專利名稱：高壓多相流體密度測量裝置及其測量計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油物理性質(zhì)測量領(lǐng)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(zhì)含量的測量計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
在石油物理性質(zhì)參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)中，流體密度是一項(xiàng)基本參數(shù)。調(diào)研顯示進(jìn)行密度測量的方法和儀器多種多樣，適用于不同的專業(yè)，但是其局限性只適用于單相均勻流體。油藏是高溫高壓環(huán)境，巖石孔隙中的滲流流體有時(shí)呈兩相狀態(tài)，掌握其物理特性對技術(shù)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采用質(zhì)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(chǔ)。用常規(guī)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(xì)苛亥|J。首先將高溫高壓流體在高于油藏壓力的條件下轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)；其次，控制驅(qū)替泵和溫控設(shè)備將標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)的條件達(dá)到油藏條件，計(jì)量此時(shí)容器內(nèi)流體體積V(p，T);第三，將標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)流體逐步冷卻降壓至室內(nèi)條件，測量脫氣后流體質(zhì)量；計(jì)量室溫條件下脫出的氣體體積并轉(zhuǎn)換成氣體質(zhì)量。最后，由流體質(zhì)量和氣體質(zhì)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(guī)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(shí)驗(yàn)條件下，該操作難以實(shí)現(xiàn)。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?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明研究發(fā)明了測量落球速度、計(jì)算兩相流體密度的方法，該方法填補(bǔ)了這一測量領(lǐng)域的空白。在測試流程中，該方法還能計(jì)算出流體研究中另外一個(gè)重要的物理參數(shù)一兩相流體間的組分傳質(zhì)含量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(shí)的兩種流體密度。本發(fā)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(zhì)含量的測量計(jì)算方法，其可測量兩相流體共存時(shí)的兩種流體密度及組分傳質(zhì)含量。本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高壓多相流體密度測量裝置，所述測量裝置包括內(nèi)模型和外模型，所述內(nèi)模型設(shè)置在外模型內(nèi)，所述內(nèi)模型包括分析筒，其上、下部分別設(shè)有頂活塞和底活塞，頂活塞內(nèi)設(shè)有用于放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設(shè)有流體通孔，底活塞在分析筒內(nèi)為可上下移動設(shè)置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位于頂活塞上方，下端蓋位于底活塞的下方，上端蓋設(shè)有第一液體孔，下端蓋設(shè)有第二液體孔；標(biāo)尺，其設(shè)置分析筒3 —側(cè)，并對應(yīng)感應(yīng)線圈的位置；測試球,其由于球外壁和永磁體內(nèi)核組成,永磁體內(nèi)核設(shè)在球外壁的內(nèi)部，測試球設(shè)置在分析筒的內(nèi)部；感應(yīng)線圈，其通過線圈調(diào)節(jié)件可上下移動地套設(shè)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(shè)有冠狀槽，所述測試球在進(jìn)行落球測試的初始位置設(shè)在冠狀槽內(nèi)。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述線圈調(diào)節(jié)件包括螺絲立柱，絲扣環(huán)，第一連桿和操作件，絲扣環(huán)可上下移動地連接在螺絲立柱上，第一連桿的一端連接絲扣環(huán)，另一端連接所述感應(yīng)線圈，操作件通過帶動螺絲立柱旋轉(zhuǎn)而使絲扣環(huán)上下移動。如上所述的高壓多相流體密度測量裝置，所述標(biāo)尺對應(yīng)所述第一連桿的位置，第一連桿上設(shè)有用于觀察標(biāo)尺的刻度窗；所述外模型包括外模型本體，外模型本體上設(shè)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，第二連桿和斜齒 輪，第二連桿穿過所述外模型，且第二連桿的一端連接扳手，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，扳手位于所述外模型之外。一種油藏條件下兩相流體密度及組分傳質(zhì)含量的測量計(jì)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，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，將已知質(zhì)量和體積m球’ V3i的測試球放入分析筒內(nèi)，并安裝好內(nèi)模型和外模型；(2)準(zhǔn)備已知質(zhì)量的壓力P1、溫度Tl條件下的氣體；準(zhǔn)備已知體積的同條件下的液體；兩者均由特定容器盛裝；(3)將外模型處于上述壓力P1、溫度Tl條件，并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(nèi)、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(shí)以上，使內(nèi)、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(nèi)，靜置30分鐘；(5)將三個(gè)感應(yīng)線圈分別精確調(diào)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(dá)兩相界面處的感應(yīng)線圈感應(yīng)，自動記錄測試球從釋放到兩相界面處的用時(shí)tl ;之后小球繼續(xù)在流體中自由下落，到達(dá)終止線的感應(yīng)線圈感應(yīng)，自動記錄測試球4從兩相界面到流體終止線的用時(shí)t2;(7)由下述公式計(jì)算兩相流體的密度
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K sKi V tI h f J其中，Hi3i為測試球的質(zhì)量，V3iS測試球的體積；(8)由下述公式計(jì)算兩相流體間的溶解質(zhì)量ms和組分間傳質(zhì)質(zhì)量mtr
權(quán)利要求
1.一種高壓多相流體密度測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括內(nèi)模型和外模型，所述內(nèi)模型設(shè)置在外模型內(nèi)，所述內(nèi)模型包括 分析筒，其上、下部分別設(shè)有頂活塞和底活塞，頂活塞內(nèi)設(shè)有用于放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設(shè)有流體通孔，底活塞在分析筒內(nèi)為可上下移動設(shè)置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位于頂活塞上方，下端蓋位于底活塞的下方，上端蓋設(shè)有第一液體孔，下端蓋設(shè)有第二液體孔； 標(biāo)尺，其設(shè)置分析筒一側(cè)，并對應(yīng)感應(yīng)線圈的位置； 測試球，其由于球外壁和永磁體內(nèi)核組成，永磁體內(nèi)核設(shè)在球外壁的內(nèi)部，測試球設(shè)置在分析筒的內(nèi)部； 感應(yīng)線圈，其通過線圈調(diào)節(jié)件可上下移動地套設(shè)在分析筒的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特征在于，所述頂活塞的底部設(shè)有冠狀槽，所述測試球在進(jìn)行落球測試的初始位置設(shè)在冠狀槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特征在于，所述線圈調(diào)節(jié)件包括螺絲立柱，絲扣環(huán)，第一連桿和操作件，絲扣環(huán)可上下移動地連接在螺絲立柱上，第一連桿的一端連接絲扣環(huán)，另一端連接所述感應(yīng)線圈，操作件通過帶動螺絲立柱旋轉(zhuǎn)而使絲扣環(huán)上下移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特征在于，所述標(biāo)尺對應(yīng)所述第一連桿的位置，第一連桿上設(shè)有用于觀察標(biāo)尺的刻度窗； 所述外模型包括外模型本體，外模型本體上設(shè)有觀察窗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓多相流體密度測量裝置，其特征在于，所述操作件包括扳手，第二連桿和斜齒輪，第二連桿穿過所述外模型，且第二連桿的一端連接扳手，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，扳手位于所述外模型之外。
6.一種油藏條件下兩相流體密度及組分傳質(zhì)含量的測量計(jì)算方法，其特征在于，所述方法包括步驟 (1)提供權(quán)利要求I至5任意一項(xiàng)所述的高壓多相流體密度測量裝置，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,將已知質(zhì)量和體積HI# V3i的測試球放入分析筒內(nèi)，并安裝好內(nèi)模型和外模型； (2)準(zhǔn)備已知質(zhì)量的壓力P1、溫度Tl條件下的氣體；準(zhǔn)備已知體積的同條件下的液體；兩者均由特定容器盛裝； (3)將外模型處于上述壓力P1、溫度Tl條件，并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(nèi)、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(shí)以上，使內(nèi)、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(nèi)，靜置30分鐘； (5)將三個(gè)感應(yīng)線圈分別精確調(diào)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(dá)兩相界面處的感應(yīng)線圈感應(yīng)，自動記錄測試球從釋放到兩相界面處的用時(shí)tl ;之后小球繼續(xù)在流體中自由下落，到達(dá)終止線的感應(yīng)線圈感應(yīng)，自動記錄測試球4從兩相界面到流體終止線的用時(shí)t2 ； (7)由下述公式計(jì)算兩相流體的密度
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量計(jì)算方法，其特征在于，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(nèi)流體進(jìn)出的閥門組成，閥門位于容器筒的外部，并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(nèi)，所述推動部件包括推動桿，推動桿的一端穿過中空絲堵而連接在活塞上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量計(jì)算方法，其特征在于，所述推動部件還包括容置膛，所述容置膛包括前擋板，膛壁和后擋板，所述膛壁連接在前、后擋板之間，膛壁的上部呈凹弧形，所述容器筒放置在膛壁的凹弧形上，并擋止于前、后擋板之間，所述前擋板的上部設(shè)有卡管槽，所述推動桿可移動地連接在后擋板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測量計(jì)算方法，其特征在于，所述推動桿包括絲扣桿和扳手桿，扳手桿連接在絲扣桿的一端，絲扣桿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桿的一面設(shè)有冠狀槽，所述絲扣桿的另一端設(shè)有頂頭，所述頂頭與冠狀槽相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量計(jì)算方法，其特征在于，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(cè)，外絲扣與容器筒配合連接，外蓋擋止于容器筒外，中空絲堵上設(shè)有中空通道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓多相流體密度測量裝置及其測量計(jì)算方法，測量裝置包括內(nèi)模型和外模型，所述內(nèi)模型設(shè)置在外模型內(nèi)，所述內(nèi)模型包括分析筒，其上、下部分別設(shè)有頂活塞和底活塞，頂活塞內(nèi)設(shè)有用于放置電磁鐵的磁鐵孔，頂活塞上軸向設(shè)有流體通孔，底活塞在分析筒內(nèi)為可上下移動設(shè)置，分析筒的頂、底端分別密封連接有上端蓋和下端蓋，上端蓋位于頂活塞上方，下端蓋位于底活塞的下方，上端蓋設(shè)有第一液體孔，下端蓋設(shè)有第二液體孔；標(biāo)尺，其設(shè)置分析筒一側(cè)，并對應(yīng)感應(yīng)線圈的位置；測試球，其由于球外壁和永磁體內(nèi)核組成，永磁體內(nèi)核設(shè)在球外壁的內(nèi)部，測試球設(shè)置在分析筒的內(nèi)部；感應(yīng)線圈，其通過線圈調(diào)節(jié)件可上下移動地套設(shè)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(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者陳興隆, 秦積舜, 李實(shí) , 俞宏偉, 張可 申請人:中國石油天然氣股份有限公司