CN108131121B - 稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法，其稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验领域，该装置包括：油藏模型；产出液调节单元，其包括：用于测量油藏模型内的温度传感器、用于测量油藏模型内的压力传感器、与油藏模型相连通的第一自动调节阀门；油气水分离单元，其包括与自动调节阀门相连通的换热单元、与换热单元相连通的气液分离单元、与气液分离单元相连通的消泡单元；油气水产出收集单元，其包括与气液分离单元相连接的第一收集单元、与消泡单元的液体出口相连接的第二收集单元、与消泡单元的气体出口相连通的气体计量单元，气体计量单元用于对消泡单元流出的气体的质量进行计量。本申请能够大幅提高实验的精确度。

Description

稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法

技术领域

本发明涉及稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验领域，特别涉及一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法。

背景技术

目前稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验中，为了控制生产压力，一般在模拟井下有杆泵抽过程，采用人工调节产出阀或者高温背压阀来控制蒸汽腔的压力。前者操作方式依靠经验，反复调节针阀开度大小的操作劳动强度大、可靠性差，尤其是实验时间超过24小时时，人为因素导致实验失败的风险极大。而后者高温背压阀适用于低粘、单相流体，对于稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验中的产出液(高粘、多相流体)控制效果很差，一般都会观察到高达数MPa的压力波动，甚至管线堵塞。上述这些常规方法都会导致实验的可重复性较低，对于不同因素的敏感性分析研究极为不利。在产出液中水分离计量方面，由于实验中产出液的流量、温度波动大、热焓变化范围广，常规的循环冷水浴方法控制效果不佳，当冷水流量较大、温度较低时会导致产出液中的原油黏度大幅上升，堵塞管线，如此实验可能会被迫终止；而当冷水流量小、温度高时会导致换热不充分，产出液中的水部分以蒸汽的形式产出，难以收集，计量出的产出水量偏低，导致油汽比偏高。总体而言，在现有的方法中均不能确保准确的计量产出水量。产出气分离计量方面，常规的做法是使用汽液分离器分离后对上部分离的流体进行计量，但是产出气体流量、温度是随着实验进行而变化的，不可避免的部分气体会从汽液分离器底部产出，导致计量数据偏低。另外，原油及部分添加剂中含类似表面活性剂，这会导致部分产出气以泡沫的形式从汽液分离器上部产出，也将导致气体产出计量的误差。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法，其能够大幅提高实验的精确度。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其包括：

用于模拟油藏的油藏模型；

产出液调节单元，其包括：用于测量油藏模型内的温度传感器、用于测量油藏模型内的压力传感器、与所述油藏模型相连通的第一自动调节阀门，所述第一自动调节阀门能够根据所述温度传感器和所述压力传感器测得的参数调节阀门打开程度和/或改变阀门运动频率；

油气水分离单元，其包括与所述自动调节阀门相连通的换热单元、与所述换热单元相连通的气液分离单元、与所述气液分离单元相连通的消泡单元，所述气液分离单元用于将气液进行分离，所述消泡单元用于消除所述气液分离单元中流出的气体中的泡沫；

油气水产出收集单元，其包括与所述气液分离单元相连接的第一收集单元、与所述消泡单元的液体出口相连接的第二收集单元、与所述消泡单元的气体出口相连通的气体计量单元，所述气体计量单元用于对所述消泡单元流出的气体的质量进行计量。

在一种优选的实施方式中，所述换热单元包括冷凝器、控制所述冷凝器的冷却介质流量的恒温系统，所述恒温系统能够根据冷凝器产出液的温度调节冷却介质流量以使得冷凝器产出液的温度在预设范围内。

在一种优选的实施方式中，所述预设范围为90度至95度之间。

在一种优选的实施方式中，所述气液分离单元包括气液分离器，所述气液分离器上设置有压力表，所述气液分离器内设置有过滤件，所述过滤件能过滤气体中携带的液体组分。

在一种优选的实施方式中，所述消泡单元包括呈长管状的消泡器、设置在所述消泡器外的温控装置，所述温控装置用于控制消泡器的温度以将泡沫消除。

在一种优选的实施方式中，所述油气水分离单元还包括设置在所述消泡单元和所述气体计量单元之间的气液分离瓶、能与所述气液分离瓶相连通的第三液体收集器。

在一种优选的实施方式中，所述第一收集单元包括：与所述气液分离单元相连接的第一U型液封件、与所述第一U型液封件相连接的第二自动调节阀门、与所述第二自动调节阀门相连接的第一液体收集器、用于测量所述第一U型液封件中流体密度的第一密度传感器，所述第二自动调节阀门根据所述第一密度传感器测得的数据进行开闭。

在一种优选的实施方式中，所述第二收集单元包括：与所述消泡器相连接的第二U型液封件、与所述第二U型液封件相连接的第三自动调节阀门、与所述第三自动调节阀门相连接的第二液体收集器、用于测量所述第二U型液封件中流体密度的第二密度传感器，所述第三自动调节阀门根据所述第二密度传感器测得的数据进行开闭。

在一种优选的实施方式中，所述气体计量单元包括：与所述气液分离瓶相连接的干燥管、与所述干燥管相连接的过滤器、与所述过滤器相连接的热式质量流量计。

一种采用上述任一所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置的控制与计量方法，其包括：

将油藏模型中产出的流体在第一自动调节阀门的控制下输入至所述换热单元中，当所述压力传感器测得的压力超出预设压力范围后，所述第一自动调节阀门提高打开程度和/或提高动作频率；当所述温度传感器测得的温度超出预设温度范围后，所述第一自动调节阀门降低打开程度和/或降低动作频率；

通过换热单元将流体冷却至预设范围内，当流体的温度高于预设范围时，恒温系统增加冷却介质流量和/或增加制冷功率；当流体的温度低于预设范围时，恒温系统降低冷却介质流量和/或降低制冷功率；

通过气液分离单元将所述换热单元排出的流体进行气液分离，分离出的液体通过第一收集单元收集，分离出的气体输出至消泡单元；

通过消泡单元对所述气液分离单元分离出的气体进行泡沫消除，分离出的液体通过第二收集单元收集，分离出的气体输出至气体计量单元；

通过气体计量单元对消泡单元输出的气体进行质量统计。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

针对传统稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验对油气水产出的控制与计量方法不够完善，存在生产压力波动大、实验失败风险高、产出流体计量误差大的问题，在本申请中，通过采用第一自动调节阀门实现了在合理的SUBCOOL水平和稳定的蒸气腔压力下对油藏模型进行开采，大大提升了实验成功率和可重复性。结合反馈控制的恒温系统和冷凝器，实现了对冷凝器产出液稳定控温到合理范围的目的，同时，配合消泡单元的加热消泡技术，从而有效收集了气体中存在的气泡的液体。另外，在后期的液体收集过程中，通过使用U型液封件、自动调节阀门以及密度传感器准确计量产出液中液体的量，有效避免了气体随液体溢出的可能性。通过上述多种方式大幅度提高了整个实验的精确度。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置的系统图；

图2为本发明实施例中背压反馈控制原理图；

图3为不同操作方式下SAGD背压的控制效果图；

图4为本发明实施例中实验过程中温度和压力控制的效果图；

图5为本发明实施例中实验结果中油水气质量的数据图。

以上附图的附图标记：

1、油藏模型；2、温度传感器；3、压力传感器；4、第一自动调节阀门；5、换热单元；51、冷凝器；52、恒温系统；6、气液分离单元；61、气液分离器；62、过滤件；63、阀门；64、压力表；7、消泡单元；71、消泡器；81、第一U型液封件；82、第二自动调节阀门；83、第一液体收集器；84、第一密度传感器；91、第二U型液封件；92、第三自动调节阀门；93、第二液体收集器；94、第二密度传感器；101、干燥管；102、过滤器；103、热式质量流量计；11、气液分离瓶；12、第三液体收集器；13、天平；14、色谱仪；15、通风橱。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统是我稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验对油气水产出的控制与计量不够完善，存在生产压力波动大、实验失败风险高、产出流体计量误差大的问题，为了能够大幅提高实验的精确度，在本申请中提出了一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，图1为本发明实施例中稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置的系统图，如图1所示，本申请中的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置可以包括：用于模拟油藏的油藏模型1；产出液调节单元，其包括：用于测量油藏模型1内的温度传感器2、用于测量油藏模型1内的压力传感器3、与油藏模型1相连通的第一自动调节阀门4，第一自动调节阀门4能够根据温度传感器2和压力传感器3测得的参数调节阀门打开程度和/或改变阀门运动频率；油气水分离单元，其包括与自动调节阀门相连通的换热单元5、与换热单元5相连通的气液分离单元6、与气液分离单元6相连通的消泡单元7，气液分离单元6用于将气液进行分离，消泡单元7用于消除气液分离单元6中流出的气体中的泡沫；油气水产出收集单元，其包括与气液分离单元6相连接的第一收集单元、与消泡单元7的液体出口相连接的第二收集单元、与消泡单元7的气体出口相连通的气体计量单元，气体计量单元用于对消泡单元7流出的气体的质量进行计量。

如图1所示，油藏模型1用于模拟油藏，其能够产出高温流体，该流体的温度通常在80度至300度之间，产出流体一般为油水气的复杂混合多相流体。油藏模型1可以采用SAGD采油技术进行开发。为保证油藏模型1中SAGD蒸汽腔的成功发育，必须维持蒸汽腔的压力恒定，这需要通过调节油藏模型1油水气产出压力(或者称为生产压力)实现。为了满足SAGD实验的特殊需要，在稠油开采实验中加入了产出液调节单元，该产出液调节单元包括：用于测量油藏模型1内的温度传感器2、用于测量油藏模型1内的压力传感器3、与油藏模型1相连通的第一自动调节阀门4，第一自动调节阀门4能够根据温度传感器2和压力传感器3测得的参数调节阀门打开程度和/或改变阀门运动频率。压力传感器3可以设置在油藏模型1的产出管线上。产出液调节单元实时采集油藏模型1中井间温度传感器2和产出管线上压力传感器3的数据，图2为本发明实施例中背压反馈控制原理图，如图2所示，通过特定的反馈控制算法，基于压力传感器3的压力和温度传感器2的温度将动作指令发送给第一自动调节阀门4控制第一自动调节阀门4的阀门开度和阀门动作频率，从而使得油藏模型1内达到产出液调节单元设定的合理的温度和压力范围调节目标。当压力传感器3实时测得的压力参数超过预设压力范围后，系统会控制第一自动调节阀门4，通过调节阀门的打开程度和/或改变阀门动作频率两个措施调节产出液流量。更确切的讲，当压力超出预设压力范围后，增加第一自动调节阀门4的开度和动作频率，以提高产出液流量，降低油藏模型1中蒸汽腔内部压力。当系统检测到油藏模型1中井间温度上升，降低第一自动调节阀门4的开度和动作频率，以减少产出液流量，稳定井间液面。

如图1所示，油气水分离单元可以包括与自动调节阀门相连通的换热单元5、与换热单元5相连通的气液分离单元6、与气液分离单元6相连通的消泡单元7，气液分离单元6用于将气液进行分离，消泡单元7用于消除气液分离单元6中流出的气体中的泡沫。其中，换热单元5可以包括冷凝器51、控制冷凝器51的冷却介质流量的恒温系统52，恒温系统52能够根据冷凝器51产出液的温度调节冷却介质流量以使得冷凝器51产出液的温度在预设范围内。为方便油气水的分离，需要对SAGD高温产出液进行换热降温，从而将其中的水相转变为液相。结合SAGD泄油理论和现场生产油汽比数据，使用比例模化理论，估算出产出液的流量和热焓范围，根据产出速率和换热功率，设计冷凝器51中冷凝管的换热面积和恒温系统52的换热功率。当SAGD高温产出液流过冷凝管时，使用恒温系统52对产出液温度进行控制。对于稠油实验，控制冷凝器51产出液的温度为90度至95℃之间，达到既能将产出液温度降低，大部分水以热水的形式被收集到，同时又避免过度冷却，产出液中稠油黏度大幅上升而堵塞管线流程。恒温系统52包括在冷凝器51的出口端设置的温度采集件，温度采集件能将完成冷却后的产出液的温度实时反馈给恒温系统52。当产出液流体的温度高于预设范围时，恒温系统52会增加冷却介质的流量和/或制冷功率。反之，当产出液流体的温度低于预设范围时，恒温系统52降低冷却介质流量和/或降低制冷功率，甚至可能转为加热。以上过程均可以为反馈控制，如此便于实验过程中精度的提高，使得换热单元5的效果达到理想目标。

如图1所示，气液分离单元6可以包括气液分离器61，气液分离器61上设置有压力表64，气液分离器61内设置有过滤件62，过滤件62能过滤气体中携带的液体组分。该气液分离单元6用于对冷却后的产出液流体进行分离，分离出油水混合物和产出气体。依靠产出液密度的差异，产出气体从气液分离器61的上端流出，绝大部分的油水混合物从气液分离器61下部排除，从而排至油气水产出收集单元中的第一收集单元。气液分离器61中可以设置有过滤件62，过滤件62可以是能够透过气体的薄膜，其可以设置在气液分离器61的进口和气体出口之间，其用于过滤除去气体中携带的轻质液体组分。为了防止气液分离器61内压力过大，在气液分离器61上设置了压力表64，在气液分离器61的气体出口处设置了阀门63，根据气液分离器61内压力大小从而调节气体出口处阀门63开度的大小。

如图1所示，消泡单元7与气液分离单元6中的阀门63相连接，其可以包括呈长管状的消泡器71、设置在消泡器71外的温控装置，温控装置用于控制消泡器71的温度以将泡沫消除。经过气液分离器61流出的气体夹带着大量的泡沫，实际上是少量液体(原油中类似表面活性剂的成分)以液膜的形式被泡沫携带到流程中部。消泡器71的主要功能是将泡沫消泡，实现气液分离，并对液体进行回收计量。在一种实施方式中，消泡器71可以呈一长管状，在消泡器71的外壁上设置了温控装置，通过控制温度，增加了泡沫的不稳定性，从而将泡沫消除。

如图1所示，油气水分离单元还可以包括设置在消泡单元7和气体计量单元之间的气液分离瓶11、能与气液分离瓶11相连通的第三液体收集器12。为了确保油水气的充分分离，在消泡器71下游设置了一个透明的气液分离瓶11，气液分离瓶11中可以冲有部分液体，气体从透明玻璃瓶中经过，对气体中含有的微量油水进行再分离，而透明的玻璃瓶可以对分离的效果进行直观的判断。

如图1所示，油气水产出收集单元可以包括与气液分离单元6相连接的第一收集单元、与消泡单元7的液体出口相连接的第二收集单元、与消泡单元7的气体出口相连通的气体计量单元，气体计量单元用于对消泡单元7流出的气体的质量进行计量。第一收集单元可以包括：与气液分离单元6下端的液体出口相连接的第一U型液封件81、与第一U型液封件81相连接的第二自动调节阀门82、与第二自动调节阀门82相连接的第一液体收集器83、用于测量第一U型液封件81中流体密度的第一密度传感器84，第二自动调节阀门82根据第一密度传感器84测得的数据进行开闭。第一U型液封件81可以避免当气体产出量过大时，气体会从气液分离器61底部的液体出口流出，进而导致这部分气体无法有效收集和计量，对实验精度造成较大的误差。为了保证第一U型液封充分发挥作用，在第一U型液封件81的凹部位置设置了第一密度传感器84，当第一U型液封件81中有气体流过时，密度会有较大幅度的降低，第一密度传感器84与第二自动调节阀门82相连接，第二自动调节阀门82接收到第一密度传感器84的信号后会关闭阀门。通过上述结构起到了对气体的封闭作用，能够保证无气体从第一U型液封件81中逃窜入第一液体收集器83。为了便于对第一液体收集器83中收集的液体进行称量，在第一液体收集器83下可以设置有天平13。

如图1所示，第二收集单元可以包括：与消泡器71的下端相连接的第二U型液封件91、与第二U型液封件91相连接的第三自动调节阀门92、与第三自动调节阀门92相连接的第二液体收集器93、用于测量第二U型液封件91中流体密度的第二密度传感器94，第三自动调节阀门92根据第二密度传感器94测得的数据进行开闭。同样的，在消泡器71底部也需要控制气体的不合理逃逸，当第二U型液封件91中有气体流过时，密度会有较大幅度的降低，第二密度传感器94与第三自动调节阀门92相连接，第三自动调节阀门92接收到第二密度传感器94的信号后会关闭阀门。通过上述结构起到了对气体的封闭作用，能够保证无气体从第二U型液封件91中逃窜入第二液体收集器93。为了便于对第二液体收集器93中收集的液体进行称量，在第二液体收集器93下可以设置有天平13。

如图1所示，气体计量单元可以包括：与气液分离瓶11相连接的干燥管101、与干燥管101相连接的过滤器102、与过滤器102相连接的热式质量流量计103。热式质量流量计103用于对采出气体质量的统计，由于气体中存在的微量液体可能会损坏热式质量流量计103的内部结构，所以需要在热式质量流量计103前设置干燥管101和过滤器102。干燥管101可以并联设置多个，每一个干燥管101的前后可以设置有开关阀，如此，当一个干燥管101失效后，可以方便的切换至另一个干燥管101进行干燥。为确保实验的安全性，在热式质量流量计103的排气口，可以连接有尾气处理系统，进而对热式质量流量计103排出的气体进行处理。在热式质量流量计103的排气口还可以连接色谱仪14，从而可以导出一部分气体进行色谱分析，其它气体可以通过通风橱15排放至室外。

本申请中稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置的控制与计量装置的控制与计量方法可以包括以下步骤：

S101：将油藏模型1中产出的流体在第一自动调节阀门4的控制下输入至换热单元5中，当压力传感器3测得的压力超出预设压力范围后，第一自动调节阀门4提高打开程度和/或提高动作频率；当温度传感器2测得的温度超出预设温度范围后，第一自动调节阀门4降低打开程度和/或降低动作频率.

S102：通过换热单元5将流体冷却至预设范围内，当流体的温度高于预设范围时，恒温系统52增加冷却介质流量和/或增加制冷功率；当流体的温度低于预设范围时，恒温系统52降低冷却介质流量和/或降低制冷功率。

在本步骤中，预设范围可以为90度至95度之间。

S103：通过气液分离单元6将换热单元5排出的流体进行气液分离，分离出的液体通过第一收集单元收集，分离出的气体输出至消泡单元7。

在本步骤中，通过第一收集单元中的第一液体收集器83对气液分离器61下端排出的液体进行收集。当第一密度传感器84检测到第一U型液封件81内流过的流体密度出现大幅降低时，第一密度传感器84会向第二自动调节阀门82发送信号，第二自动调节阀门82接收该信号后会关闭阀门，以避免气体从第一U型液封件81中逃窜入第一液体收集器83中，进而影响实验精度。

S104：通过消泡单元7对气液分离单元6分离出的气体进行泡沫消除，分离出的液体通过第二收集单元收集，分离出的气体输出至气体计量单元。

在本步骤中，通过第二收集单元中的第二液体收集器93对消泡器71下端排出的液体进行收集。同理，当第二密度传感器94检测到第二U型液封件91内流过的流体密度出现大幅降低时，第二密度传感器94会向第三自动调节阀门92发送信号，第三自动调节阀门92接收该信号后会关闭阀门，以避免气体从第二U型液封件91中逃窜入第二液体收集器93中，进而影响实验精度。

S105：通过气体计量单元对消泡单元7输出的气体进行质量统计。

在本步骤中，可以先通过气液分离瓶11将消泡器71排出的气体中微量的油水进行再次分离。气体中油水会被分离在气液分离瓶11中，而气体则从气液分离瓶11中排出。通过与气液分离瓶11相连通的第三液体收集器12对油水进行收集，在第三液体收集器12下方可以设置有天平13，从而称量其中分离出的油水的质量。自气液分离瓶11的排出的气体可以依次通过干燥器和过滤器102，再进入气体计量单元中的热式质量流量计103对气体进行质量统计。当然，还可以将热式质量流量计103排出的部分气体通入至色谱仪14进行色谱分析，其它气体则可以通过通风橱15排放至室外或排至尾气处理系统中进行处理。

下面为本申请中的一实施例：实验条件如下，油藏模型1的大小为100*25*10cm，油藏模型1中双水平井间距为5cm，实验原油粘度为50℃下150000mPa·s，原油密度为0.98g/cm³，油藏模型1中填充20-80目的石英砂，堆填孔隙度为34％，初始含油饱和度95％，渗透率约为120darcy，实验温度为250℃，压力为4MPa，注蒸汽流量为25mL/min至37.5mL/min，伴注气体为N₂，设计注气浓度的摩尔分数为1％。

稠油开采实验中的油水气产出控制与计量的操作过程如下：实验模型填砂、饱和水、饱和油后，静置老化一段时间后开始实验。首先在油藏模型1中建立注采井间的联通，接着向油藏模型1中注入实验方案设计压力和温度下的水蒸气，然后打开智能阀门和密闭恒温系统52，开始进行连续的稠油注蒸汽SAGD实验。第一自动调节阀门4会根据温度传感器2和管线上的压力传感器3进行实时调节。通过控制第一自动调节阀门4的开度和动作频率来稳定subcool和油藏模型1中的汽腔压力，subcool是指生产井井底流压对应的饱和蒸汽温度和流体实际温度的差值。图3为不同操作方式下SAGD背压的控制效果图，如图3所示，第一自动调节阀门4与手动控制针阀相比，大幅度提高了油藏模型1中的汽腔压力的稳定性。图4为本发明实施例中实验过程中温度和压力控制的效果图，如图4所示，将温度传感器2与压力传感器3所得数据绘制成图，从图中能够直观看出，温度和压力一直在一个相对稳定的状态下进行轻微的波动，如此有助于实现油藏模型1在合理的subcool水平和稳定的蒸气腔压力下进行开采。被开采出来的流体经过换热单元5的换热后进入气液分离单元6，在经过换热单元5时，恒温系统52能够根据冷凝器51产出液的温度调节冷却介质流量以使得冷凝器51产出液的温度在预设范围内。当产出液进入气液分离单元6后，气液分离器61上设置有压力表64，根据气液分离器61内压力大小，调节气液分离器61的气体出口处阀门开度的大小。气液分离器61产出的液体流经第一U型液封件81和第二自动调节阀门82后进入第一液体收集器83中，使用天平13称量第一液体收集器83中液体的质量为m1。从气液分离器61的气体出口流出的气体流入消泡单元7中消除泡沫，消泡单元7中收集到的液体流经第二U型液封件91和第三自动调节阀门92后进入第二液体收集器93中，使用天平13称量第二液体收集器93中液体的质量为m2。从消泡单元7中的排出的气体导入一气液分离瓶11中，进行最后一次液体的收集并确认气体中几乎不含液体。气液分离瓶11中收集到的液体称量的质量为m3。气液分离瓶11排出的气体最后要经过干燥管101和过滤器102，并使用热式质量流量计103计算收集到的气体的质量为m4。在热式质量流量计103之后导出一部分气体进行色谱分析，尾气流则经通风橱15排放到室外。实验进行24小时，将同一时间段内收集到的m1、m2、m3混合称重，然后加热后离心分离，分别得到油和水的质量，产出气体的质量为m4，将上述所得数据进行统计，如图5所示，图5为本发明实施例中实验结果中油水气质量的数据图。

针对传统稠油注蒸汽SAGD开采物理模拟实验对油气水产出的控制与计量方法不够完善，存在生产压力波动大、实验失败风险高、产出流体计量误差大的问题，在本申请中，通过采用第一自动调节阀门4实现了在合理的SUBCOOL水平和稳定的蒸气腔压力下对油藏模型1进行开采，大大提升了实验成功率和可重复性。结合反馈控制的恒温系统52和冷凝器51，实现了对冷凝器51产出液稳定控温到合理范围的目的，同时，配合消泡单元7的加热消泡技术，从而有效收集了气体中存在的气泡的液体。另外，在后期的液体收集过程中，通过使用U型液封件、自动调节阀门以及密度传感器准确计量产出液中液体的量，有效避免了气体随液体溢出的可能性。通过上述多种方式大幅度提高了整个实验的精确度。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，其包括：

用于模拟油藏的油藏模型；

产出液调节单元，其包括：用于测量油藏模型内的温度传感器、用于测量油藏模型内的压力传感器、与所述油藏模型相连通的第一自动调节阀门，所述第一自动调节阀门能够根据所述温度传感器和所述压力传感器测得的参数调节阀门打开程度和/或改变阀门运动频率；

油气水分离单元，其包括与所述自动调节阀门相连通的换热单元、与所述换热单元相连通的气液分离单元、与所述气液分离单元相连通的消泡单元，所述气液分离单元用于将气液进行分离，所述消泡单元用于消除所述气液分离单元中流出的气体中的泡沫，所述换热单元包括冷凝器、控制冷凝器的冷却介质流量的恒温系统，所述恒温系统能够根据所述冷凝器产出液的温度调节冷却介质流量以使得所述冷凝器产出液的温度在预设范围内；

油气水产出收集单元，其包括与所述气液分离单元相连接的第一收集单元、与所述消泡单元的液体出口相连接的第二收集单元、与所述消泡单元的气体出口相连通的气体计量单元，所述气体计量单元用于对所述消泡单元流出的气体的质量进行计量。

2.根据权利要求1所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述换热单元包括冷凝器、控制所述冷凝器的冷却介质流量的恒温系统，所述恒温系统能够根据冷凝器产出液的温度调节冷却介质流量以使得冷凝器产出液的温度在预设范围内。

3.根据权利要求2所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述预设范围为90度至95度之间。

4.根据权利要求1所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述气液分离单元包括气液分离器，所述气液分离器上设置有压力表，所述气液分离器内设置有过滤件，所述过滤件能过滤气体中携带的液体组分。

5.根据权利要求1所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述消泡单元包括呈长管状的消泡器、设置在所述消泡器外的温控装置，所述温控装置用于控制消泡器的温度以将泡沫消除。

6.根据权利要求1所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述油气水分离单元还包括设置在所述消泡单元和所述气体计量单元之间的气液分离瓶、能与所述气液分离瓶相连通的第三液体收集器。

7.根据权利要求1所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述第一收集单元包括：与所述气液分离单元相连接的第一U型液封件、与所述第一U型液封件相连接的第二自动调节阀门、与所述第二自动调节阀门相连接的第一液体收集器、用于测量所述第一U型液封件中流体密度的第一密度传感器，所述第二自动调节阀门根据所述第一密度传感器测得的数据进行开闭。

8.根据权利要求5所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述第二收集单元包括：与所述消泡器相连接的第二U型液封件、与所述第二U型液封件相连接的第三自动调节阀门、与所述第三自动调节阀门相连接的第二液体收集器、用于测量所述第二U型液封件中流体密度的第二密度传感器，所述第三自动调节阀门根据所述第二密度传感器测得的数据进行开闭。

9.根据权利要求6所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置，其特征在于，所述气体计量单元包括：与所述气液分离瓶相连接的干燥管、与所述干燥管相连接的过滤器、与所述过滤器相连接的热式质量流量计。

10.一种采用权利要求1中所述的稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置的控制与计量方法，其特征在于，其包括：

将油藏模型中产出的流体在第一自动调节阀门的控制下输入至所述换热单元中，当所述压力传感器测得的压力超出预设压力范围后，所述第一自动调节阀门提高打开程度和/或提高动作频率；当所述温度传感器测得的温度超出预设温度范围后，所述第一自动调节阀门降低打开程度和/或降低动作频率；

通过换热单元将流体冷却至预设范围内，当流体的温度高于预设范围时，恒温系统增加冷却介质流量和/或增加制冷功率；当流体的温度低于预设范围时，恒温系统降低冷却介质流量和/或降低制冷功率；

通过气液分离单元将所述换热单元排出的流体进行气液分离，分离出的液体通过第一收集单元收集，分离出的气体输出至消泡单元；

通过消泡单元对所述气液分离单元分离出的气体进行泡沫消除，分离出的液体通过第二收集单元收集，分离出的气体输出至气体计量单元；

通过气体计量单元对消泡单元输出的气体进行质量统计。

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