CN107158775A - 稠油的油砂分离试验设备及分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了超稠油的油砂分离试验设备及分离方法，它包括恒温水浴锅(1)、真空抽滤机(5)、分离漏斗(4)、滤杯(6)和电动水泵(9)；所述的分离漏斗(4)底端插入到所述的滤杯(6)中；所述的恒温水浴锅(1)的入口端通过管道与所述的分离漏斗(4)上设置的分离漏斗出水口(4.6)连接，所述的恒温水浴锅(1)出口端通过管道与所述的电动水泵(9)内的水泵(9.2)上的进口端连接；它克服了现有技术中室内稠油和超稠油的油砂分离试验时，对于含砂稠油中砂粒不同粒度出砂量无法很好的测出的缺点，能有效提高油砂分离实验过程中的实验效率及精度，减少由于稠油流动及过滤困难带来的实验失败次数。
Description
技术领域
本发明涉及到稠油中油砂分离的实验设备技术领域，更加具体来说是稠油的油砂分离试验设备及分离方法。
背景技术
稠油是指地层条件下，粘度大于5000毫帕·秒的原油，稠油的主要特征是相对密度大、黏度高，流动性差，常表现为非牛顿特性；同时稠油油藏为岩性疏松的砂岩、砾砂岩油藏，稠油黏度高，携砂能力强，对于稠油的开采一般出砂比较严重；根据稠油的黏温特性可以知道稠油黏度在温度升高时会大幅减小，增加稠油的流动性。
对于开采稠油或超稠油的开采，一般采用射孔完井，衬管完井和砾石充填完井等方式，在评价衬管完井和砾石充填完井的防砂效果时，需要对现场稠油或超稠油进行油砂分离，较为精准测量原油出砂量；目前室内稠油和超稠油的油砂分离采用化学萃取方式，无法萃取稠油中腊质，含砂量测量不准确，并且萃取速度慢。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出稠油的油砂分离试验设备。
本发明的目的是通过如下技术方案来实施的：稠油的油砂分离试验设备，它包括恒温水浴锅、真空抽滤机、分离漏斗、滤杯和电动水泵；
所述的分离漏斗底端插入到所述的滤杯中；
所述的恒温水浴锅的入口端通过管道与所述的分离漏斗上设置的分离漏斗出水口连接，所述的恒温水浴锅出口端通过管道与所述的电动水泵内的水泵上的进口端连接；所述的水泵的出口端通过管道与所述的分离漏斗上设置的分离漏斗进水口连接，所述的分离漏斗上设置的分离漏斗进气口通过管道与所述的真空抽滤机内的空气压缩机上设置的出气端连接，所述的空气压缩机上进气端通过管道与所述的滤杯上设置的滤杯出气口连接。
在上述技术方案中：所述的分离漏斗包括顶盖、漏斗过滤外壳和漏斗主体组成，所述的漏斗主体位于所述的漏斗过滤外壳内，所述的漏斗主体的下部漏斗引流管过盈嵌套在所述的漏斗过滤外壳中并伸入到所述的滤杯中；在所述的漏斗主体上端盖有顶盖。
在上述技术方案中：在所述的顶盖上设置有压力控制装置和溢流阀，在所述的顶盖上的一侧开有分离漏斗进气口；在所述的漏斗过滤外壳的一侧开有分离漏斗进水口；在所述的漏斗过滤外壳的下部一侧开有分离漏斗出水口。
在上述技术方案中：在所述的漏斗主体内横向设置有带孔层，在所述的带孔层上铺设有滤纸；在所述的滤杯的杯口上塞有密封塞，在所述的密封塞上开有密封塞口，在所述的漏斗过流壳的底部中间开有与所述的密封塞口同孔径的漏斗过流壳孔，所述的漏斗主体下部设置的漏斗引流管依次穿过所述的密封塞口和所述的漏斗过流壳孔并伸入到所述的滤杯内部。
在上述技术方案中：在所述的漏斗主体与所述的顶盖接触面的内表面套有气动密封圈并通过螺钉紧固，在所述的漏斗主体与所述的漏斗过滤外壳接触面的外表面套有液动密封圈并通过螺钉紧固。
在上述技术方案中：所述的电动水泵包括电动水泵马达和水泵，所述的电动水泵马达与所述的水泵中间通过联轴器连接。
在上述技术方案中：所述的真空抽滤机包括电机和空气压缩机，所述的电机与所述的空气压缩机中间通过联轴器连接。
本发明第二目的在于提出了一种分离方法：稠油的油砂分离试验设备的分离方法，它包括如下步骤；
①、测量原油体积：取出的原油放在量杯中，待静止后测量体积，依次重复测出所有油样的体积；
②、过滤原油：含砂稠油分离前，预先根据稠油黏温特性选定加入温度，确定合适进出口压差和滤纸规格；将选定滤纸放置在分离漏斗带孔平面上，根据选定温度调节恒温水浴锅中恒温水温度，根据选定进出口压差设置节流阀开启条件，同时在分离漏斗中盛入带分离稠油；待温水浴锅中恒温水温度达到指定温度打开电动水泵驱动恒温水在分离漏斗和恒温水浴锅中循环，待含砂稠油开始从分离漏斗中分离时，打开真空抽滤机，迫使分离更加畅通，同时观察压力控制装置；
③、干燥过滤后的油砂：原油过滤后，原油中的砂和粘土会留在滤纸或筛网上，取出筛网或滤纸，标上标签放在鼓风干燥机中干燥。干燥箱内部温度设置为80℃，同时打开鼓风开关往干燥箱中鼓风，加快干燥，每次干燥油样的时间大约为4小时；
④、称量干燥后的油砂：称量干燥后的筛网，并照相记录。由于原油中含砂量较少，故测量使用高精度的电子秤，使用的电子称精度为0.001g，能满足试验的精度范围；
⑤、粒径测试及试验数据记录和分析：取出过滤后的砂样进行清洗称量，并利用激光粒度测试仪测试粒径，记录数据并对数据进行初步统计分析。
本发明具有如下技术优点：1、能有效提高油砂分离实验过程中的实验效率及实验精度，降低滤纸上稠油附着的含量，减少由于稠油流动及过滤困难带来的实验失败次数。2、本发明利用稠油的黏温特性，通过对稠油的升温，使稠油由非牛顿特性变为牛顿特性，使含砂稠油中砂粒通过滤纸分离出来并且滤纸上残留稠油减少，同时在进出口有压差，加速含砂稠油分离速度，最后对于滤纸进行烘干称重，滤纸重量净增量即为该规格滤纸下含砂稠油中含砂重量。
3、本发明可以通过调节恒温水温度和进出口压差，测量在不同温度、不同压差条件下含砂稠油在设备中分离速度；通过对滤纸规格的选择，可以测量出含砂稠油的砂粒粒度分布情况，对于防砂效果好坏提供判断标准。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中分离漏斗、密封塞和滤杯装配的结构示意图。
图3为本发明中分离漏斗的结构示意图。
图4为图3中A处的局部放大示意图。
图中：恒温水浴锅1、压力控制装置2、溢流阀3、分离漏斗4、分离漏斗进气口4.1、顶盖4.2、气动密封圈4.2.1、液动密封圈4.2.2、漏斗主体4.3、带孔层4.3.1、漏斗引流管4.3.2、漏斗过滤外壳4.5、漏斗过流壳孔4.5.1、分离漏斗出水口4.6、真空抽滤机5、电机5.1、空气压缩机5.2、滤杯6、密封塞7、密封塞口7.1、滤纸8、电动水泵9、电动水泵马达9.1、水泵9.2。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已；同时通过说明对本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-3所示：超稠油的油砂分离试验设备，它包括恒温水浴锅1、真空抽滤机5、分离漏斗4、滤杯6和电动水泵9；
所述的分离漏斗引流管4.3.2底端插入到所述的滤杯6中；
所述的恒温水浴锅1的入口端通过管道与所述的分离漏斗4上设置的分离漏斗出水口4.6连接，所述的恒温水浴锅1出口端通过管道与所述的电动水泵9内的水泵9.2上的进口端连接；所述的水泵9.2的出口端通过管道与所述的分离漏斗4上设置的分离漏斗进水口4.7连接，所述的分离漏斗4上设置的分离漏斗进气口4.1通过管道与所述的真空抽滤机5内的空气压缩机5.2上设置的出气端连接，所述的空气压缩机5.2上进气端通过管道与所述的滤杯6上设置的滤杯出气口6.1连接。
所述的分离漏斗4包括顶盖4.2、漏斗过滤外壳4.5和漏斗主体4.3组成，所述的漏斗主体4.3位于所述的漏斗过滤外壳4.5内，所述的漏斗主体4.3的下部漏斗引流管4.3.2过盈嵌套在所述的漏斗过滤外壳4.5中并伸入到所述的滤杯6中；在所述的漏斗主体6上端盖有顶盖4.2。
在所述的顶盖4.2上设置有压力控制装置2和溢流阀3，在所述的顶盖4.2上的一侧开有分离漏斗进气口4.1；在所述的漏斗过滤外壳4.5的一侧开有分离漏斗进水口4.7；在所述的漏斗过滤外壳4.5的下部一侧开有分离漏斗出水口4.6。
在所述的漏斗主体4.3内横向设置有带孔层4.3.1，在所述的带孔层4.3.1上铺设有滤纸8；在所述的滤杯6的杯口上塞有密封塞7，在所述的密封塞7上开有密封塞口7.1，在所述的漏斗过流壳4.5的底部中间开有与所述的密封塞口7.1同孔径的漏斗过流壳孔4.5.1，所述的漏斗主体4.3下部设置的漏斗引流管4.3.2依次穿过所述的密封塞口7.1和所述的漏斗过流壳孔4.5.1并伸入到所述的滤杯6内部。
在所述的漏斗主体4.3与所述的顶盖4.2接触面的内表面套有气动密封圈4.2.1并通过螺钉紧固，在所述的漏斗主体4.3与所述的漏斗过滤外壳4.5接触面的外表面套有液动密封圈4.2.2并通过螺钉紧固。
所述的电动水泵9包括电动水泵马达9.1和水泵9.2，所述的电动水泵马达9.1与所述的水泵9.2中间通过联轴器连接。
所述的真空抽滤机5包括电机5.1和空气压缩机5.2，所述的电机5.1与所述的空气压缩机5.2中间通过联轴器连接。
本发明稠油的油砂分离设备分离过程如下：电动水泵9进口端连接恒温水浴锅1，出口端连接分离漏斗4的上部入口，分离漏斗4另一侧下部出口连接恒温水浴锅1入口；分离漏斗4中装有带分离的含砂稠油或超稠油，电动水泵9驱动恒温水浴锅1中恒温水从漏斗过流外壳4.5上部入口流入，并经过漏斗过流外壳4.5另一侧下部出口最终流回恒温水浴锅1中，以此来给盛在漏斗主体4.3中待分离的含砂稠油或超稠油加热，稠油和超稠油黏度对于温度升高黏度下降幅度大，能促使稠油和超稠油的油砂分离；恒温水浴锅1可以根据需要调节相应温度，可以对不同温度情况下稠油和超稠油的油砂分离情况，并进行试验研究。
密封塞7中部嵌有分离漏斗4下部的漏斗引流管4.3.2，外层嵌入滤杯6中，真空抽滤机5进口端连接滤杯6侧边出气口6.1，出口端连接分离漏斗4上部进气口；真空抽滤机5在滤杯6和分离漏斗4盛有待分离含砂稠油或超稠油腔中形成负压和正压，在压力的驱动下待分离的含砂稠油或超稠油能更加顺畅的进行分离。
如图2所示：分离漏斗4上的顶盖4.2设有溢流阀3和压力控制装置2；压力控制装置2用于监控和采集分离漏斗4盛有待分离含砂稠油或超稠油腔中气压大小，溢流阀3对分离漏斗4气压进行控制和调节。
如图2所示：滤纸8放置固定在分离漏斗4带孔平面上；通过选用不同规格的滤纸8，可分析含砂稠油或超稠油中不同粒度水平砂粒的含砂量。
本发明的分离过程如下所示：①、测量原油体积；取出的原油放在量杯中，待静止后测量体积，依次重复测出所有油样的体积。
②、过滤原油；含砂稠油分离前，预先根据稠油黏温特性选定加入温度，确定合适进出口压差和滤纸8规格；将选定滤纸8放置在分离漏斗4带孔平面上，根据选定温度调节恒温水浴锅1中恒温水温度，根据选定进出口压差设置节流阀3开启条件，同时在分离漏斗4中盛入带分离稠油；待温水浴锅1中恒温水温度达到指定温度打开电动水泵9驱动恒温水在分离漏斗4和恒温水浴锅1中循环，待含砂稠油开始从分离漏斗4中分离时，打开真空抽滤机5，迫使分离更加畅通，同时观察压力控制装置2。
③、干燥过滤后的油砂；原油过滤后，原油中的砂和粘土会留在滤纸或筛网8上，取出筛网或滤纸8，标上标签放在鼓风干燥机中干燥。干燥箱内部温度设置为80℃，同时打开鼓风开关往干燥箱中鼓风，加快干燥，每次干燥油样的时间大约为4小时。
④、称量干燥后的油砂；称量干燥后的筛网，并照相记录。由于原油中含砂量较少，故测量使用高精度的电子秤，使用的电子称精度为0.001g，能满足试验的精度范围。
⑤、粒径测试及试验数据记录和分析；取出过滤后的砂样进行清洗称量，并利用激光粒度测试仪测试粒径，记录数据并对数据进行初步统计分析。
本发明可以选定不同加热温度，不同进出口压差，不同滤纸规格对含砂稠油进行分离试验；通过激光粒度分析可以得出含稠油中砂粒粒度的分布。
上述未详细说明的部分均为现有技术。
Claims (8)
1.稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：它包括恒温水浴锅(1)、真空抽滤机(5)、分离漏斗(4)、滤杯(6)和电动水泵(9)；
所述的分离漏斗(4)底端插入到所述的滤杯(6)中；
所述的恒温水浴锅(1)的入口端通过管道与所述的分离漏斗(4)上设置的分离漏斗出水口(4.6)连接，所述的恒温水浴锅(1)出口端通过管道与所述的电动水泵(9)内的水泵(9.2)上的进口端连接；所述的水泵(9.2)的出口端通过管道与所述的分离漏斗(4)上设置的分离漏斗进水口(4.7)连接，所述的分离漏斗(4)上设置的分离漏斗进气口(4.1)通过管道与所述的真空抽滤机(5)内的空气压缩机(5.2)上设置的出气端连接，所述的空气压缩机(5.2)上进气端通过管道与所述的滤杯(6)上设置的滤杯出气口(6.1)连接。
2.根据权利要求1所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：所述的分离漏斗(4)包括顶盖(4.2)、漏斗过滤外壳(4.5)和漏斗主体(4.3)组成，所述的漏斗主体(4.3)位于所述的漏斗过滤外壳(4.5)内，所述的漏斗主体(4.3)的下部漏斗引流管(4.3.2)过盈嵌套在所述的漏斗过滤外壳(4.5)中并伸入到所述的滤杯(6)中；在所述的漏斗主体(6)上端盖有顶盖(4.2)。
3.根据权利要求2所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：在所述的顶盖(4.2)上设置有压力控制装置(2)和溢流阀(3)，在所述的顶盖(4.2)上的一侧开有分离漏斗进气口(4.1)；在所述的漏斗过滤外壳(4.5)的一侧开有分离漏斗进水口(4.7)；在所述的漏斗过滤外壳(4.5)的另一侧下部开有分离漏斗出水口(4.6)。
4.根据权利要求2或3所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：在所述的漏斗主体(4.3)内横向设置有带孔层(4.3.1)，在所述的带孔层(4.3.1)上铺设有滤纸(8)；在所述的滤杯(6)的杯口上塞有密封塞(7)，在所述的密封塞(7)上开有密封塞口(7.1)，在所述的漏斗过流壳(4.5)的底部中间开有与所述的密封塞口(7.1)同孔径的漏斗过流壳孔(4.5.1)，所述的漏斗主体(4.3)下部设置的漏斗引流管(4.3.2)依次穿过所述的密封塞口(7.1)和所述的漏斗过流壳孔(4.5.1)并伸入到所述的滤杯(6)内部。
5.根据权利要求2所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：在所述的漏斗主体(4.3)与所述的顶盖(4.2)接触面的内表面套有气动密封圈(4.2.1)并通过螺钉紧固，在所述的漏斗主体(4.3)与所述的漏斗过滤外壳(4.5)接触面的外表面套有液动密封圈(4.2.2)并通过螺钉紧固。
6.根据权利要求1所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：所述的电动水泵(9)包括电动水泵马达(9.1)和水泵(9.2)，所述的电动水泵马达(9.1)与所述的水泵(9.2)中间通过联轴器连接。
7.根据权利要求1所述的稠油的油砂分离试验设备，其特征在于：所述的真空抽滤机(5)包括电机(5.1)和空气压缩机(5.2)，所述的电机(5.1)与所述的空气压缩机(5.2)中间通过联轴器连接。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的稠油的油砂分离试验设备的分离方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、测量原油体积：取出的原油放在量杯中，待静止后测量体积，依次重复测出所有油样的体积；
②、过滤原油：含砂稠油分离前，预先根据稠油黏温特性选定加入温度，确定合适进出口压差和滤纸(8)规格；将选定滤纸(8)放置在分离漏斗(4)带孔平面上，根据选定温度调节恒温水浴锅(1)中恒温水温度，根据选定进出口压差设置节流阀(3)开启条件，同时在分离漏斗(4)中盛入带分离稠油；待温水浴锅(1)中恒温水温度达到指定温度打开电动水泵(9)驱动恒温水在分离漏斗(4)和恒温水浴锅(1)中循环，待含砂稠油开始从分离漏斗(4)中分离时，打开真空抽滤机(5)，迫使分离更加畅通，同时观察压力控制装置(2)；
③、干燥过滤后的油砂：原油过滤后，原油中的砂和粘土会留在滤纸或筛网(8)上，取出筛网或滤纸(8)，标上标签放在鼓风干燥机中干燥。干燥箱内部温度设置为80℃，同时打开鼓风开关往干燥箱中鼓风，加快干燥，每次干燥油样的时间大约为4小时；
④、称量干燥后的油砂：称量干燥后的筛网，并照相记录。由于原油中含砂量较少，故测量使用高精度的电子秤，使用的电子称精度为0.001g，能满足试验的精度范围；
⑤、粒径测试及试验数据记录和分析：取出过滤后的砂样进行清洗称量，并利用激光粒度测试仪测试粒径，记录数据并对数据进行初步统计分析。
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