一種原油中CO₂溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置的制造方法
【專利摘要】一種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，包括注氣部、入口壓力調(diào)控部、泡沫測(cè)試部和出口壓力調(diào)控部，通過入口壓力調(diào)控部?jī)杉?jí)閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)可以精確控制透明反應(yīng)釜內(nèi)的壓力，利用恒溫水浴和透明水套間的循環(huán)水對(duì)透明反應(yīng)釜進(jìn)行精確控溫，利用氣體流量計(jì)可以精確計(jì)量注入透明反應(yīng)釜的CO2體積，進(jìn)而得到設(shè)定溫度和壓力條件下原油中CO2的溶解度。透明反應(yīng)釜筒體為透明材質(zhì)以實(shí)現(xiàn)泡沫穩(wěn)定狀態(tài)的可視化觀測(cè)。本實(shí)用新型能夠模擬溶氣原油的實(shí)際分離工藝，能夠?qū)Σ煌瑴囟群蛪毫l件下原油中CO2的溶解特性和CO2泡沫的穩(wěn)定特性進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)，具有控制精確，測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分離工藝關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選，為分離設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)和高效運(yùn)行提供依據(jù)。
【專利說(shuō)明】
一種原油中CO2溶解度與泡沬穩(wěn)定性測(cè)試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，用于測(cè)試評(píng)價(jià)不同溫度和壓力條件下原油中⑶2的溶解特性與⑶2泡沫的穩(wěn)定特性。本實(shí)用新型屬于油氣集輸系統(tǒng)多相分離技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]C02驅(qū)油技術(shù)作為一項(xiàng)日趨成熟的采油技術(shù)，逐漸在國(guó)內(nèi)外油田開發(fā)中所采用。油田開發(fā)實(shí)踐表明，CO2驅(qū)油技術(shù)是提高采收率、降低生產(chǎn)成本和封存CO2的有效手段。但是，運(yùn)用該技術(shù)采出的原油中溶解大量CO2氣體，易導(dǎo)致原油發(fā)泡并形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的泡沫，造成分離設(shè)備不能有效分離，致使整個(gè)集輸系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
[0003]CO2氣體在原油中的溶解度較高，但不同原油的理化性質(zhì)差異較大，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)CO2的溶解量，因此有必要測(cè)試原油中CO2的溶解特性，為集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化提供基礎(chǔ)參數(shù)。同時(shí)，為了有效脫除原油中的CO2氣體，提高分離設(shè)備的效率，有必要測(cè)試CO2泡沫的穩(wěn)定特性，為分離設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供依據(jù)。
[0004]現(xiàn)有的泡沫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法不同之處主要體現(xiàn)在起泡方式和評(píng)價(jià)指標(biāo)兩個(gè)方面。起泡方式根據(jù)原理不同分為兩種，一種是通過對(duì)液體充氣、分散或擾動(dòng)，從而使液體中混合氣泡，例如:氣流法、Ross-MiIes法和Warning Blender法;另一種是通過溶氣液體降壓析出氣泡。同時(shí)，溶氣原油的理化性質(zhì)受壓力和溫度影響較大，常溫常壓下的泡沫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法不能真實(shí)反映實(shí)際溫度和壓力下泡沫的特性。本實(shí)用新型裝置可準(zhǔn)確測(cè)試與評(píng)價(jià)溶氣原油降壓過程中CO2泡沫的穩(wěn)定特性。
[0005]針對(duì)泡沫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者定義了泡沫半衰期、泡沫綜合指數(shù)、泡沫綜合性能指標(biāo)等參數(shù)，中國(guó)專利201410724298.0(授權(quán)專利公告號(hào)CN 104502059 A)公開了一種壓力波動(dòng)下泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置及工作方法，該專利以排液體積來(lái)評(píng)價(jià)泡沫特性。美國(guó)專利5853618(授權(quán)專利公告號(hào)US 005853618A)發(fā)明了一種泡沫制備方法，并以泡沫體積的半衰期來(lái)定義泡沫性能。這兩個(gè)專利都沒有考慮液相體積對(duì)泡沫體積的影響，本實(shí)用新型以相對(duì)泡沫體積為指標(biāo)來(lái)分析泡沫的全衰時(shí)間。
[0006]為了模擬實(shí)際生產(chǎn)過程中CO2發(fā)泡原油的氣液分離過程，有必要發(fā)明一套測(cè)試裝置，該裝置可以再現(xiàn)一定壓力和溫度下原油的溶氣過程，并對(duì)原油中CO2的溶解度進(jìn)行測(cè)定；同時(shí)能夠模擬集輸系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)工藝，對(duì)溶氣原油中CO2泡沫的穩(wěn)定特性進(jìn)行評(píng)價(jià);實(shí)現(xiàn)對(duì)分離工藝關(guān)鍵參數(shù)的優(yōu)選，為分離設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)和高效運(yùn)行提供依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型提供一種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，能夠測(cè)試不同溫度和壓力條件下原油中CO2的溶解特性，同時(shí)可以測(cè)試不同溫度、壓力和降壓速率條件下CO2泡沫的穩(wěn)定特性，解決了實(shí)際生產(chǎn)工藝中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性的測(cè)試問題。該測(cè)試裝置的測(cè)試結(jié)果可作為集輸系統(tǒng)分離設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行的參考依據(jù)。
[0008]本實(shí)用新型還提供一種上述測(cè)試裝置的測(cè)試方法，該測(cè)試方法以泡沫相對(duì)體積作為泡沫性能指標(biāo)，可得到泡沫相對(duì)體積在時(shí)間維度上的完整變化趨勢(shì)，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)CO2泡沫的穩(wěn)定特性。
[0009]—種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征在于，包括氣瓶，氣瓶的出口管路上依次安裝有氣瓶減壓閥和第一閥門，所述第一閥門通過三通分別連接第二閥門和入口調(diào)壓閥，所述第二閥門另一端與真空容器的頂部相連通，所述真空容器頂部設(shè)有真空表和真空栗、底部還設(shè)有第三閥門；所述入口調(diào)壓閥另一端依次通過第四閥門、入口氣體流量計(jì)、第五閥門與透明反應(yīng)釜相連通;在入口調(diào)壓閥至透明反應(yīng)釜之間，還設(shè)有與上述第四閥門、入口氣體流量計(jì)、第五閥門相并聯(lián)的旁路閥門一一第六閥門；所述透明反應(yīng)釜包括外壁面標(biāo)示有刻度的透明圓筒，圓筒上下兩端分別設(shè)有頂蓋和底蓋，透明反應(yīng)釜外側(cè)設(shè)置有透明水套，透明水套與恒溫水浴相連，循環(huán)水在透明水套和恒溫水浴之間循環(huán)流動(dòng)以保持透明反應(yīng)釜溫度恒定;透明反應(yīng)釜底蓋和頂蓋分別設(shè)有溫度傳感器和氣體出口，其中氣體出口與壓力傳感器相通，透明反應(yīng)釜頂蓋還設(shè)有攪拌電機(jī)，該攪拌電機(jī)的攪拌軸位于透明圓筒內(nèi)部，且攪拌軸上設(shè)有攪拌槳;所述恒溫水浴、溫度傳感器、壓力傳感器和攪拌電機(jī)分別與控制箱連接;所述透明反應(yīng)釜頂蓋的氣體出口還依次通過第七閥門、出口氣體流量計(jì)、第八閥門與出口背壓閥相連，在透明反應(yīng)釜頂蓋的氣體出口至出口背壓閥之間，還設(shè)有與上述第七閥門、出口氣體流量計(jì)、第八閥門相并聯(lián)的旁路閥門一一第九閥門。
[0010]所述的透明反應(yīng)釜底蓋上還設(shè)有排空口。
[0011]—種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征在于，包括注氣部、入口壓力調(diào)控部、泡沫測(cè)試部和出口壓力調(diào)控部，所述各部依次串聯(lián)。
[0012]所述注氣部包括沿氣體流動(dòng)方向依次連接的氣瓶、氣瓶減壓閥和第一閥門，與所述第一閥門并聯(lián)設(shè)置有第二閥門和真空容器;所述真空容器頂部連接有真空表和真空栗，底部連接有第三閥門。
[0013]所述入口壓力調(diào)控部，包括入口調(diào)壓閥、第四閥門、入口氣體流量計(jì)、第五閥門和第六閥門。第六閥門所在管路與第四閥門、入口氣體流量計(jì)和第五閥門所在管路構(gòu)成并聯(lián)管路。
[0014]所述泡沫測(cè)試部，包括透明反應(yīng)釜和控制箱;所述透明反應(yīng)釜包括反應(yīng)釜筒體、反應(yīng)釜底蓋和反應(yīng)釜頂蓋，所述反應(yīng)釜筒體外側(cè)設(shè)置有透明水套，所述透明水套與恒溫水浴形成循環(huán)回路;所述反應(yīng)釜底蓋設(shè)置有溫度傳感器;所述反應(yīng)釜頂蓋設(shè)置有壓力傳感器和攪拌部，所述攪拌部設(shè)置有電機(jī)、攪拌軸、攪拌槳。
[0015]所述出口壓力調(diào)控部，包括第七閥門、出口氣體流量計(jì)、第八閥門、第九閥門和出口背壓閥。第九閥門所在管路與第七閥門、出口氣體流量計(jì)和第八閥門所在管路構(gòu)成并聯(lián)管路。
[0016]本實(shí)用新型的工作過程是真空栗抽吸原油中的溶解氣和透明反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，氣瓶提供CO2氣體，氣瓶減壓閥和兩級(jí)閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)壓力控制，透明水套中的循環(huán)水實(shí)現(xiàn)控溫，多次調(diào)壓實(shí)現(xiàn)一定溫度和壓力下原油與CO2氣體溶解平衡。入口氣體流量計(jì)累計(jì)流量減去透明反應(yīng)釜內(nèi)的氣體體積即一定溫度和壓力條件下原油中溶解CO2氣體的體積。出口兩級(jí)閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)降壓速率的控制，通過透明反應(yīng)釜觀測(cè)原油和泡沫，選擇泡沫相對(duì)原油的體積為指標(biāo)，評(píng)價(jià)一定溫度、壓力和降壓速率下CO2泡沫的穩(wěn)定特性。
[0017]本實(shí)用新型的基本原理是原油中溶解的CO2氣體隨著壓力下降而析出氣泡，氣泡從原油內(nèi)部上升至液面，不會(huì)立即破滅，而是經(jīng)過一定時(shí)間才破滅。因此原油和泡沫的總體積會(huì)經(jīng)歷一個(gè)增加到最大值，然后下降到初始體積的過程。在這個(gè)過程中，以泡沫相對(duì)原油的體積為指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)C02泡沫的穩(wěn)定特性。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是，可以準(zhǔn)確測(cè)量不同溫度和壓力條件下原油中CO2的溶解度，精確評(píng)價(jià)不同溫度、壓力和降壓速率條件下CO2泡沫的穩(wěn)定特性。通過真空栗抽吸原油中的溶解氣和透明反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，增加測(cè)量精度。通過氣瓶減壓閥和入口壓力調(diào)控部?jī)杉?jí)閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)可以精確控制透明反應(yīng)釜的注氣過程;通過入口氣體流量計(jì)實(shí)現(xiàn)了不同溫度和壓力條件下原油中CO2溶解度的準(zhǔn)確測(cè)量。透明反應(yīng)釜實(shí)現(xiàn)了多種工況下泡沫穩(wěn)定狀態(tài)的可視化觀測(cè)，透明水套中的循環(huán)水保證了透明反應(yīng)釜溫度的精確控制。通過出口壓力調(diào)控部?jī)杉?jí)閥門的聯(lián)合調(diào)節(jié)可以精確控制透明反應(yīng)釜的壓降速率。采用相對(duì)泡沫體積來(lái)分析泡沫的全衰時(shí)間，可得到泡沫相對(duì)體積在時(shí)間維度上的完整變化趨勢(shì)，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)C02泡沫的穩(wěn)定特性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的流程圖。
[0020]其中，丨一氣瓶2一氣瓶減壓閥3一第一閥門4一第二閥門5—真空容器6—真空表7—真空栗8—第三閥門9一入口調(diào)壓閥10—第四閥門11一入口氣體流量計(jì)12—第五閥門13—第六閥門14 一透明反應(yīng)釜15—透明水套16—恒溫水浴17—溫度傳感器18—壓力傳感器19一電機(jī)20—攪拌軸21—攪拌槳22—控制箱23—第七閥門24—出口氣體流量計(jì)25—第八閥門26—第九閥門27—出口背壓閥。
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型透明反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]其中，15—透明水套17—溫度傳感器18—壓力傳感器19一攪拌電機(jī)20—攪拌軸21 —攪拌槳28—循環(huán)水浴出口 29—循環(huán)水浴入口 30—排空口 31—?dú)怏w出口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1、2，本實(shí)用新型包括:氣瓶(1)、氣瓶減壓閥(2)、第一閥門(3)、第二閥門(4)、真空容器(5)、真空表(6)、真空栗(7)、第三閥門(8)、入口調(diào)壓閥(9)、第四閥門(10)、入口氣體流量計(jì)(U)、第五閥門(12)、第六閥門(13)、透明反應(yīng)釜(14)、透明水套(15)、恒溫水浴
(16)、溫度傳感器(17)、壓力傳感器(18)、電機(jī)(19)、攪拌軸(20)、攪拌槳(21)、控制箱(22)、第七閥門(23)、出口氣體流量計(jì)(24)、第八閥門(25)、第九閥門(26)、出口背壓閥(27)、循環(huán)水浴出口(28)、循環(huán)水浴入口(29)、排空口(30)、氣體出口(31)等。
[0024]所述氣瓶(I)之后安裝有氣瓶減壓閥(2)。第一閥門(3)安裝于氣瓶減壓閥(2)之后，可以切斷氣瓶氣體供應(yīng)。真空栗(7)可以抽吸原油中的溶解氣和透明反應(yīng)釜(14)內(nèi)的空氣，真空表(6)可以指示真空容器(5)內(nèi)的真空度。真空容器(5)的入口和出口分別由第二閥門(4)和第三閥門(8)控制。
[0025]所述入口調(diào)壓閥(9)與第四閥門(10)和第五閥門(12)聯(lián)合調(diào)節(jié)壓力，控制氣瓶向透明反應(yīng)釜注氣;入口氣體流量計(jì)(11)計(jì)量流過管路的氣體體積;第六閥門(13)為旁路閥門。
[0026]所述透明反應(yīng)釜(14)筒體為透明材質(zhì)圓筒，外壁面標(biāo)示有高度刻度，可以觀測(cè)原油和泡沫，直觀地監(jiān)測(cè)并計(jì)量發(fā)泡原油中泡沫的存在時(shí)間；透明反應(yīng)釜(14)筒體壁厚為5mm,內(nèi)徑為50mm，高度為500mm;高度和內(nèi)徑的比值為10，可以減少水平面泡沫分布不均造成的體積測(cè)量誤差。
[0027]所述透明反應(yīng)釜(14)外側(cè)設(shè)置有透明水套(15)，透明水套(15)與恒溫水浴(16)相連，循環(huán)水在透明水套(15)和恒溫水浴(16)之間循環(huán)流動(dòng)，保持透明反應(yīng)釜(14)溫度恒定。
[0028]所述溫度傳感器(17)安裝于透明反應(yīng)釜(14)底蓋，測(cè)試透明反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，并與控制箱(22)連接，所述壓力傳感器(18)安裝于透明反應(yīng)釜(14)頂蓋，測(cè)試透明反應(yīng)釜內(nèi)的壓力，與控制箱(22)連接。
[0029]所述電機(jī)(I9)安裝于透明反應(yīng)釜(14)頂蓋上，帶動(dòng)攪拌軸(20)轉(zhuǎn)動(dòng)。攪拌槳(21)安裝在攪拌軸(20)上，實(shí)現(xiàn)攪拌原油，促進(jìn)CO2氣體溶解。電機(jī)(19)與控制箱(22)連接，其轉(zhuǎn)速通過控制箱(22)調(diào)節(jié)。
[0030]所述出口背壓閥(27)與第七閥門(23)和第八閥門(25)聯(lián)合控制透明反應(yīng)釜內(nèi)的壓降速率；出口氣體流量計(jì)(24)計(jì)量流過管路的氣體體積;第九閥門(26)為旁路閥門。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征在于，包括氣瓶(I)，氣瓶(I)的出口管路上依次安裝有氣瓶減壓閥(2)和第一閥門(3)，所述第一閥門(3)通過三通分別連接第二閥門(4)和入口調(diào)壓閥(9)，所述第二閥門(4)另一端與真空容器(5)的頂部相連通，所述真空容器(5)頂部設(shè)有真空表(6)和真空栗(7)、底部還設(shè)有第三閥門(8); 所述入口調(diào)壓閥(9)另一端依次通過第四閥門(10)、入口氣體流量計(jì)(11)、第五閥門(12)與透明反應(yīng)釜(14)相連通;在入口調(diào)壓閥(9)至透明反應(yīng)釜(14)之間，還設(shè)有與上述第四閥門(10)、入口氣體流量計(jì)(11)、第五閥門(12)相并聯(lián)的旁路閥門一一第六閥門(13); 所述透明反應(yīng)釜(14)包括外壁面標(biāo)示有刻度的透明圓筒，圓筒上下兩端分別設(shè)有頂蓋和底蓋，透明反應(yīng)釜(14)外側(cè)設(shè)置有透明水套(15)，透明水套(15)與恒溫水浴(16)相連，循環(huán)水在透明水套(15)和恒溫水浴(16)之間循環(huán)流動(dòng)以保持透明反應(yīng)釜(14)溫度恒定； 透明反應(yīng)釜(14)底蓋和頂蓋分別設(shè)有溫度傳感器(17)和氣體出口(31)，其中氣體出口(31)與壓力傳感器(18)相通，透明反應(yīng)釜(14)頂蓋還設(shè)有攪拌電機(jī)(19)，該攪拌電機(jī)(19)的攪拌軸(20)位于透明圓筒內(nèi)部，且攪拌軸(20)上設(shè)有攪拌槳(21);所述恒溫水浴(16)、溫度傳感器(17)、壓力傳感器(18)和攪拌電機(jī)(19)分別與控制箱(22)連接； 所述透明反應(yīng)釜(14)頂蓋的氣體出口(31)還依次通過第七閥門(23)、出口氣體流量計(jì)(24)、第八閥門(25)與出口背壓閥(27)相連，在透明反應(yīng)釜(I4)頂蓋的氣體出口(31)至出口背壓閥(27)之間，還設(shè)有與上述第七閥門(23)、出口氣體流量計(jì)(24)、第八閥門(25)相并聯(lián)的芳路閥門--第九閥門(26)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原油中CO2溶解度與泡沫穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征在于，所述的透明反應(yīng)釜(14)底蓋上還設(shè)有排空口(30)。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK205607955SQ201620167542
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】羅小明, 何利民, 陳劍平, 楊東海, 呂宇玲
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)