CN103226086A - 岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，包括筒形的壳体（1）和设置在壳体（1）内的玻璃毛细管（2），所述玻璃毛细管（2）的一端连接有第一压力传感器（6），所述玻璃毛细管（2）的另一端连接有第二压力传感器（7）和质量流量计（8）。该岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置采用玻璃毛细管进行取样，同时测量结果可以通过数据计算显示单元快速的显示，所以该测量装置所需样品少，可以实时、快速准确测量。在物理模型测试的过程可随意对需测量粘度的监测点进行粘度测量，可以保证模型内部渗流场维持相对稳定，为动态分析物理模型的粘度场提供了一种有效的技术手段。

Description

岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置

技术领域

本发明涉及油藏流体岩心驱替实验技术领域，尤其是一种岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置。

背景技术

在石油开发提高石油采收率科研实验中，岩心驱替实验是一项必不可少的基础研究手段。该实验物理模型包括：一维、二维、三维尺寸模型，其中一维模型包括1米长岩心和0.2cm长的短岩心；二维模型指微观玻璃刻蚀模型；三维模型指50×50×10cm砂岩板模型。无论哪种物料模型，驱替流体的粘度数据对于分析粘度场、流度场都起着至关重要的作用。如果要获得粘度数据，一般是采用理论计算的方法，通过大量取样后转移到粘度测量仪器中进行测量。首先，该计算方法存在很大的误差，且计算中所涉及的参数较难获得；其次，通常采用的落球粘度计测量实际获取的样品，但是该测量设备所需测量液体的量较大通常为10～20ml，在对物理模型内流体取样的同时也会对里面的渗流场产生干扰，给实验结果带来较大的误差。因而，急需一种测试样品少、在线的、耐高温高压的粘度测试装置来弥补上述方法的不足。

发明内容

为了解决传统粘度测量误差大计算结果技术问题，本发明提供了一种岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，该岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置采用玻璃毛细管进行取样同时测量结果可以通过数据计算显示单元快速的显示，所以该测量装置所需样品少，可以实时、快速准确测量。在物理模型测试的过程可随意对需测量粘度的监测点进行粘度测量，可以保证模型内部渗流场维持相对稳定，为动态分析物理模型的粘度场提供了一种有效的技术手段。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，包括筒形的壳体和设置在壳体内的玻璃毛细管，玻璃毛细管的一端与设置在壳体一端的端盖固定连接，玻璃毛细管的另一端与设置在壳体另一端的固定隔板固定连接，所述玻璃毛细管的一端与用于采集液体样品的入口管线连通，所述玻璃毛细管的另一端与用于排出液体样品的出口管线连通，所述玻璃毛细管的一端连接有第一压力传感器，所述玻璃毛细管的另一端连接有第二压力传感器和质量流量计，在壳体内还设置有加热装置和温度传感器，温度传感器和加热装置与用于控制加热装置的温度控制器连接，第一压力传感器、第二压力传感器、质量流量计和温度控制器均与数据处理显示单元连接。

壳体的内径等于玻璃毛细管的外径，加热装置和温度传感器设置在壳体的侧壁内。

设置在所述壳体一端的端盖与壳体密封连接，设置在所述壳体另一端的固定隔板也与壳体密封连接。

所述壳体一端设有用于密封连接玻璃毛细管和入口管线的筒形入口压帽。

所述玻璃毛细管的一端设有能够将设置在所述壳体一端的端盖与玻璃毛细管密封连接的环形密封垫片，所述玻璃毛细管的另一端也设有能够将设置在所述壳体另一端的固定隔板与玻璃毛细管密封连接的环形密封垫片。

所述壳体另一端设有独立的电气安装腔，并且电气安装腔通过设置在所述壳体另一端的固定隔板与壳体的内部隔绝，第一压力传感器、第二压力传感器、质量流量计、温度控制器和数据处理显示单元均设置在电气安装腔内，所述玻璃毛细管的一端通过设置在壳体内的测压通道与第一压力传感器连接。

测压通道设置在壳体的侧壁内，测压通道的内径为0.5mm～1.5mm。

玻璃毛细管外套设有保护套，玻璃毛细管的外径等于保护套的内径，壳体的内径等于保护套的外径，加热装置和温度传感器设置在壳体的侧壁内。

加热装置为均匀分布在玻璃毛细管周围的多个加热棒。

壳体外设置有用于保持玻璃毛细管内压力的回压装置，出口管线与所述回压装置连接。

本发明的有益效果是：

1.在线实时监测、测量流体粘度，即时显示测量结果；

2.所需测试流体样品少，对物理模型内部渗流场干扰小；

3.装置小、操作简便、携带方便，便于应用不同场合；

4.可对地层油、凝析气进行测量，且测量粘度范围宽。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置进行详细说明。

图1是本发明所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置的结构示意图。

其中1.壳体，2.玻璃毛细管，3.端盖，4.入口管线，5.出口管线，6.第一压力传感器，7.第二压力传感器，8.质量流量计，10.加热装置，11.温度传感器，12.温度控制器，13.数据处理显示单元，14.入口压帽，15.封垫片，16.电气安装腔，17.测压通道，18.保护套，19.固定隔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置进行详细说明，所述岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置包括筒形的壳体1和设置在壳体1内的玻璃毛细管2，玻璃毛细管2的一端与设置在壳体1一端的端盖3固定连接，玻璃毛细管2的另一端与设置在壳体1另一端的固定隔板19固定连接，所述玻璃毛细管2的一端与用于采集液体样品的入口管线4连通，所述玻璃毛细管2的另一端与用于排出液体样品的出口管线5连通，所述玻璃毛细管2的一端连接有第一压力传感器6，所述玻璃毛细管2的另一端连接有第二压力传感器7和质量流量计8，在壳体1内还设置有加热装置10和温度传感器11，温度传感器11和加热装置10与用于控制加热装置10的温度控制器12连接，第一压力传感器6、第二压力传感器7、质量流量计8和温度控制器12均与数据处理显示单元13连接，如图1所示。

其中壳体1为钢制壳体，入口管线4用于将该岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置与物理模型连接，即来自于物理模型的待测液体样品经过入口管线4进入玻璃毛细管2内。端盖3和固定隔板19用于紧固如玻璃毛细管2等内部部件。温度传感器11用于探测壳体1内的温度，温度控制器12能够接收来自于温度传感器11的温度信号并控制加热装置10的开关，使壳体1内达到数据处理显示单元13预设的温度。第一压力传感器6和第二压力传感器7分别运用测量所述玻璃毛细管2一端和所述玻璃毛细管2另一端的压力值，即第一压力传感器6和第二压力传感器7分别运用测量所述玻璃毛细管2入口端与出口端的压力值，质量流量计8用于测量玻璃毛细管2中液体样品的流量。数据计算显示单元能够根据第一压力传感器6第二压力传感器7测量的玻璃毛细管2两端的压力、质量流量计8测量的流量、及壳体1内的温度最终获得液体样品的粘度数值并显示。所以通过实现在线实时测量一维、二维、三维物理实验模型的多个取样点的液体粘度，可根据该值绘出粘度场分布，为分析流体运移提供一个有效的技术有段。

为了使玻璃毛细管2在高温高压的状态下承压，提高玻璃毛细管2的使用寿命，壳体1的内径等于玻璃毛细管2的外径，即壳体1紧套在玻璃毛细管2外，加热装置10和温度传感器11设置在壳体1的侧壁内。为了少量并准确的测量液体的粘度，玻璃毛细管2的内径为0.16mm，壁厚为0.5cm，长度为0.15m。

设置在所述壳体1一端的端盖3与壳体1密封连接，设置在所述壳体1另一端的固定隔板19也与壳体1密封连接。这样可以减少外界对壳体1内玻璃毛细管2的影响，提高测量精度。

所述壳体1一端设有用于密封连接玻璃毛细管2和入口管线4的筒形入口压帽14，入口压帽14类似于与中心设有通孔的瓶塞，可以提高玻璃毛细管2和入口管线4之间的密封性。

为了保证所述玻璃毛细管2与端盖3和固定隔板19之间的密封，所述玻璃毛细管2的一端设有能够将设置在所述壳体1一端的端盖3与玻璃毛细管2密封连接的环形密封垫片15，所述玻璃毛细管2的另一端也设有能够将设置在所述壳体1另一端的固定隔板19与玻璃毛细管2密封连接的环形密封垫片15。

如图1所示，所述壳体1另一端设有独立的电气安装腔16，并且电气安装腔16通过设置在所述壳体1另一端的固定隔板19与壳体1的内部隔绝，第一压力传感器6、第二压力传感器7、质量流量计8、温度控制器12和数据处理显示单元13均设置在电气安装腔16内，所述玻璃毛细管2的一端通过设置在壳体1内的测压通道17与第一压力传感器6连接。第一压力传感器6、第二压力传感器7、质量流量计8、温度控制器12和数据处理显示单元13均设置在电气安装腔16内，而玻璃毛细管2、加热装置10和温度传感器11均不设在电气安装腔16内，机械部件与传感器分别安装在不同的独立舱室内，这样设计的优点是便于将精密的传感器元件集中安装在电气安装腔16内可以使传感器更换和维修更加方便，如质量流量计8损坏，只需要打开电气安装腔16对质量流量计8进行更换即可，而不用将这个设备都拆开；同时这样的设计还可以减小壳体1内高温环境对传感器和数据处理显示单元13的影响，延长设备的使用寿命，提高设备的测量精度。测压通道17的内径较小，所以压力损失也很小，所以对测量精度的影响也很小，如测压通道17设置在壳体1的侧壁内，测压通道17的内径为0.5mm～1.5mm，优选1mm，测压通道17为开设在壳体1侧壁中的通道。

另外，为了保护玻璃毛细管2，玻璃毛细管2外套设有PEEK保护套18，壳体1的内径等于保护套18的外径，且保护套18的内径等于玻璃毛细管2的外径，即壳体1、保护套18和玻璃毛细管2从外向内依次套接，并且加热装置10和温度传感器11设置在壳体1的侧壁内。加热装置10为均匀分布在玻璃毛细管2周围的多个加热棒。壳体1外设置有用于保持玻璃毛细管2内压力为待测压力值的回压装置，出口管线5与所述回压装置连接。

下面介绍本发明所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置测量液体粘度的流程。

1、将入口管线4与实验物理模型连接；

2、将出口管线5与回压装置连接，并设定待测液体样品粘度的压力值P；

3、设定该岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置的温度为实验物理模型的温度；

4、使物理模型内不同位置的液体样品通过入口管线4进入该岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，直至回压装置的出口见到液体样品流出，待流量稳定后开始测量；

5、数据处理显示单元13根据下述粘度计算公式实计算并显示当前液体样品的粘度值，通常测量结果为三次取平均值。

粘度算公式：

$\mathrm{\μ}=\frac{\mathrm{\π}{R}^4}{8l}\frac{\mathrm{\ΔP}}{Q}$

其中，μ为粘度，单位为Pa·s；R为玻璃毛细管半径，单位为m；ΔP为玻璃毛细管两端压差，单位为Pa；l为玻璃毛细管长度，单位为m；Q为玻璃毛细管内流量，单位为m³/s。

在本实施例中玻璃毛细管的半径R=0.15mm，玻璃毛细管的长度l=0.15m，压差、流量及粘度测量结果见表1。

表1

次数	压差/Pa	流量/m3/s	粘度/Pa.s
				1	120000	3.30×10-6	0.00298
2	121000	3.32×10-6	0.00302
				3	119000	3.32×10-6	0.00297
平均值	---	---	0.00299

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。

Claims (10)

1.一种岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，所述岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置包括筒形的壳体（1）和设置在壳体（1）内的玻璃毛细管（2），玻璃毛细管（2）的一端与设置在壳体（1）一端的端盖（3）固定连接，玻璃毛细管（2）的另一端与设置在壳体（1）另一端的固定隔板（19）固定连接，所述玻璃毛细管（2）的一端与用于采集液体样品的入口管线（4）连通，所述玻璃毛细管（2）的另一端与用于排出液体样品的出口管线（5）连通，所述玻璃毛细管（2）的一端连接有第一压力传感器（6），所述玻璃毛细管（2）的另一端连接有第二压力传感器（7）和质量流量计（8），在壳体（1）内还设置有加热装置（10）和温度传感器（11），温度传感器（11）和加热装置（10）与用于控制加热装置（10）的温度控制器（12）连接，第一压力传感器（6）、第二压力传感器（7）、质量流量计（8）和温度控制器（12）均与数据处理显示单元（13）连接。

2.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，壳体（1）的内径等于玻璃毛细管（2）的外径，加热装置（10）和温度传感器（11）设置在壳体（1）的侧壁内。

3.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，设置在所述壳体（1）一端的端盖（3）与壳体（1）密封连接，设置在所述壳体（1）另一端的固定隔板（19）也与壳体（1）密封连接。

4.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，所述壳体（1）一端设有用于密封连接玻璃毛细管（2）和入口管线（4）的筒形入口压帽（14）。

5.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，所述玻璃毛细管（2）的一端设有能够将设置在所述壳体（1）一端的端盖（3）与玻璃毛细管（2）密封连接的环形密封垫片（15），所述玻璃毛细管（2）的另一端也设有能够将设置在所述壳体（1）另一端的固定隔板（19）与玻璃毛细管（2）密封连接的环形密封垫片（15）。

6.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，所述壳体（1）另一端设有独立的电气安装腔（16），并且电气安装腔（16）通过设置在所述壳体（1）另一端的固定隔板（19）与壳体（1）的内部隔绝，第一压力传感器（6）、第二压力传感器（7）、质量流量计（8）、温度控制器（12）和数据处理显示单元（13）均设置在电气安装腔（16）内，所述玻璃毛细管（2）的一端通过设置在壳体（1）内的测压通道（17）与第一压力传感器（6）连接。

7.根据权利要求6所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，测压通道（17）设置在壳体（1）的侧壁内，测压通道（17）的内径为0.5mm～1.5mm。

8.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，玻璃毛细管（2）外套设有保护套（18），玻璃毛细管（2）的外径等于保护套（18）的内径，壳体（1）的内径等于保护套（18）的外径，加热装置（10）和温度传感器（11）设置在壳体（1）的侧壁内。

9.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，加热装置（10）为均匀分布在玻璃毛细管（2）周围的多个加热棒。

10.根据权利要求1所述的岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置，其特征在于，壳体（1）外设置有用于保持玻璃毛细管（2）内压力的回压装置，出口管线（5）与所述回压装置连接。

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