CN107238463A - 一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，它包括高压泵、地面原油交换器、气体中间交换器、多级管和气液分离装置，阀门C和阀门D均与多级管底部连接，阀门A和阀门B均与高压泵连接；多级管的顶部连接有集油气装置，集油气装置的外侧连接有压力计，集油气装置的顶端顺次连接有阀门E和气相色谱仪，集油气装置的顶端还顺次连接有阀门F和旋转滴界面张力测定仪；它还公开了测试方法。本发明的有益效果是：通过模拟气体与原油的多级混相接触，得到气体与原油的最小混相压力，能模拟注入气体与地下原油多级接触的真实过程，方便拆卸，清洗方便，操作简单。

Description

一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置及方法
技术领域
本发明涉及测试气体多级接触后最小混相压力的技术领域，特别是一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置及方法。
背景技术
最小混相压力有两种定义法。理论上定义为: 最小混相压力是指在油层温度下，注入气体与原油达到多级接触混相的最小限度压力; 在实验方法上，Stalkup定义为: 通过一系列的驱替实验所获得的最终采收率曲线，曲线的拐点所对应的压力就是最小混相压力；Einck等定义为: 在注入气油比为7200(m3/m3) 情况下，增大压力，采收率达到80%时所对应的压力就是最小混相压力。
气驱的最小混相压力是指在油层温度下，排驱气体与原油在多级接触过程中达到完全混相的最小临界压力。它是确定原油与排驱气体能否达到完全混相的一个非常重要的参数，它对于进行混相驱替设计与混相预测具有很重要的指导意义。它也主要是针对能进行多次接触混相驱而言的，对一次接触混相驱没多大意义。
最小混相压力的确定方法主要有实验室确定和理论计算两种。实验室测定方法可分为细管实验法、升泡仪法、蒸汽密度测定法和界面张力消失法。理论计算法则可以分为经验公式预测及图版法、多次接触法、数值模拟法、状态方程计算和新发展起来的系线分析计算法。
细管实验法是最可靠、最经典的实验确定方法，但它用时最长，消耗很大。升泡仪法确定最小混相压力，这种方法的特点是测定周期短，人为因素影响严重，结果可靠性有待验证，对温度低于49℃时准确性不高。蒸汽密度法测定最小混相压力，它是一种动态试验方法，它直接测定注入的富气相的密度与压力的关系，利用气与油的溶解特性来确定气与原油混相的最小混相压力，筛选油样和气样组分可重复性不强，人为因素影响严重。界面张力消失法，它建立的基础是：在油藏温度条件下，用气体驱替原油时，当两种流体达到混相，两相变成单相时，界面张力减小为0，则此时对应的压力即为最小混相压力；但受人为因素影响严重，应用有限。
经验关系及图版法简单方便快速结果粗略，只用于初步预测；多次接触法对组分很少的简单使用，对多组分系统误差大；数值模拟法结果可靠需要实验做基础，耗时长；系线分析法应用面广，但结果可靠依赖流体组分性质。
最小混相压力就是界面张力变为0时的压力，也是注入气和油相互混相时的最小压力。可以用测定界面张力的方法来计算混相压力。利用界面张力测试仪测定不同气体组分和不同压力条件下的界面张力，并且外推使界面张力为0时对应的压力即为最小混相压力。
现在很多观点认为气体与原油进行混相，测试最小混相压力时，都只是测试了该气体是否与原油在某一个压力时，达到混相，而忽略了实际最小混相压力是由气体和原油中抽提出来的轻烃组成混合物，该混合物与原油的最小混相压力。
申请号为ZL 201210289799.1公布了多管式最小混相压力测量方法及装置。多根细管并联连接，同时对每根细管进行饱和油处理，依次测得在不同压力条件下的采收率，并且拟合压力与采收率关系曲线，根据曲线拐点得到最小混相压力值，该方法原油用量较大。气体用量较大，容易堵塞管线和渗漏，测试周期长。
申请号为201410098384的发明申请公开了一种应用CT扫描来测量油气最小混相压力的装置与方法，该方法采用CT扫描获得在不同注气压力下油气混合物的CT图像，通过处理后分别得到油相和气相随压力变化的密度值，确定油与气密度差值曲线与压力轴的交点，从而得到油气的最小混相压力。采用的X射线具有辐射，因此对实验操作人员的防护要求较高，且设备较昂贵。
申请号为201510850339.5的发明申请公开了CO2驱最小混相压力测定方法与专用装置，该装置基于在CO2和原油混相过程中，随着CO2压力的增加，抽提原油的轻质组分的作用不断增强，达到最小混相压力后，轻质组分含量增幅减小的现象，通过曲线拟合确定CO2驱最小混相压力。实际注气开发过程中，CO2与新油不断接触，该测定装置原油在接触后变成老油，CO2不断与老油接触，不能更好的模拟到地下注气达到混相过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种通过模拟气体与原油的多级混相接触，得到气体与原油的最小混相压力，能模拟注入气体与地下原油多级接触的真实过程，方便拆卸、清洗方便、操作简单的测试气体多级接触后最小混相压力的装置及方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，它包括高压泵、地面原油交换器、气体中间交换器、多级管和气液分离装置，所述的地面原油交换器上、下端分别连接有阀门C和阀门A，气体中间交换器上、下端分别连接有阀门D和阀门B，阀门C和阀门D均与多级管底部连接，阀门A和阀门B均与高压泵连接；所述的多级管的顶部连接有集油气装置，集油气装置的外侧连接有压力计，集油气装置的顶端顺次连接有阀门E和气相色谱仪，集油气装置的顶端还顺次连接有阀门F和旋转滴界面张力测定仪，集油气装置的底端与气液分离装置的入口端之间顺次连接有阀门G和回压调节阀，气液分离装置的入口端还连接有气体计量装置；所述的多级管的外部设置有恒温装置。
所述的多级管由多根短管可拆卸串联构成，且多级管由耐高温耐高压材料制成。
所述的多级管内填装有筛网。
所述的多级管内填装有螺旋隔板。
所述的多级管内填装有细砂。
所述的多级管内填装有玻璃珠。
所述的集油气装置能确保上部为多级接触后的气体，多余的油从其下部排出。
所述的装置测试气体多级接触后最小混相压力的方法，它包括以下步骤：
S1、设定高压泵压力，打开阀门A，可以通过观察高压泵上的压力表，将地面原油交换器的压力上升到模拟地层的压力，设定恒温装置的温度，并设定回压调节阀压力；通过高压泵将原油注入到多级管中，原油顺次经集油气装置、阀门G、回压调节阀进入到气液分离装置中，当观察到气液分离装置内出现油滴时，关闭阀门G；
S2、当压力稳定时，停止注入原油，关闭阀门C和阀门A；设定高压泵的压力，并打开阀门B；升高气体中间交换器的压力后，设定回压调节阀压力，打开阀门D，通过高压泵将气体注入到多级管中，由于气体的注入，气体与多级管中的原油进行多级接触，即气体跟原油之间进行相互传质作用，由于驱替以及重力分异等，气体继续上升继续与多级管中的新油进行抽提作用，其中一部分原油会被排驱到位于多级管顶端的集油气装置内，打开阀门G并继续注入气体，经过多级接触后的气体会逐渐集中在集油气装置顶端，而另一部分部分接触后的油则通过位于集油气装置底端的管线排入气液分离装置内；
S3、打开阀门F，多级接触后的气体进入到旋转滴界面张力测定仪中，旋转滴界面张力测定仪测定多级接触后的气体混合物与原油的界面张力；打开阀门E，多级接触后的气体进入到气相色谱仪中，气相色谱仪分析多级接触后的气体的组分。
本发明具有以下优点：（1）本发明能够更好的模拟到地层中气体与原油多级接触情况，通过多级管里的充填装置，增加接触次数。更好的模拟了地下注气混相驱的过程，旋转滴界面张力测定仪同时测试界面张力，测试界面张力是判断是否混相最重要的依据。（2）本发明，结构简单、测试效率高、能够适合在实验室测定气体与原油的最小混相压力，还能准确得到相关最小混相压力的结果。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为多级管内填装筛网的结构示意图；
图3 为多级管内填装螺旋隔板的结构示意图；
图4 为多级管内填装细砂的结构示意图；
图5 为多级管内填装玻璃珠的结构示意图；
图中，1-高压泵，2-地面原油交换器，3-气体中间交换器， 5-阀门A，6-阀门B，7-阀门C，8-阀门D，9-多级管，10-压力计，11-集油气装置，12-气相色谱仪，13-阀门E，14-阀门F，15-旋转滴界面张力测定仪，16-阀门G，17-回压调节阀，18-气体计量装置，19-气液分离装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：
如图1所示，一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，它包括高压泵1、地面原油交换器2、气体中间交换器3、多级管9和气液分离装置19，所述的地面原油交换器2上、下端分别连接有阀门C7和阀门A5，气体中间交换器3上、下端分别连接有阀门D8和阀门B6，阀门C7和阀门D8均与多级管9底部连接，阀门A5和阀门B6均与高压泵1连接；所述的多级管9的顶部连接有集油气装置11，集油气装置11的外侧连接有压力计10，集油气装置11的顶端顺次连接有阀门E13和气相色谱仪12，集油气装置11的顶端还顺次连接有阀门F14和旋转滴界面张力测定仪15，旋转滴界面张力测定仪15能够测试出很小的界面张力，集油气装置11的底端与气液分离装置19的入口端之间顺次连接有阀门G16和回压调节阀17，气液分离装置19的入口端还连接有气体计量装置18；所述的多级管9的外部设置有恒温装置。所述的集油气装置11能确保上部为多级接触后的气体，多余的油从其下部排出。
所述的多级管9由多根短管可拆卸串联构成，且多级管9由耐高温耐高压材料制成。所述的多级管9内填装有筛网，如图2所示；所述的多级管9内填装有螺旋隔板，如图3所示；所述的多级管9内填装有细砂，如图4所示；所述的多级管9内填装有玻璃珠，如图5所示。这些结构可以有效增加气体与原油的接触次数，更容易达到混相。
本发明的工作过程如下：
S1、设定高压泵1压力，打开阀门A5，可以通过观察高压泵1上的压力表，将地面原油交换器2的压力上升到模拟地层的压力，设定恒温装置的温度，并设定回压调节器17压力，以防止打开阀门C7时出现压差过大的现象。通过高压泵1将原油注入到多级管9中，原油顺次经集油气装置11、阀门G16、回压调节阀17进入到气液分离装置19中，当观察到气液分离装置19内出现油滴时，关闭阀门G16；
S2、当压力稳定时，停止注入原油，关闭阀门C7和阀门A5；设定高压泵1的压力，并打开阀门B6；升高气体中间交换器3的压力后，设定回压调节器17压力，打开阀门D8，通过高压泵1将气体注入到多级管9中，气体为CO2、CH4 、N2 及烟道气中任意一种，由于气体的注入，气体与多级管9中的原油进行多级接触，即气体跟原油之间进行相互传质作用，由于驱替以及重力分异等，气体继续上升继续与多级管中的新油进行抽提作用，其中一部分原油会被排驱到位于多级管9顶端的集油气装置11内，打开阀门G16并继续注入气体，经过多级接触后的气体会逐渐集中在集油气装置11顶端，而另一部分部分接触后的油则通过位于集油气装置11底端的管线排入气液分离装置19内；
S3、打开阀门F14，多级接触后的气体进入到旋转滴界面张力测定仪15中，旋转滴界面张力测定仪15测定多级接触后的气体混合物与原油的界面张力；打开阀门E13，多级接触后的气体可以进入到气相色谱仪12中，气相色谱仪12分析多级接触后的气体的组分。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：它包括高压泵（1）、地面原油交换器（2）、气体中间交换器（3）、多级管（9）和气液分离装置（19），所述的地面原油交换器（2）上、下端分别连接有阀门C（7）和阀门A（5），气体中间交换器（3）上、下端分别连接有阀门D（8）和阀门B（6），阀门C（7）和阀门D（8）均与多级管（9）底部连接，阀门A（5）和阀门B（6）均与高压泵（1）连接；所述的多级管（9）的顶部连接有集油气装置（11），集油气装置（11）的外侧连接有压力计（10），集油气装置（11）的顶端顺次连接有阀门E（13）和气相色谱仪（12），集油气装置（11）的顶端还顺次连接有阀门F（14）和旋转滴界面张力测定仪（15），集油气装置（11）的底端与气液分离装置（19）的入口端之间顺次连接有阀门G（16）和回压调节阀（17），气液分离装置（19）的入口端还连接有气体计量装置（18）；所述的多级管（9）的外部设置有恒温装置。
2.根据权利要求1所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的多级管（9）由多根短管可拆卸串联构成，且多级管（9）由耐高温耐高压材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的多级管（9）内填装有筛网。
4.根据权利要求3所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的多级管（9）内填装有螺旋隔板。
5.根据权利要求3所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的多级管（9）内填装有细砂。
6.根据权利要求3所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的多级管（9）内填装有玻璃珠。
7.根据权利要求1所述的一种测试气体多级接触后最小混相压力的装置，其特征在于：所述的集油气装置（11）能确保上部为多级接触后的气体，多余的油从其下部排出。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的装置测试气体多级接触后最小混相压力的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、设定高压泵（1）压力，打开阀门A（5），可以通过观察高压泵（1）上的压力表，将地面原油交换器（2）的压力上升到模拟地层的压力，设定恒温装置的温度，并设定回压调节阀（17）压力；通过高压泵（1）将原油注入到多级管（9）中，原油顺次经集油气装置（11）、阀门G（16）、回压调节阀（17）进入到气液分离装置（19）中，当观察到气液分离装置（19）内出现油滴时，关闭阀门G（16）；
S2、当压力稳定时，停止注入原油，关闭阀门C（7）和阀门A（5）；设定高压泵（1）的压力，并打开阀门B（6）；升高气体中间交换器（3）的压力后，设定回压调节阀（17）压力，打开阀门D（8），通过高压泵（1）将气体注入到多级管（9）中，由于气体的注入，气体与多级管（9）中的原油进行多级接触，即气体跟原油之间进行相互传质作用，由于驱替以及重力分异等，气体继续上升继续与多级管中的新油进行抽提作用，其中一部分原油会被排驱到位于多级管（9）顶端的集油气装置（11）内，打开阀门G（16）并继续注入气体，经过多级接触后的气体会逐渐集中在集油气装置（11）顶端，而另一部分部分接触后的油则通过位于集油气装置（11）底端的管线排入气液分离装置（19）内；
S3、打开阀门F（14），多级接触后的气体进入到旋转滴界面张力测定仪（15）中，旋转滴界面张力测定仪（15）测定多级接触后的气体混合物与原油的界面张力；打开阀门E（13），多级接触后的气体进入到气相色谱仪（12）中，气相色谱仪（12）分析多级接触后的气体的组分。
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