CN105928832B - 毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液体粘度测定技术领域，目的是提供一种提高样品利用率、提高测量精度的毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法，包括活塞容器、配样器、储样容器、毛细管，通过手动泵将储样容器中的样品注入配样器及毛细管中，利用精密驱替泵进行恒定流量注入，使样品在毛细管中流动，通过对压差和流量的采集实现粘度的测定，测定效率高，测定过程中通过压力跟踪泵及活塞容器能实现对系统压力的调节和控制，保证系统压力处于稳定状态，提高测量精度，且通过活塞容器收集测定样品，实现样品再利用，提高了样品的利用率，采用配样器可对样品进行混合配制，避免了含气样品在静置时出现脱气现象，提高测量精度。

Description

毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法

技术领域

本发明属于液体粘度测定技术领域，特别是涉及一种毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法。

背景技术

目前，测定流体粘度的方法有很多，其中毛细管法是最常用的一种。但是针对地层条件以及高温高压流体的粘度测定装置仍然不多，并且精度不高。很多现有毛线管粘度测定设备，测定原样品品时，是经过外部设备配制后再注入毛细管线系统进行测定的，这样就难免在样品静置过程中造成样品物性的变化。此外，一般为提供系统压力，采用背压阀控制系统压力，由于背压阀控制精度不高，因此导致系统压力不能稳定在固定压力范围内，导致试验误差增大。

CN102928320A公开了一种在钻井取心现场测定稠油粘度的装置及方法，先采用标准粘度油对毛细管进行标定，再将挤压出来的稠油样品经过过滤后进入油样活塞容器，进行测定。该装置用于对现场的稠油进行测定，稠油直接流出。而在实际测定中，常需要对样品进行多次测定，在对样品进行一次测定后，样品若直接流出，由于条件改变，使得样品物性发生变化，不能再重新利用，对样品造成了浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高样品利用率、提高测量精度的毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种毛细管粘度测定仪，包括毛细管、真空装置，其中还包括活塞容器、配样器、储样容器、差压测量模块，压力跟踪泵的出口经第一管路与活塞容器连通，第一管路上串联第一阀门，活塞容器的出口处安装第二阀门，手动泵的出口经管路与储样容器连通，储样容器的出口与进样管路连接，进样管路上串联进样阀，进样管路分别通过第一分支管路、第二分支管路与毛细管、配样器连接，第一分支管路上串联第四阀门，毛细管的出口分别与第二阀门、排气阀连接，排气阀与回收桶连通，精密驱替泵经第二管路与配样器连通，第二管路上串联第三阀门，毛细管的两端并联差压测量模块，真空装置经真空阀与第二分支管路连接，活塞容器、配样器、毛细管、差压测量模块都安装在恒温箱内。

本发明毛细管粘度测定仪，进一步的，所述差压测量模块包括多个并联连接的差压传感器，差压传感器的两端分别安装第五、第六阀门，差压传感器的两端并联旁通阀，多个差压传感器的量程和精度不同。

本发明毛细管粘度测定仪，进一步的，所述差压传感器的数量为4-6个。

本发明毛细管粘度测定仪，进一步的，所述真空装置包括依次连接的真空泵、缓冲罐、干燥罐，干燥罐经真空阀与第二分支管路连接。

本发明还提供了采用上述毛细管粘度测定仪进行流体粘度的测定方法，包括以下步骤：

(1)利用压力跟踪泵给活塞容器注入液体，当活塞容器中活塞到顶部时，停止注入，并将压力设定为初始值P1；

(2)利用真空装置对配样器及整个毛细管系统抽真空；

(3)开启恒温箱，使其恒定在某一试验温度下，开始试验；

(4)利用手动泵将储样容器中的样品注入到配样器及整个毛细管系统中，当系统充满样品时，打开排气阀，向系统继续注入样品，排出整个系统中的气泡，然后关闭排气阀，继续使用手动泵注入样品，直至将整个系统填充满样品，关闭进样阀；

(5)开启精密驱替泵，设置相应的流量，进行恒定流量注入水，注入时当系统累计压力接近P1时，停止注入，保证第一、第三阀门处于开启状态；

(6)开启最大量程差压传感器两端的第五、第六阀门并且关闭对应的旁通阀，关闭其他所有差压传感器两端的第五、第六阀门并且开启对应的旁通阀，开启精密驱替泵，进行恒定流量注入水，压力显示稳定后，停止注入，选择合适量程的差压传感器，开启该差压传感器两端的阀门并关闭对应的旁通阀，继续进行恒定流量注入，测定压差，根据流量和压差测定出对应粘度值；

(7)当所需数据测定完成时，调整恒温箱温度，设置为其他温度，重复步骤(6)，继续测定不同环境温度下压差值和相应粘度值；

(8)当配样器中样品完成试验后，同时活塞容器收集测定样品完成，打开所有差压传感器两端阀门及旁通阀，通过压力跟踪泵推动活塞将活塞容器中的样品推送到配样器中，重复上述步骤(5)～(7)，继续进行试验。

本发明流体粘度的测定方法，进一步的，步骤(4)中，当测定含气样品时，先利用手动泵将纯净样品注入配样器及整个毛细管系统中，当系统充满纯净样品时，打开排气阀，向系统继续注入纯净样品，排出整个系统中的气泡，然后关闭排气阀，继续使用手动泵注入纯净样品，直至将整个系统填充满纯净样品，关闭第四阀门，利用手动泵将储样容器中的气体注入到配样器中，通过转动配样器将气体与纯净样品混合均匀，从而配制好含气样品。

本发明流体粘度的测定方法，进一步的，步骤(7)中，通过改变活塞容器的压力，改变系统压力，测定该样品在同一温度不用压力条件下的粘度值。

本发明流体粘度的测定方法，进一步的，步骤(1)中，液体采用样品或标准样品。

本发明流体粘度的测定方法，进一步的，步骤(2)中，抽真空时间为20～40min。

本发明毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明包括活塞容器、配样器、储样容器、毛细管，通过手动泵将储样容器中的样品注入配样器及毛细管中，利用精密驱替泵进行恒定流量注入，使样品在毛细管中流动，通过对压差和流量的采集实现粘度的测定，测定效率高，测定过程中通过压力跟踪泵及活塞容器能实现对系统压力的调节和控制，保证系统压力处于稳定状态，提高测量精度，且通过活塞容器收集测定样品，实现样品再利用，提高了样品的利用率，采用配样器可对样品进行混合配制，避免了含气样品在静置时出现脱气现象，提高测量精度。

2.差压测量模块包括多个不同量程不同精度的差压传感器，测量时可选择合适量程的差压传感器，进一步提高了测量精度，测量范围广。

下面结合附图对本发明的毛细管粘度测定仪及流体粘度的测定方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明毛细管粘度测定仪的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明毛细管粘度测定仪包括活塞容器1、配样器2、储样容器3、毛细管4、差压测量模块、真空装置，压力跟踪泵5的出口经第一管路11与活塞容器1连通，第一管路11上串联第一阀门12，活塞容器1的出口处安装第二阀门13。

手动泵6的出口经管路与储样容器3连通，储样容器3的出口与进样管路31连接，进样管路31上串联进样阀32，进样管路31分别通过第一分支管路33、第二分支管路34与毛细管4、配样器2连接，第一分支管路33上串联第四阀门35，毛细管4的出口分别与第二阀门13、排气阀36连接，排气阀36与回收桶37连通。精密驱替泵7经第二管路21与配样器2连通，第二管路21上串联第三阀门22。精密驱替泵7用于控制精确恒定的流量，在合理的流量注入下毛细管内实现流体的连续性注入，为稳定的压差采集提供可靠动力。手动泵6可以快速将储样容器内的样品及其它需添加的溶剂注入配样器中，并可使系统整体在带压环境下测定，测定效率高。储样容器3采用活塞式储样筒。配样器2采用活塞式配样器，密封性能良好，具有很高的耐腐蚀性性能。配样器2可通过电机带动转动，实现对混合样品的配制，从而保证样品的真实性。

毛细管4的两端并联差压测量模块，差压测量模块包括多个并联连接的差压传感器8，差压传感器8的两端分别安装第五、第六阀门81、82，差压传感器8的两端并联旁通阀83，差压传感器8的数量根据实际测定的需要确定，图中所示为4个。多个差压传感器8的量程和精度不同，差压传感器8分别通过数据线将信号传输到计算机，实现了不同量程的差压测定，提高了粘度的测定范围。

真空装置包括依次连接的真空泵91、缓冲罐92、干燥罐93，干燥罐93经真空阀94与第二分支管路34连接，真空装置用于对配样器及毛细管系统进行抽真空处理，排除配样器中的气体，避免配置含气样品时产生误差。

其中，活塞容器1、配样器2、毛细管4、差压测量模块都安装在恒温箱10内，实现系统温度的控制，操作便捷。

一种流体粘度的测定方法，包括以下步骤：

(1)开启第一、第二阀门12、13，开启多个差压传感器8两端的第五、第六阀门81、82及旁通阀83，利用压力跟踪泵5给活塞容器1注入液体，液体可采用样品或标准样品，当活塞容器1中活塞到顶部时即有明显压力积累时，停止注入，并将压力设定为初始值P1，在后续试验过程中，通过压力跟踪泵5及活塞容器1实现对该压力的保持；

(2)利用真空装置对配样器2及整个毛细管系统抽真空，关闭进样阀32和排气阀36，打开真空阀94，开启真空泵91抽真空20-40min，待系统稳定后，关闭真空阀94和真空泵91；

(3)开启恒温箱10，使其恒定在某一试验温度下，开始试验；

(4)拆开进样阀32，先将样品注入储样容器3中，然后打开进样阀32和第四阀门35，利用手动泵6将储样容器3中的样品注入到配样器2内及整个毛细管系统中，当系统充满样品时，打开排气阀36，向系统继续注入样品，排出整个系统中的气泡，当回收桶37内有连续的液体排出时，气泡排出完毕，此时关闭排气阀36，继续使用手动泵6注入样品，直至将整个系统填充满样品，关闭进样阀32；

当测定含气样品时，先拆开进样阀32，将纯净样品注入储样容器3中，打开进样阀32和第四阀门35，利用手动泵6将纯净样品注入配样器2及整个毛细管系统中，当系统充满纯净样品时，打开排气阀36，向系统继续注入纯净样品，排出整个系统中的气泡，当回收桶37内有连续的液体排出时，气泡排出完毕，此时关闭排气阀36，继续使用手动泵6注入纯净样品，直至将整个系统填充满纯净样品，关闭第四阀门35，拆开进样阀32，将气体注入储样容器3中，然后打开进样阀32，利用手动泵6将储样容器3中的气体注入到配样器2中，通过转动配样器2将气体与纯净样品混合均匀，从而配制好含气样品；

(5)开启精密驱替泵7，设置相应的流量，进行恒定流量注入水，注入时当系统累计压力接近P1时，停止注入，保证第一、第三阀门12、22处于开启状态，系统处于压力稳定状态；

(6)开启最大量程差压传感器两端的第五、第六阀门81、82并且关闭对应的旁通阀83，关闭其他所有差压传感器两端的第五、第六阀门并且开启对应的旁通阀，开启精密驱替泵7，进行恒定流量注入水，压力显示稳定后，停止注入，选择合适量程的差压传感器8，开启该差压传感器8两端的第五、第六阀门并关闭对应的旁通阀，继续进行恒定流量注入，测定压差，根据流量和压差测定出对应粘度值，测定过程中通过压力跟踪泵5及活塞容器1实现对系统压力的调节和控制，使系统处于压力稳定状态；

(7)当所需数据测定完成时，调整恒温箱10温度，设置为其他温度，重复步骤(6)，继续测定不同环境温度下压差值和相应粘度值，根据在不同温度下测定的粘度值，可得出样品的粘温曲线；同样也可通过改变活塞容器1的压力，改变系统压力，测定该样品在同一温度不用压力条件下的粘度值；

(8)当配样器2中样品完成试验后，同时活塞容器1收集测定样品完成，为实现样品再利用，打开所有差压传感器8两端的第五、第六阀门81、82及旁通阀83，通过压力跟踪泵5推动活塞将活塞容器1中的样品推送到配样器2中，重复上述步骤(5)～(7)，继续进行试验。

测定样品前，可先通过标准粘度液进行标定，然后再进行样品测定。

本发明毛细管粘度测定仪是用来模拟地层油藏流体环境进行粘度测定的新型仪器，用来测定地层条件下或不同饱和压力下原油的粘度，能在高温高压环境下对稠油或其他流体进行测定，测定效率高，测定范围广，测量精度高，且可对被测流体进行反复测定利用。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种毛细管粘度测定仪，包括毛细管、真空装置，其特征在于：还包括活塞容器、配样器、储样容器、差压测量模块，压力跟踪泵的出口经第一管路与活塞容器连通，第一管路上串联第一阀门，活塞容器的出口处安装第二阀门，手动泵的出口经管路与储样容器连通，储样容器的出口与进样管路连接，进样管路上串联进样阀，进样管路分别通过第一分支管路、第二分支管路与毛细管、配样器连接，第一分支管路上串联第四阀门，毛细管的出口分别与第二阀门、排气阀连接，排气阀与回收桶连通，精密驱替泵经第二管路与配样器连通，第二管路上串联第三阀门，毛细管的两端并联差压测量模块，真空装置经真空阀与第二分支管路连接，活塞容器、配样器、毛细管、差压测量模块都安装在恒温箱内。

2.根据权利要求1所述的毛细管粘度测定仪，其特征在于：所述差压测量模块包括多个并联连接的差压传感器，差压传感器的两端分别安装第五、第六阀门，差压传感器的两端并联旁通阀，多个差压传感器的量程和精度不同。

3.根据权利要求2所述的毛细管粘度测定仪，其特征在于：所述差压传感器的数量为4-6个。

4.根据权利要求2所述的毛细管粘度测定仪，其特征在于：所述真空装置包括依次连接的真空泵、缓冲罐、干燥罐，干燥罐经真空阀与第二分支管路连接。

5.采用权利要求2所述毛细管粘度测定仪进行流体粘度的测定方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)利用压力跟踪泵给活塞容器注入液体，当活塞容器中活塞到顶部时，停止注入，并将压力设定为初始值P1；

(2)利用真空装置对配样器及整个毛细管系统抽真空；

(3)开启恒温箱，使其恒定在某一试验温度下，开始试验；

(4)利用手动泵将储样容器中的样品注入到配样器及整个毛细管系统中，当系统充满样品时，打开排气阀，向系统继续注入样品，排出整个系统中的气泡，然后关闭排气阀，继续使用手动泵注入样品，直至将整个系统填充满样品，关闭进样阀；

(5)开启精密驱替泵，设置相应的流量，进行恒定流量注入水，注入时当系统累计压力接近P1时，停止注入，保证第一、第三阀门处于开启状态；

(6)开启最大量程差压传感器两端的第五、第六阀门并且关闭对应的旁通阀，关闭其他所有差压传感器两端的第五、第六阀门并且开启对应的旁通阀，开启精密驱替泵，进行恒定流量注入水，压力显示稳定后，停止注入，选择合适量程的差压传感器，开启该差压传感器两端的阀门并关闭对应的旁通阀，继续进行恒定流量注入，测定压差，根据流量和压差测定出对应粘度值；

(7)当所需数据测定完成时，调整恒温箱温度，设置为其他温度，重复步骤(6)，继续测定不同环境温度下压差值和相应粘度值；

(8)当配样器中样品完成试验后，同时活塞容器收集测定样品完成，打开所有差压传感器两端阀门及旁通阀，通过压力跟踪泵推动活塞将活塞容器中的样品推送到配样器中，重复上述步骤(5)～(7)，继续进行试验。

6.根据权利要求5所述流体粘度的测定方法，其特征在于：步骤(4)中，当测定含气样品时，先利用手动泵将纯净样品注入配样器及整个毛细管系统中，当系统充满纯净样品时，打开排气阀，向系统继续注入纯净样品，排出整个系统中的气泡，然后关闭排气阀，继续使用手动泵注入纯净样品，直至将整个系统填充满纯净样品，关闭第四阀门，利用手动泵将储样容器中的气体注入到配样器中，通过转动配样器将气体与纯净样品混合均匀，从而配制好含气样品。

7.根据权利要求6所述流体粘度的测定方法，其特征在于：步骤(7)中，通过改变活塞容器的压力，改变系统压力，测定该样品在同一温度不用压力条件下的粘度值。

8.根据权利要求6所述流体粘度的测定方法，其特征在于：步骤(1)中，液体采用样品。

9.根据权利要求6所述流体粘度的测定方法，其特征在于：步骤(2)中，抽真空时间为20～40min。