CN105445270A - 一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，其包括：本体，包括用于容纳多孔介质的密封腔；注入组件，用于把待测流体加入到密封腔内，并能调整密封腔内的待测流体的压力；密封式连接于本体的两端或任一端的端盖，在端盖中设有用于监测密封腔内待测流体的相态变化的透视窗。根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，能够在研究烃类流体的相态变化时不忽略多孔介质对流体相态变化的影响。

Description

一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置

技术领域

本发明涉及油气田勘探、开发技术领域，尤其涉及一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置。

背景技术

在油气田勘探和开发技术领域中，研究多孔介质内烃类流体的相态变化对气驱采油提高采收率至关重要。

目前，烃类流体相态变化的研究已形成了较为完整的理论和方法。然而，现在研究烃类流体相态变化的数据，通常来源于多组不同压力下PVT(流体压力、体积和温度的测试)实验。这种PVT实验都是在忽略多孔介质对流体相态变化的影响的条件下进行的，因此，其只能针对烃类流体的物性参数和相态变化机理进行深入的研究。但在实际情况中，多孔介质中粘土和矿物质含量以及空隙结构都会对流体相态变化产生很大影响，这种影响会导致PVT实验不能贴切、真实地反映地层(例如油气储集层)内流体的相态变化规律，从而不利于提高采收率。此外，多组PVT实验也会花费大量时间、人力和物力。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明提供一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，能够在研究烃类流体的相态变化时不忽略多孔介质对流体相态变化的影响。

本发明提供一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，包括：本体，包括用于容纳多孔介质的密封腔；注入组件，用于把待测流体加入到密封腔内，并能调整密封腔内的待测流体的压力；密封式连接于本体的两端或任一端的端盖，在端盖中设有用于监测密封腔内待测流体的相态变化的透视窗。

在一个实施例中，本体还包括环绕在密封腔外的环形腔，上述装置还包括与环形腔相连的施压组件，施压组件构造成能把压力流体加入到环形腔内，并调整环形腔内压力流体的压力。

在一个实施例中，本体还包括设在密封腔与环形腔之间的柔性筒，柔性筒用于把压力流体的压力传递给多孔介质。

在一个实施例中，施压组件为能够调整环形腔内的压力流体的压力的第一压力单元。

在一个实施例中，注入组件包括控制单元、至少一个能由控制单元控制的缸式注入器，其中缸式注入器用于把待测流体和/或其它流体注入到密封腔内。

在一个实施例中，在透视窗的外侧设有用于观察密封腔内待测流体的相态变化的图象采集单元。

在一个实施例中，在透视窗的外侧设有能够通过透视窗向密封腔内提供光源的光源组件。

在一个实施例中，在本体上设有至少一个用于检测密封腔内待测流体的压力的第一测压件。

在一个实施例中，在本体上设有至少一个用于检测环形腔内压力流体的压力的第二测压件。

在一个实施例中，透视窗由蓝宝石材料构成，其通过端盖固定在本体与端盖之间。

在一个实施例中，上述还包括连接于密封腔的用于调整密封腔内待测流体的压力的第二压力单元，注入组件与第二压力单元分别连接于密封腔的两端。

在一个实施例中，多孔介质为圆柱形的岩心样本。

根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，可以在不忽略多孔介质对流体相态变化的影响的条件下对烃类流体的相态变化机理进行深入的研究。另外，利用根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置的透视窗，可以直接监测密封腔内待测流体的相态变化，使得整个监测过程变得简单、快速。此外，根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，不仅没有忽略多孔介质对待测流体的影响，而且还部分或全部地还原了多孔介质处于地层内时的环境，例如压力、温度和含死油量等，由此能够促使整个实验更加贴切、真实地反映地层内流体的相态变化规律，从而有利于提高气驱采油的采收率。根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，使用蓝宝石来制造透视窗，可以确保装置应用在高温(≤150℃)高压(≤150Mpa)条件下安全使用。

根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置的操作简单，使用安全，便于实施推广应用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性显示了根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10。如图1所示，该装置10包括大致哑铃形的本体1。本体1包括沿轴向分布的密封腔2，其用于容纳多孔介质3。多孔介质3例如圆柱形的岩心样品。以下所述的多孔介质3都以岩心样品为例，但并不意味着仅要求保护岩心样品，这只是为了方便说明。

根据本发明，本体1还包括环绕在密封腔2外的环形腔4，以及设在密封腔2与环形腔4之间的柔性筒5。柔性筒5优选为胶筒。柔性筒5可以把环形腔4内的流体压力传递到多孔介质3的外周上，这样可以有效地模拟由地层施加给多孔介质3的压力。

在该实施例中，本体1包括两个分别设在柔性筒5的两端与本体1的接合处的锥形头101。锥形头101密封式嵌入在柔性筒5的端部内。通过这种方式，可以有效地增强它们接合处的密封效果。为了进一步地增强密封效果，锥形头101与柔性筒5可采用胶接。

在一个实施例中，在密封腔2的端部可设有调节件201。调节件201可以调整多孔介质3在密封腔2内的轴向位置。调节件201例如通过螺纹结构与密封腔2的腔壁相配合。然而容易理解，在密封腔2的两端均可设置调节件201。这样，可以更大程度地调整多孔介质3所处的轴向位置。

根据本发明，装置10还包括密封式连接于本体1的两端的端盖6，7。端盖6和端盖7均可通过法兰盘来与哑铃形的本体1相连。容易理解，也可以把本体1的一端设置成封闭端，而另一端设置成敞开端，就在敞开端处设有端盖6或端盖7。在端盖6和/或端盖7内可设有透视窗8。透视窗8用于监测密封腔2内的内待测流体的相态变化。透视窗8优先由蓝宝石材料制成。透视窗8可通过相应的端盖固定在本体1与端盖之间。根据蓝宝石材料的特性，可以确保装置10应用在高温(≤150℃)高压(≤150Mpa)条件下安全运行。

装置10还包括施压组件12和注入组件11。其中，施压组件12不仅可以向环形腔4内注入压力流体，而且还可以调整环形腔内4的压力流体的压力。同时，注入组件11也可以把待测流体加入到密封腔2内，并调整密封腔2内待测流体的压力。压力流体和待测流体均优选为液体。

施压组件12优选为能够调整环形腔4内的压力流体的压力的第一压力单元12a。第一压力单元12a包括液压泵121、液压缸122和阀123。这样，液压泵121通过液压缸122和阀123来调整环形腔4内的压力流体的压力。由此可知，施压组件12能够通过调整环形腔4内的流体压力来调整柔性筒5作用于多孔介质3外周上的压力，从而可以有效地模拟由地层施加给多孔介质3的压力。

注入组件11可包括控制单元11a，以及至少一个控制单元11a相连的缸式注入器112。控制单元11a例如为液压泵，或者液压泵113、液压缸114和阀115的组合体。缸式注入器112类似于液压缸。在缸式注入器112内，存储有待测流体的腔体与密封腔2连通，而与其相对的腔体与控制单元11a相连。

为了能够还原岩心样品处于地层内时的情况，缸式注入器112的数量优选为3个，分别用于存储地层油、气体和地层死油。地层死油用于还原多孔介质3内所存储的地层死油的含量，以便促进实验更加接近地层内真实情况。地层油为待测流体，而气体用于在实验后驱除多孔介质3内的流体，例如储地层油和地层死油。

为了方便观察和记录监测结果，在透视窗8的外侧设有图像采集单元14，其优选为CCD摄像头。图像采集单元14通过透视窗8来监测密封腔2内的待测流体的相态变化。这样，通过图像采集单元14可以更好、更准确地观察内待测流体的相态变化。然而容易理解，图像采集单元14也可以与计算机相连，以便记录监测结果。为了增强图像采集单元14的监测效果，装置10可包括光源组件15，其优选为灯。光源组件15用于向密封腔2内提供光源，以便图像采集单元14更加清楚地采集图像。

为了测量密封腔2和环形腔4内的流体压力，在本体1上分别设有第一测压件202和第二测压件401。第一测压件202与密封腔2相连通，用于检测密封腔2内的压力流体的压力。而第二测压件401与环形腔4相连通，用于检测环形腔4内的待测流体的压力。第一测压件202和第二测压件401优选为压力传感器。其中，第二测压件401的数量也优选为两个，它们彼此间隔开，以用于从不同位置检测环形腔4内的流体压力。

根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10还可包括第二压力单元13。第二压力单元13用于配合注入组件11调整密封腔2内的待测流体压力。注入组件11和第二压力单元13分别连接于密封腔2的两端。这样，可以直接地调整密封腔2内的靠近端盖6和端盖7处的待测流体的压力。为了能够准确地测定密封腔2的两端处的流体压力，在本体1上靠近端盖6或端盖7处均设有第一测压件202。第二压力单元13可包括依次相连的液压泵131、液压缸132和阀133。通过液压泵131、液压缸132和阀133三者的配合，可以有效地调整密封腔2内的待测流体压力。

在未示出的实施例中，装置10还包括加热单元。加热单元优选为恒温箱或者加热套，其例如包裹于本体1外，以用于加热本体1内的待测流体，从而促使多孔介质3所处环境更加接近于地层内的情况。

为了避免使用后的流体污染环境，装置10还可包括连接于密封腔2的回收测量组件16。测量组件16连接于靠近端盖7处的密封腔2，以用于回收并测量待测流体。测量组件16可包括液体量筒161和气体计量器162以及气体回收器163。

以下介绍根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10的使用过程。首先，使用加热单元对本体1进行加热，使密封腔2内的待测流体的温度大致达到地层内的温度。其次，使用施压组件12调整环形腔4内的压力流体的压力，促使压力流体通过柔性筒5作用在多孔介质3的压力大致等于地层作用于多孔介质3(即岩心样品)的压力。再次，使用抽真空设备(例如真空泵)对密封腔2进行抽真空，然后通过缸式注入器112把地层死油、地层油依次加入到密封腔2内。其中，加入地层死油的目的是为了还原多孔介质3处于地层内时的含死油量，而地层油才属于待测流体。当地层油完全充满密封腔2时，通过第二压力单元13和注入组件11来适当地调整密封腔2的两端处的流体压力。此时，通过图像采集单元14来观察密封腔2的两端处待测流体的相态变化，尤其可观察温度、压力和含死油量对密封腔2内待测流体的相态变化的影响。

根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10，可以在不忽略多孔介质对流体相态变化的影响的条件下对烃类流体的相态变化机理进行深入的研究。另外，利用根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10的透视窗8，可以直接监测密封腔2内待测流体的相态变化，使得整个监测过程变得简单、快速。此外，根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10不仅没有忽略多孔介质对待测流体的影响，而且还部分或全部地还原了多孔介质原所处地层内的环境，例如压力、温度和含死油量等，由此能够促使整个实验更加贴切、真实地反映地层内流体的相态变化规律，从而有利于提高气驱采油的采收率。根据本发明的用于监测多孔介质内流体相态变化的装置10使用蓝宝石制成的透视窗8，可以确保装置10应用在高温(≤150℃)高压(≤150Mpa)条件下安全使用。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.一种用于监测多孔介质内流体相态变化的装置，包括：

本体，包括用于容纳所述多孔介质的密封腔；

注入组件，用于把待测流体加入到所述密封腔内，并能调整所述密封腔内的待测流体的压力；以及

密封式连接于所述本体的两端或任一端的端盖，在所述端盖中设有用于监测所述密封腔内所述待测流体的相态变化的透视窗。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述本体还包括环绕在所述密封腔外的环形腔，

所述装置还包括与所述环形腔相连的施压组件，所述施压组件构造成能把压力流体加入到所述环形腔内，并调整所述环形腔内所述压力流体的压力。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述本体还包括设在所述密封腔与环形腔之间的柔性筒，所述柔性筒用于把所述压力流体的压力传递给所述多孔介质。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述施压组件为能够调整环形腔内的流体的压力的第一压力单元。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述注入组件包括控制单元、至少一个能由所述控制单元控制的缸式注入器，其中所述缸式注入器用于把所述待测流体和/或其它流体注入到所述密封腔内。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，在所述透视窗的外侧设有用于观察所述密封腔内所述待测流体的相态变化的图象采集单元。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，在所述透视窗的外侧设有能够通过所述透视窗向所述密封腔内提供光源的光源组件。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，在所述本体上设有至少一个用于检测所述密封腔内所述待测流体的压力的第一测压件。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，在所述本体上设有至少一个用于检测所述环形腔内所述压力流体的压力的第二测压件。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的装置，其特征在于，所述透视窗由蓝宝石材料构成，其通过所述端盖固定在所述本体与端盖之间。

11.根据权利要求1到10中任一项所述的装置，其特征在于，还包括连接于所述密封腔的用于调整所述密封腔内所述待测流体的压力的第二压力单元，所述注入组件与第二压力单元分别连接于所述密封腔的两端。

12.根据权利要求1到11中任一项所述的装置，其特征在于，所述多孔介质为圆柱形的岩心样本。