CN105004838B - 一种超临界二氧化碳处理原油的设备及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界二氧化碳处理原油的设备及其处理方法，属于非常规油气增产技术领域。本发明所述设备由CO2气瓶、环形盘管、活塞式CO2气罐、PVT分析仪、取样系统、手动计量泵、控温系统、与阀组成，所述的PVT分析仪(4)包括：柱塞泵(11)、搅拌系统(12)与温度压力传感器(13)，所述的取样系统(5)包括：活塞式取样器(14‑16)、压力表(17‑19)、快速接头(20‑23)与阀(36‑41)。本发明同时公开了采用所述设备处理原油的方法。本发明能够较真实地模拟不同地层条件下，超临界二氧化碳对原油进行处理，且所述设备占地面积小，所需实验油样少，设备投资成本相对较低。
Description
技术领域
本发明属于非常规油气增产技术领域，具体涉及一种超临界二氧化碳处理原油的设备及方法。
背景技术
随着我国非常规油气资源的不断开发，国内对非常规油气藏增产的要求越来越高。与其他强化采油技术相比较，超临界二氧化碳开发非常规油气资源的优势十分明显：①CO2极易溶解于原油，能够显著降低原油的粘度，膨胀原油的体积；②CO2的混相效应能够降低油水界面张力，促进油水的乳化与流动；③CO2的抽提作用强，可以将原油中的轻质馏分(C5～C30范围)气化和提取；④油藏压力下降时产生溶解气驱；⑤减少CO2排放，缓解“温室效应”。
因此，我国各大油田开始逐步推广运用超临界二氧化碳混相驱油或非混相驱油技术。全面了解和掌握超临界二氧化碳混相或非混相处理过的原油各项性质参数的变化，对设计油气田集输方案、指导现场施工有着十分重要的意义。
然而，原油在经过超临界二氧化碳混相或非混相处理后的性质变化在国内外理论和实验研究中都难以准确预测，实验室又难以从现场取得满足研究所需温度压力条件下超临界二氧化碳处理过的原油油样，因此目前急需一种能够模拟不同地层条件下超临界二氧化碳对原油进行处理的设备，用以展开相关工程与实验研究。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种超临界二氧化碳处理原油的设备及其处理方法，用于模拟不同地层条件下超临界二氧化碳对原油进行混相或非混相处理。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种超临界二氧化碳处理原油的设备，它包括CO2气瓶、环形盘管、活塞式CO2气罐、PVT分析仪、取样系统、手动计量泵、第一控温系统、第二控温系统、第三控温系统、第四控温系统和阀，其中，所述的PVT分析仪包括柱塞泵、搅拌系统与温度压力传感器，所述的取样系统包括活塞式取样器、压力表、快速接头与阀。所述CO2气瓶与所述环形盘管连接，通过所述控温系统制冷以液化所述环形盘管内的CO2，并利用压差将液态二氧化碳注入所述活塞式CO2气罐，所述手动计量泵与所述活塞式CO2气罐连接，通过所述手动计量泵调节所述活塞式CO2气罐内的压力高于临界压力，并通过所述第二控温系统调节所述活塞式CO2气罐内的温度高于临界温度，使得所述活塞式CO2气罐内的液态二氧化碳转化成为超临界二氧化碳，所述活塞式CO2气罐与所述PVT分析仪连接，通过所述手动计量泵将所述活塞式CO2气罐内的超临界二氧化碳注入所述PVT分析仪内，通过所述第三柱塞泵调节所述PVT分析仪内的压力，通过所述第四控温系统调节所述PVT分析仪内的温度，通过所述搅拌系统实现超临界二氧化碳与预先加入所述PVT分析仪内的原油进行混合，所述手动计量泵与所述取样系统相连，用以调节所述活塞式取样器内的压力，通过所述控温系统调节所述取样系统内的温度，所述取样系统与所述PVT分析仪相连，可以对所述PVT分析仪不同位置的原油带压取样。
优选地，所述4个控温系统均为控温循环水环，其中，第一控温系统中所用冷媒为水与乙醇的混合物，水∶乙醇＝5:1，第二控温系统和第三控温系统中所用热媒为水与丙三醇的混合物，水∶丙三醇＝6:1。
优选地，所述PVT分析仪内部构造采用环空结构，顶部可拆卸，且顶部采用密封圈密封。
优选地，所述搅拌系统采用磁力搅拌。
优选地，所述柱塞泵为恒压恒速泵。
本发明所提供的超临界二氧化碳处理原油的方法，具体包括以下步骤：
1、原油预加注：向所述PVT分析仪内预先加注100g-200g的原油油样，并利用所述第三控温系统对所述PVT分析仪控温加热，温度≥50℃；
2、气态CO2扫线：利用所述CO2气瓶对所述活塞式CO2气罐与所述PVT分析仪扫线；
3、CO2液化：利用所述第一控温系统对经过所述环形盘管的气态CO2降温液化，并利用压差使液态CO2进入所述活塞式CO2气罐，液态CO2压力为4-6MPa，温度低于5℃；
4、实现CO2超临界态：利用所述第二控温系统与所述手动计量泵使所述活塞式CO2气罐内CO2的温度≥50℃，压力超过20MPa，实现CO2的超临界态；
5、超临界CO2加注与混合：利用所述柱塞泵缓慢退泵，增大所述PVT分析仪的容积，同时利用所述手动计量泵将所述活塞式CO2气罐内的超临界二氧化碳，恒压注入到所述PVT分析仪内，利用所述第三控温系统与所述柱塞泵对所述PVT分析仪内的温度、压力进行微调，利用所述搅拌系统以180r/min-2400r/min的搅拌速率对油样与二氧化碳进行混合；
6、带压取样：利用所述手动计量泵排空所述活塞式取样器内的气体，利用所述第三控温系统调整所述取样系统的温度在20℃-50℃，利用所述柱塞泵缓慢进泵，减小所述PVT分析仪的容积，同时利用所述手动计量泵调整所述活塞式取样器内的压力在1MPa-4Mpa，将所述PVT分析仪不同位置的油样以一定压差取至所述活塞式取样器。
本发明适用于不同温度压力条件下，模拟超临界二氧化碳对原油进行混相或非混相处理。由于本发明所述的实验设备体积小，占地面积少，所需实验油样少且实验设备投资成本相对较低，同时实验过程中二氧化碳的温度压力易于调节，可对超临界二氧化碳处理后原油的不同沉降位置进行取样，可以较好地模拟不同地层条件下超临界二氧化碳处理原油油样，为二氧化碳驱油的地面集输工艺技术提供实验研究手段。
附图说明
图1是本发明提供的用于模拟超临界二氧化碳处理原油的设备示意图。
图2是本发明所述PVT分析仪的结构示意图。
图3是本发明所述取样系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明作进一步地说明，但应该理解，本发明的范围并不限于此。
如图1-3所示，本发明所提供的用于模拟超临界二氧化碳对原油进行处理的设备，包括：CO2气瓶1、环形盘管2、活塞式CO2气罐3、PVT分析仪4、取样系统5、手动计量泵6、第一控温系统7、第二控温系统8、第三控温系统9、第四控温系统10与阀24、阀25、阀26、阀27、阀28、阀29、阀30、阀31、阀32、阀33、阀34、阀35，其中，所述的PVT分析仪4包括柱塞泵11、搅拌系统12与温度压力传感器13；所述的取样系统5包括活塞式取样器14、活塞式取样器15、活塞式取样器16、压力表17、压力表18、压力表19、快速接头20、快速接头21、快速接头22、快速接头23与阀36、阀37、阀38、阀39、阀40、阀41。
所述CO2气瓶1经过所述环形盘管2与所述活塞式CO2气罐3连接，所述活塞式CO2气罐3与所述PVT分析仪4连接，所述PVT分析仪4通过阀30、阀31、阀32分别与所述活塞式取样器14、活塞式取样器15、活塞式取样器16连接，所述手动计量泵6通过阀33、和阀34分别与所述活塞式CO2气罐3和取样系统5连接，第一控温系统7、第二控温系统8、第三控温系统9和第四控温系统10分别对所述环形盘管2、所述活塞式CO2气罐3、所述PVT分析仪4和所述取样系统5进行控温。所述控温系统均为控温循环水环，其中，第一控温系统7中所用冷媒为水与乙醇的混合物，水：乙醇＝5:1，第二控温系统8和第三控温系统9中所用热媒为水与丙三醇的混合物，水：丙三醇＝6:1。
实验开始前保持阀24、阀25、阀26、阀27、阀28、阀29、阀30、阀31、阀32、阀33、阀34、阀35、阀36、阀37、阀38、阀39、阀40和阀41都处于关闭状态，所述快速接头20、快速接头21、快速接头22和快速接头23都处于断开状态。
原油加注：先将所述PVT分析仪4顶部拆卸，向所述PVT分析仪4内加入100g的原油油样，将所述PVT分析仪4顶部密封，打开阀29，利用所述柱塞泵11调整所述PVT分析仪4的容积，使油样充满所述PVT分析仪4，关闭阀29，利用所述控温系统9对所述PVT分析仪4加热升温至80℃。
气态扫线：打开阀24、阀25、阀27，调节阀27的开度，对所述活塞式CO2气罐3进行扫线，关闭阀27，打开阀26、阀28、阀29，对所述PVT分析仪4进行扫线，顺序关闭阀29、阀28、阀26、阀25、阀24。
CO2液化：打开阀33、阀35、阀27，利用所述手动计量泵6将所述活塞式CO2气罐3内活塞升至气罐顶端，关闭阀27，利用所述第一控温系统7对所述环形盘管2制冷降温至0℃，打开阀24、阀25，利用所述手动计量泵6缓慢降低所述活塞式CO2气罐3内的活塞的高度，实现所述活塞式CO2气罐3内液态二氧化碳的充注，顺序关闭阀25和阀24。
实现CO2超临界态：利用所述手动计量泵6对所述活塞式CO2气罐3内液态二氧化碳升压至25MPa，利用所述第二控温系统8对所述活塞式CO2气罐3加热升温至80℃，通过所述手动计量泵6对升温过程中所述活塞式CO2气罐3内的压力变化进行调节。
超临界CO2的加注与混合：打开阀26、阀28，利用所述柱塞泵11缓慢退泵，增大所述PVT分析仪4容积，同时，利用所述手动计量泵6举升所述活塞式CO2气罐3内活塞，向所述PVT分析仪4恒压注入60mL的超临界二氧化碳，顺序关闭阀28、阀26，调整所述柱塞泵11处于恒压控泵状态，利用所述搅拌系统12以180r/min的搅拌速率对所述PVT分析仪4内的超临界二氧化碳与原油进行混合。
带压取样：利用所述第四控温系统10对所述取样系统5加热升温至40℃，连接所述快速接头23，关闭阀33，打开阀34、阀36、阀37、阀38、阀39、阀40、阀41，利用所述手动计量泵6举升所述活塞式取样器14、活塞式取样器15、活塞式取样器16内活塞至顶端，顺序关闭阀36、阀37、阀38、阀39、阀40、阀41，连接所述快速接头20、快速接头21、快速接头22。
打开阀31、阀37、阀40，利用所述柱塞泵11缓慢进泵，同时，利用所述手动计量泵6保持所述活塞式取样器15内压力为3MPa，取35mL中部油样至所述活塞式取样器14，顺序关闭阀31、阀37、阀40。
取样完成，打开阀27、阀29、阀30、阀31、阀32，对所述活塞式CO2气罐3、所述PVT分析仪4、阀30至阀36之间管线、阀31至阀37之间管线、阀32至阀38之间管线进行泄压，利用所述手动计量泵6对阀39与阀34之间的管线进行泄压，顺序关闭阀34、阀35，断开所述快速接头20、阀21、阀22、阀23，对所述PVT分析仪4顶部进行拆卸，利用石油醚对所述PVT分析仪4进行清洗，将所述PVT分析仪4顶部密封，关闭所有阀门。
由以上实施方式可见，本发明结构较为简单，占地面积小，耗油量少，且各实验条件能够较好的与现场条件相吻合，可以模拟不同温度压力条件下超临界二氧化碳混相或非混相处理原油。
Claims (6)
1.一种超临界二氧化碳处理原油的设备，包括CO2气瓶(1)、环形盘管(2)、活塞式CO2气罐(3)、PVT分析仪(4)、取样系统(5)、手动计量泵(6)、第一控温系统(7)、第二控温系统(8)、第三控温系统(9)、第四控温系统(10)与阀，其特征在于，所述的PVT分析仪(4)包括柱塞泵(11)、搅拌系统(12)与温度压力传感器(13)；所述的取样系统(5)包括活塞式取样器、压力表、快速接头与阀；所述CO2气瓶(1)与所述环形盘管(2)连接，环形盘管(2)置于第一控温系统(7)内，通过所述第一控温系统(7)制冷以液化所述环形盘管(2)内的CO2，并利用压差将液态二氧化碳注入所述活塞式CO2气罐(3)，所述手动计量泵(6)与所述活塞式CO2气罐(3)连接，通过所述手动计量泵(6)调节所述活塞式CO2气罐(3)内的压力高于临界压力，活塞式CO2气罐(3)置于第二控温系统(8)内，并通过所述第二控温系统(8)调节所述活塞式CO2气罐(3)内的温度高于临界温度，使得所述活塞式CO2气罐(3)内的液态二氧化碳转化成为超临界二氧化碳，所述活塞式CO2气罐(3)与所述PVT分析仪(4)连接，通过所述手动计量泵(6)将所述活塞式CO2气罐(3)内的超临界二氧化碳注入所述PVT分析仪(4)内，通过所述柱塞泵(11)调节所述PVT分析仪(4)内的压力，PVT分析仪(4)置于第三控温系统(9)内，通过所述第三控温系统(9)调节所述PVT分析仪(4)内的温度，通过所述搅拌系统(12)实现超临界二氧化碳与预先加入所述PVT分析仪(4)内的原油进行混合，所述手动计量泵(6)与所述取样系统(5)相连，用以调节所述活塞式取样器内的压力，通过所述第四控温系统(10)调节所述取样系统(5)内的温度，所述取样系统(5)与所述PVT分析仪(4)相连，对所述PVT分析仪(4)不同位置的原油进行带压取样。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一控温系统(7)、第二控温系统(8)、第三控温系统(9)和第四控温系统(10)均为控温循环水环，其中第一控温系统(7)中所用冷媒为水﹕乙醇＝5﹕1的混合物，所述第二控温系统(8)和第三控温系统(9)中所用热媒为水﹕丙三醇＝6﹕1的混合物。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述PVT分析仪(4)内部构造采用环空结构，其顶部可拆卸，且顶部采用密封圈密封。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述搅拌系统(12)采用磁力搅拌方式。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述柱塞泵(11)为恒压恒速泵。
6.一种超临界二氧化碳处理原油的处理方法，采用权利要求1-5之任一项所述的超临界二氧化碳处理原油的设备，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.原油预加注：向所述PVT分析仪(4)内预先加注100g-200g的原油油样，并利用所述第三控温系统(9)对所述PVT分析仪(4)控温加热，温度≥50℃；
S2.气态CO2扫线：利用所述CO2气瓶(1)对所述活塞式CO2气罐(3)与所述PVT分析仪(4)扫线；
S3.CO2液化：利用所述第一控温系统(7)对经过所述环形盘管(2)的气态CO2降温液化，并利用压差使液态CO2进入所述活塞式CO2气罐(3)，液态CO2压力为4-6MPa，温度低于5℃；
S4.实现CO2超临界态：利用所述第二控温系统(8)与所述手动计量泵(6)使所述活塞式CO2气罐(3)内CO2的温度≥50℃，压力超过20MPa，实现CO2的超临界态；
S5.超临界CO2加注与混合：利用所述柱塞泵(11)缓慢退泵，增大所述PVT分析仪(4)的容积，同时利用所述手动计量泵(6)将所述活塞式CO2气罐(3)内的超临界二氧化碳，恒压注入到所述PVT分析仪(4)内，利用所述第三控温系统(9)与所述柱塞泵(11)对所述PVT分析仪(4)内的温度、压力进行微调，利用所述搅拌系统(12)以180r/min-2400r/min的搅拌速率对油样与二氧化碳进行混合；
S6.带压取样：利用所述手动计量泵(6)排空所述活塞式取样器内的气体，利用所述第三控温系统(9)调整所述取样系统(5)的温度在20℃-50℃，利用所述柱塞泵(11)缓慢进泵，减小所述PVT分析仪(4)的容积，同时利用所述手动计量泵(6)调整所述活塞式取样器内的压力在1MPa-4Mpa，将所述PVT分析仪(4)不同位置的油样以一定压差取至所述活塞式取样器。
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Granted publication date: 20161102 Termination date: 20210703 |