一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，包括控制器組、泵組、閥門組、中間容器組、壓力表組、長管線組、轉(zhuǎn)換接頭組、毛細(xì)管、恒溫烘箱；通過長管線組壓力測試系統(tǒng)，可以對流體在高溫高壓條件下的樣品的流變性進(jìn)行監(jiān)測，并通過毛細(xì)管將兩組螺旋管壓力測試系統(tǒng)串聯(lián)，可以模擬油藏多孔介質(zhì)對流體的剪切效應(yīng)，可測得流體剪切以后的流變特征；通過將樣品多次經(jīng)過毛細(xì)管，模擬流體在多次剪切以后的流變特征，從而評價流體在高溫高壓條件下的剪切穩(wěn)定性。本發(fā)明能夠定量表征包括地層流體，聚合物，凝膠體系以及泡沫等多種流體的粘度和剪切穩(wěn)定性，為高溫高壓條件下流體的流變特性研究提供更為穩(wěn)定的測試平臺。
【專利說明】
一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種簡單的評估流體在高溫高壓條件下的粘度和穩(wěn)定性的實驗裝置， 屬于油氣田開發(fā)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在石油勘探開發(fā)領(lǐng)域，流體在地層條件下的流動特征一直是工作人員最為關(guān)心的 問題之一。地層流體本身在油藏條件下的流動狀態(tài)和注入流體(水，聚合物，泡沫和凝膠等） 在多孔介質(zhì)中的剪切穩(wěn)定性，都是油藏開發(fā)過程中的重點和難點。
[0003] 在常規(guī)的地層流體的流變性測試過程中，針對地層流體，通常采用的是先通過配 樣器進(jìn)行配樣，通過測試流體的氣液比和泡點壓力符合地層條件，再通過恒速恒壓栗將樣 品轉(zhuǎn)至高溫高壓流變儀(如落球粘度儀）。此方法的不足之處在于轉(zhuǎn)樣過程耗時長，對轉(zhuǎn)樣 過程中設(shè)備的保溫保壓性能要求高;此外針對粘度特高的超稠油樣品，其粘度大，不易通過 流變儀測得其在高壓下的粘度。針對注入流體，通常采用的時候?qū)悠贩胖迷诟邷馗邏毫?變儀(如anto Paar MCR系列），通過手動栗加壓至地層壓力，再測試其在地層條件下的流變 剪切性能。但是此方法的不足之處在于，此類流變儀通常是通過手動栗將樣品轉(zhuǎn)進(jìn)實驗平 臺中，因此不同的壓力是通過不同樣品的量的堆積來實現(xiàn)的，因為測試樣品在不同壓力條 件下的流變性能不同，樣品的絕對量不一樣，測試的結(jié)果的縱向可比性有所欠缺。
[0004] Frank T.H.等人（SPE Reservoir Engineering SPE15080-PA)在長期實驗的基礎(chǔ) 上，建立了一套在線測試流體粘度公式1所示：
[0006] 其中:yi-溫度T時，流體在常壓下的粘度，mPa. s;
[0007] μ2-溫度T時，流體在壓力P下的粘度，mPa · s;
[0008] P-壓力，psi;
[0009] AT-系數(shù)。
[0010] 在Frank T.Η.等人建立的流體粘度公式的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種能夠在線評估 流體在高溫高壓條件下的粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，以克服目前各種流體在高溫高壓 條件下的測試過程中的缺陷。
[0011]本發(fā)明是在
【申請人】之前申請的申請?zhí)枮?01610281938.4的發(fā)明的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步 簡化調(diào)整工藝流程，使其在能滿足實驗要求的情況下，結(jié)構(gòu)更簡單，操作更便捷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)評估尚溫尚壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝 置，通過毛細(xì)管實現(xiàn)模擬油藏條件下的剪切情況。并且通過毛細(xì)管將兩套環(huán)線設(shè)備連接起 來，在壓力溫度系統(tǒng)保持穩(wěn)定的狀態(tài)下，實現(xiàn)樣品的反復(fù)剪切，并且每剪切一次能對樣品的 粘度進(jìn)行計算。同時通過恒速恒壓栗能夠改變剪切速度，更能符合地層流體的流動情況。
[0013] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0014] -種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，包括控制器組、栗組、 閥門組、中間容器組、壓力表組、長管線組、轉(zhuǎn)換接頭組、毛細(xì)管、恒溫烘箱；
[0015] 所述控制器組由電腦控制終端一和電腦控制終端二及配套控制線路組成;所述栗 組由恒速恒壓栗一和恒速恒壓栗二組成；所述中間容器組由中間容器一和中間容器二組 成;所述閥門組由電磁閥一、電磁閥二、電磁閥三和電磁閥四組成;所述壓力表組由壓力表 一、 壓力表二、壓力表三、壓力表四組成;所述長管線組由螺旋管一和螺旋管二組成;所述轉(zhuǎn) 換接頭由轉(zhuǎn)換接頭一和轉(zhuǎn)換接頭二組成；
[0016] 所述一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，由左右對稱的兩 部分組成，左邊部分由電腦控制終端一、恒速恒壓栗一、電磁閥一、中間容器一、電磁閥二、 螺旋管一、轉(zhuǎn)換接頭一依次連接而成，壓力表一和壓力表二分別安裝在螺旋管一前端和后 端;右邊部分由電腦控制終端二、恒速恒壓栗二、電磁閥三、中間容器二、電磁閥四、螺旋管 二、 轉(zhuǎn)換接頭二依次連接而成，壓力表三和壓力表四分別安裝在螺旋管二前端和后端;左邊 部分和右邊部分中部的轉(zhuǎn)換接頭一和轉(zhuǎn)換接頭二采用毛細(xì)管連接在一起；
[0017] 進(jìn)一步的，所述恒速恒壓栗一和恒速恒壓栗二，其工作壓力為0.1~70MPa，精度為 0·01mL/min 〇
[0018] 進(jìn)一步的，所述中間容器一和中間容器二為高溫高壓中間容器，其容積為1L，工作 壓力范圍0.1~70MPa，工作溫度范圍25~200°C。
[0019] 進(jìn)一步的，所述螺旋管一和螺旋管二，管長均為10m，內(nèi)徑為8mm，最高承壓60MPa， 耐溫范圍25~150°C。
[0020] 進(jìn)一步的，所述毛細(xì)管長度為0 · 5m，其內(nèi)徑分為0 · lmm、0 · 5mm、1mm、2mm四個規(guī)格， 耐壓值為60MPa，耐溫范圍為25~150 °C。
[0021] 本發(fā)明的有益之處在于：
[0022]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，實際應(yīng)用效果良好，實驗步驟簡單，易于操作，能針對 不同地層流體體系，在線評估其在高溫高壓條件下的剪切穩(wěn)定性和粘度;避免了傳統(tǒng)高溫 高壓流變特征測試過程中樣品轉(zhuǎn)樣易失敗，樣品粘度過高不能測試，不同壓力條件下不能 保證測試的樣品的絕對量等不足，能夠定量表征包括地層流體，聚合物，凝膠體系以及泡沫 等多種流體的在高溫高壓條件下的粘度和剪切穩(wěn)定性;設(shè)置兩組螺旋管，并且中間通過毛 細(xì)管連接，能一次性檢測兩部分的粘度，且通過毛細(xì)管實現(xiàn)剪切穩(wěn)定性測試;并且成本低， 易實現(xiàn)，為高溫高壓條件下流體的流變特性研究提供更為穩(wěn)定的測試平臺。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中所示：1_電腦控制終端一;2-恒速恒壓栗一;3-電磁閥一;4-中間容器一;5-電 磁閥二;6-壓力表一;7-螺旋管一;8-壓力表二;9-轉(zhuǎn)換接頭一；10-毛細(xì)管；11-轉(zhuǎn)換接頭二； 12-壓力表三；13-螺旋管二；14-壓力表四；15-電磁閥三；16-中間容器二；17-電磁閥四；18-恒速恒壓栗二;19-電腦控制終端二;20-烘箱。
【具體實施方式】
[0025] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā)明的
【具體實施方式】。
[0026] 如圖1所示，一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，包括控制 器組、栗組、閥門組、中間容器組、壓力表組、長管線組、轉(zhuǎn)換接頭組、毛細(xì)管10、恒溫烘箱20; 所述控制器組由電腦控制終端一 1和電腦控制終端二19及配套控制線路組成;所述栗組由 恒速恒壓栗一 2和恒速恒壓栗二18組成;所述中間容器組由中間容器一 4和中間容器二16組 成;所述閥門組由電磁閥一 3、電磁閥二5、電磁閥三15和電磁閥四17組成;所述壓力表組由 壓力表一 6、壓力表二8、壓力表三12、壓力表四14組成;所述長管線組由螺旋管一 7和螺旋管 二13組成;所述轉(zhuǎn)換接頭由轉(zhuǎn)換接頭一 9和轉(zhuǎn)換接頭二11組成;所述一種評估流體在高溫高 壓條件下粘度的實驗裝置，由左右對稱的兩部分組成，左邊部分由電腦控制終端一 1、恒速 恒壓栗一2、電磁閥一3、中間容器一4、電磁閥二5、螺旋管一6、轉(zhuǎn)換接頭一9依次連接而成， 壓力表一 6和壓力表二8分別安裝在螺旋管一 7前端和后端;右邊部分由電腦控制終端二19、 恒速恒壓栗二18、電磁閥三15、中間容器二16、電磁閥四17、螺旋管二13、轉(zhuǎn)換接頭二11依次 連接而成，壓力表三12和壓力表四14分別安裝在螺旋管二13前端和后端;左邊部分和右邊 部分中部的轉(zhuǎn)換接頭一 9和轉(zhuǎn)換接頭二11采用毛細(xì)管10連接在一起；
[0027] 實施例：
[0028] 將所有設(shè)備按照圖1的順序連接好。將烘箱20的溫度設(shè)置為實驗?zāi)繕?biāo)溫度，靜置 6h，確保系統(tǒng)的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度并維持。然后將樣品轉(zhuǎn)移至中間容器一4,打開電磁閥一 3，通過丨旦速丨旦壓栗一2將壓力保持在目標(biāo)壓力。打開電磁閥二5,電磁閥三15和電磁閥四17， 將中間容器一4中的樣品恒速注入到螺旋管一7中，待壓力表一6和壓力表二8上的壓力穩(wěn)定 以后讀取壓差，用【背景技術(shù)】中公布的公式1中的模型計算樣品初始粘度。樣品經(jīng)過毛細(xì)管10 以后發(fā)生剪切效應(yīng)，然后通過螺旋管二13進(jìn)入中間容器二16。當(dāng)樣品完全進(jìn)入中間容器二 16以后，關(guān)閉恒速恒壓栗一2,打開恒速恒壓栗二18,以相同的速率將中間容器二16中的樣 品注入螺旋管二13中，此時待壓力表三12和壓力表四14的數(shù)值穩(wěn)定以后，讀取壓差△ Pi，用
【背景技術(shù)】中公布的公式1的模型計算第一次剪切以后的樣品的粘度。待所有樣品進(jìn)入中間 容器二4以后，重復(fù)以上步驟即可在線評估樣品在高溫高壓條件下的粘度和剪切穩(wěn)定性。以 上所有注入過程均通過電腦控制終端一 1和電腦控制終端二19實現(xiàn)。
[0029] 本發(fā)明針對不同地層流體的性質(zhì)，測試機理有部分差異，具體是:針對地層流體通 過本發(fā)明能夠通過在高溫高壓過程中，恒速將流體從中間容器組栗入長管線組，記錄長管 線組前后的壓差A(yù) Ρ:，從而計算油藏條件下的地層流體的粘度。
[0030] 針對聚合物和凝膠等體系，將定量的體系裝入中間容器組中，以一定的流速將其 栗入長管線組，通過記錄壓差計算出其在地層條件下的初始粘度μ。然后通過毛線管10模擬 地層大孔隙，所有體系經(jīng)過毛細(xì)管10均發(fā)生剪切效應(yīng)，因此進(jìn)入中間容器二16后的體系經(jīng) 過剪切，粘度已經(jīng)發(fā)生變化。聚合物的流經(jīng)毛細(xì)管10剪切速率γ :
[0032] 辦為此時的毛細(xì)管10的半徑。
[0033] 當(dāng)所有體系進(jìn)入中間容器二16以后，在通過恒速恒壓栗二18將中間容器二16中的 體系注入螺旋管二13,此時通過檢測螺旋管二13的前后的壓差△ Ρ2后可以計算剪切后的體 系的粘度。
[0034]聚合物流經(jīng)毛細(xì)管10時的有效粘度(μθ)可以由公式2計算：
[0036]根據(jù)公式3、4、5計算當(dāng)前流速下的粘度損失：
[0040] 式中：
[0041] ΔΡη為當(dāng)前的壓力差，μι*聚合物粘度，R為毛細(xì)管半徑，L為毛細(xì)管10的長度，Q為 注入速度
[0042] 重復(fù)以上步驟，就能夠在線評估體系在高溫高壓條件下的剪切穩(wěn)定性。
[0043] 針對泡沫體系，本發(fā)明主要用于檢測地下起泡時的泡沫流變性。通過將泡沫體系 注入長管線組，通過毛細(xì)管10的剪切作用，體系會發(fā)生剪切做成形成泡沫，此時當(dāng)所有泡沫 體系進(jìn)入中間容器二16,再將中間容器二16的中的生成的泡沫注入螺旋管二13,就能夠就 算體系在地層條件下的生成的泡沫的流變性。通過更換不同毛細(xì)管10,可以模擬泡沫體系 在不同直徑條件下的起泡情況。
[0044] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì) 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置，其特征在于，包括控制 器組、栗組、閥門組、中間容器組、壓力表組、長管線組、轉(zhuǎn)換接頭組、毛細(xì)管、恒溫烘箱； 所述控制器組由電腦控制終端一和電腦控制終端二及配套控制線路組成;所述栗組由 恒速恒壓栗一和恒速恒壓栗二組成;所述中間容器組由中間容器一和中間容器二組成;所 述閥門組由電磁閥一、電磁閥二、電磁閥三和電磁閥四組成;所述壓力表組由壓力表一、壓 力表二、壓力表三、壓力表四組成;所述長管線組由螺旋管一和螺旋管二組成;所述轉(zhuǎn)換接 頭由轉(zhuǎn)換接頭一和轉(zhuǎn)換接頭二組成； 所述一種評估流體在高溫高壓條件下粘度的實驗裝置，由左右對稱的兩部分組成，左 邊部分由電腦控制終端一、恒速恒壓栗一、電磁閥一、中間容器一、電磁閥二、螺旋管一、轉(zhuǎn) 換接頭一依次連接而成，壓力表一和壓力表二分別安裝在螺旋管一前端和后端;右邊部分 由電腦控制終端二、恒速恒壓栗二、電磁閥三、中間容器二、電磁閥四、螺旋管二、轉(zhuǎn)換接頭 二依次連接而成，壓力表三和壓力表四分別安裝在螺旋管二前端和后端；左邊部分和右邊 部分中部的轉(zhuǎn)換接頭一和轉(zhuǎn)換接頭二采用毛細(xì)管連接在一起。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置， 其特征在于，所述恒速恒壓栗一和恒速恒壓栗二，其工作壓力為0.1~70MPa，精度為 0·01mL/min 〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置， 其特征在于，所述中間容器一和中間容器二為高溫高壓中間容器，其容積為1L，工作壓力范 圍0.1~70MPa，工作溫度范圍25~200°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置， 其特征在于，所述螺旋管一和螺旋管二，管長均為l〇m，內(nèi)徑為8mm，最高承壓60MPa，耐溫范 圍 25 ~150°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)評估高溫高壓流體粘度和剪切穩(wěn)定性的實驗裝置， 其特征在于，所述毛細(xì)管長度為0.5m，其內(nèi)徑分為0.1mm、0.5mm、1mm、2mm四個規(guī)格，耐壓值 為60MPa，耐溫范圍為25~150°C。
【文檔編號】G01N11/00GK106092823SQ201610602068
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610602068.6, CN 106092823 A, CN 106092823A, CN 201610602068, CN-A-106092823, CN106092823 A, CN106092823A, CN201610602068, CN201610602068.6
【發(fā)明人】李一波, 蒲萬芬, 王崇陽, 金發(fā)揚, 陳亞飛, 盧來明
【申請人】西南石油大學(xué)