阀及后开关阀；所述原油配样器的另一端通过第七管线连接于所述第二管线上，且连接处位于所述前开关阀及后开关阀之间。
2.如权利要求I所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述模型本体为一中空的长方体，并形成有前侧壁、后侧壁、左侧壁及右侧壁，所述模型本体的内腔中设有一能沿垂向移动的活塞，所述活塞的外侧面与所述内腔的内周壁相密封接触，且所述内腔的顶部及底部分别连设有一压力传感器及一温度传感器； 其中，所述左侧壁及右侧壁在外表面上分别通过螺栓固定有一电加热片，而所述前侧壁及后侧壁上则分别沿垂向间隔的设有多个能观察所述内腔的高温高压玻璃视窗，且所述前侧壁及后侧壁的外表面上沿垂向分别设有刻度标尺。
3.如权利要求2所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述前侧壁上的各所述高温高压玻璃视窗与所述后侧壁上的各高温高压玻璃视窗之间沿垂向呈依次交错设置。
4.如权利要求3所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述高温高压玻璃视窗由钢化玻璃制成，其四周通过耐高温密封胶对应固定于所述前侧壁及后侧壁上。
5.如权利要求4所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述模型本体的底部进一步设有一底座。
6.如权利要求5所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，两所述回压阀的入口端分别设有一回压阀阀门，而所述真空泵的输入端设有一真空泵开关阀。
7.如权利要求I所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，两所述回压阀的入口端分别设有一回压阀阀门，而所述真空泵的输入端设有一真空泵开关阀。
8.如权利要求2所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，两所述回压阀的入口端分别设有一回压阀阀门，而所述真空泵的输入端设有一真空泵开关阀。
9.如权利要求I至8中任一项所述的测量含气原油热膨胀系数的装置，其特征在于，所述注入泵的输出端进一步通过一第八管线与所述模型本体的输油管线相连接，且所述第八管线上设有一管线开关阀。
专利摘要本实用新型提供一种测量含气原油热膨胀系数的装置，其包含有恒温箱，恒温箱中设有原油配样器及中空的模型本体，模型本体的顶部设有注液管线，而其底部则设有输油管线，且注液管线及输油管线上分别设有阀门；注入泵，其输出端通过第一管线与原油配样器的一端相连接；汽油比测量计，通过第二管线连接于输油管线；压力控制泵，通过第三管线连接于注液管线；真空泵，其输出端通过第四管线连接于输油管线；两回压阀，其中一回压阀的出口端通过第五管线连接于注液管线，而另一回压阀的出口端则通过第六管线连接于输油管线；原油配样器的另一端通过第七管线连接于第二管线上。本实用新型能在高温高压的环境下对含气原油的热膨胀系数进行测量。
文档编号G01N25/16GK202562868SQ201220223120
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月17日 优先权日2012年5月17日
发明者吴永彬, 李秀峦, 王红庄, 马德胜, 蒋有伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司