CN108267401A - 毛细管流体观测系统 - Google Patents
毛细管流体观测系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108267401A CN108267401A CN201711469937.3A CN201711469937A CN108267401A CN 108267401 A CN108267401 A CN 108267401A CN 201711469937 A CN201711469937 A CN 201711469937A CN 108267401 A CN108267401 A CN 108267401A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capillary
- fluid
- valve
- chamber
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 244000144985 peep Species 0.000 claims description 5
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 48
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 208000035126 Facies Diseases 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/65—Raman scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开一种毛细管流体观测系统，包括：加热机构；所述加热机构包括导热板、以及加热元件；所述导热板具有供毛细管穿过的第一容纳通孔；所述导热板的板面上设有与所述第一容纳通孔相通的观察孔；流体注入装置，所述流体注入装置包括相连通的流体源和增压机构；所述增压机构包括注压泵、增压壳体、以及位于所述增压壳体内的增压活塞；所述增压活塞具有对第一流体施压的第一表面、以及与所述第一表面相背对的第二表面；所述增压活塞将所述增压壳体内部分隔形成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述毛细管、所述流体源相通，所述第二腔室与所述注压泵相连通。该毛细管流体观测系统能够实现基于显微毛细管的流体在线原位观测。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气地质、矿床地质、流体包裹体及显微分析领域，尤其涉及一种毛细管流体观测系统。
背景技术
深层、超深层高温高压条件下油、气、水流体的密度、溶解度、粘度、界面张力等流体性质会发生重大变化，油气水多相流体的相态也随着温压条件的变化而发生改变，在高温下原油会发生裂解生气从而使流体组成发生改变，而高压会对这一过程产生阻滞作用。因此，观测高温高压下流体性质、相态变化成为地质界及石油界的重要需求，为我们认识深部流体活动、成矿和成藏过程提供重要的参数和技术手段。
目前，在高温高压流体观测方面可以分为可视和不可视两类系统。不可视系统就是高温高压釜，为了能承受较大的流体压力，釜体的壁厚一般很厚，釜体笨重且不可视，看不见高温高压下的真实流体状态。可视系统目前主要有三种：金刚石压腔，蓝宝石透视窗的高温高压釜和显微石英毛细管。
金刚石压腔是目前能够产生最高压力的装置，最高可以达到550Gpa的压力和6000K的温度，主要用于地球深部极端高温压条件下物质的结构性质、相变及状态方程等研究，一般用于固体矿物研究。由于金刚石压腔的腔体非常小，且内部压力非常高，因此无法直接测量腔体中的压力，主要通过在压力腔内放入压力指示矿物通过矿物相变法、状态方程法和矿物谱学法来确定压力。
带蓝宝石透视窗的高温高压釜，实际上就是在高温高压釜的基础上安装一个蓝宝石透视窗口来实现对高温高压下流体状态的观察，国产蓝宝石承受压力一般在40Mpa左右，进口蓝宝石承受压力不到70Mpa。由于同样是高压釜，釜体的体积较大，只能通过高清摄像头观察其中的流体图像，而无法放在显微镜下观察、进行光谱学测试。
显微石英毛细管由于细小的内径(一般小于100μm)从而可以承受较高的流体压力(最高可达300Mpa)，且石英管完全透明可视，可以在显微镜下观测和开展原位光谱学测试。因此，显微石英毛细管被作为一种新型的人工“流体包裹体”广泛用于高温高压下地质流体或流体包裹体的性质及相态方面的研究。现有技术主要用于将流体封存在石英毛细管中制作纯H2O体系、纯CO2体系、H2O-Nacl体系和H2O-CO2等体系的人工包裹体，而直接基于显微毛细管的流体在线控温控压原位观测则开展的较少，在毛细管两端固定压差下观察多相流体流动特征更是少见报告。
发明内容
鉴于现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种毛细管流体观测系统，以实现基于显微毛细管的流体在线原位观测，利用光学显微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等在线进行观测流体性质、流体相态与流体组成变化过程或流体流动过程。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种毛细管流体观测系统，包括：
对所述毛细管加热的加热机构；所述加热机构包括导热板、以及设置于所述导热板上的加热元件；所述导热板具有供毛细管穿过的第一容纳通孔；所述导热板的板面上设有与所述第一容纳通孔相通的观察孔；
用于向所述毛细管中输入第一流体的流体注入装置，所述流体注入装置包括相连通的流体源和增压机构；所述增压机构能对输入所述毛细管中的流体增压；
所述增压机构包括注压泵、增压壳体、以及位于所述增压壳体内的增压活塞；所述增压活塞具有对第一流体施压的第一表面、以及与所述第一表面相背对的第二表面；所述增压活塞将所述增压壳体内部分隔形成第一腔室和第二腔室；所述第一表面形成部分所述第一腔室的内壁，所述第二表面形成部分所述第二腔室的内壁；所述第一腔室与所述毛细管、所述流体源相通，所述第二腔室与所述注压泵相连通；所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积。
作为优选的实施方式，所述注压泵与所述第二腔室之间通过第一管道连通；该第一管道还通过第二管道连通增压源；所述注压泵通过将增压介质注入所述第二腔室中进行增压；所述第二管道上设有第一阀门；所述第一管道在与所述第二管道连接处的下游设有第二阀门；所述增压介质为液体。
作为优选的实施方式，所述第一腔室通过第三管道与所述流体源相通，所述第三管道上设有第三阀门；所述第一腔室通过第四管道与所述毛细管相通，所述第四管道上设有第四阀门。
作为优选的实施方式，所述第一腔室连通有压力传感器。
作为优选的实施方式，还包括与所述注压泵、所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及所述压力传感器相连接的控制器；所述控制器在第一流体充满所述第一腔室内并且所述压力传感器所检测的压力值未达到设定压力值时将第一阀门、第三阀门关闭并打开所述注压泵、所述第二阀门、第四阀门。
作为优选的实施方式，所述加热机构还具有安装台；所述安装台具有嵌入所述导热板的容纳槽；所述安装台与所述导热板之间设有隔热材料；所述安装台上设有与所述第一容纳通孔相对齐的第二容纳通孔；所述毛细管将所述第一容纳通孔和第二容纳通孔穿过；所述加热元件包括设置于所述安装台上的热电偶以及加热棒。
作为优选的实施方式，所述加热机构还包括温度控制器；所述温度控制器能根据设定温度控制所述加热元件的加热温度。
作为优选的实施方式，所述毛细管在所述第一容纳通孔和第二容纳通孔中沿其长度方向可移动。
作为优选的实施方式，所述流体源包括气瓶；所述气瓶通过第五管道与所述第一腔室相连通；所述第五管道上依次串联有气源阀、气瓶调压阀、以及所述第三阀门；所述气源阀用于控制所述气瓶内气体的流出，所述气瓶调压阀用于控制所述气瓶输出气体的压力。
作为优选的实施方式，所述第五管道还与压力检测器以及混合容器相连通；所述压力检测器用于检测所述第五管道的输送压力；所述混合容器用于将不同的气体混合。
作为优选的实施方式，所述毛细管还连通有抽真空装置，所述抽真空装置能抽出所述毛细管内的流体。
作为优选的实施方式，所述抽真空装置包括真空泵；
所述第一腔室与所述毛细管之间连接有第一双向阀；所述第一双向阀与所述真空泵相连通。
作为优选的实施方式，所述第一双向阀与所述毛细管之间连接有第二双向阀；所述第二双向阀设有第二流体输入口。
作为优选的实施方式，所述第二双向阀与所述毛细管之间连接有第三双向阀；所述第三双向阀设有第三流体输入口。
作为优选的实施方式，所述毛细管的出口端设有出流阀；所述毛细管与所述出流阀之间设有压力检测器。
有益效果：
本发明所提供的毛细管流体观测系统通过流体注入装置向毛细管内注入第一流体，并通过所设有加热机构以及增压机构对注入流体进行加热以及增压，再利用导热板的观察孔观测流体样品，通过增压机构与加热机构联用，可以实现不同温度和压力条件下的流体样品的显微镜观察和光谱学测试，因此，该毛细管流体观测系统能够实现基于显微毛细管的流体在线原位观测，利用光学显微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等在线进行观测流体性质、流体相态与流体组成变化过程或流体流动过程。
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。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施方式所提供的一种毛细管流体观测系统示意图；
图2是图1中的增压机构示意图；
图3是图1中的加热机构主视图；
图4是图3的俯视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。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。
请参考图1至图4，为本发明实施方式所提供的一种毛细管流体观测系统示意图。在该实施方式中，所述毛细管流体观测系统包括：对所述毛细管316加热的加热机构315；所述加热机构315包括导热板、以及设置于所述导热板202上的加热元件；所述导热板202具有供毛细管316穿过的第一容纳通孔；所述导热板的板面上设有与所述第一容纳通孔相通的观察孔203；用于向所述毛细管316中输入第一流体的流体注入装置，所述流体注入装置包括相连通的流体源和增压机构307；所述增压机构307能对输入所述毛细管316中的流体增压。
其中，如图2所示，所述增压机构307包括注压泵101、增压壳体106、以及位于所述增压壳体106内的增压活塞107；所述增压活塞107具有对第一流体施压的第一表面、以及与所述第一表面相背对的第二表面；所述增压活塞107将所述增压壳体106内部分隔形成第一腔室110和第二腔室111；所述第一表面形成部分所述第一腔室110的内壁，所述第二表面形成部分所述第二腔室111的内壁；所述第一腔室110与所述毛细管316、所述流体源相通，所述第二腔室111与所述注压泵101相连通；所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积。
其中，第二表面接受注压泵101通过增压介质104传输而来的压力并依靠增压活塞107传递至第一表面。该增压机构307根据压强公式P＝F/S，利用改变增压活塞107的面积大小来达到给气体(第一流体)增压的目的。其中，注压泵101向第二腔室111内打压为P2，以第一表面的受压面积为S1，第二表面的受压面积为S2，第一腔室110内的压强为P1；在增压活塞107稳压状态下，P2S2＝P1S1，如此，P1＝P2*S2÷S1，由于所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积，从而S2÷S1＞1，从而P1＞P2，从而增压机构307可以为毛细管316内部提供足够的压力，对第一流体增压。其中，第二表面和第一表面均垂直于增压活塞107的动作方向。具体的，第二表面可以为第一表面的二倍及以上。
其中，第一腔室110的横截面与第一表面相匹配，第二腔室111的横截面与第二表面相匹配。为便于制造，增压活塞107的第一表面和第二表面均为圆形，相应的，第一腔室110和第二腔室111均为圆柱形腔室。其中，第一腔室110沿增压活塞107动作方向的长度可以大于第二腔室111沿增压活塞107动作方向的长度。如此可以避免增压活塞107的第一表面滑出第一腔室110而无法归位的问题。
为保护增压机构307，所述注压泵101与所述第二腔室111之间通过第一管道连通；该第一管道还通过第二管道连通增压源103；所述注压泵101通过将增压介质104注入所述第二腔室111中进行增压；所述第二管道上设有第一阀门102；所述第一管道在与所述第二管道连接处的下游设有第二阀门105。其中，所述增压介质104可以为液体，优选为煤油。为提升压力调控精度，该煤油可以为高纯度煤油。
所述第一腔室110通过第三管道与所述流体源相通，所述第三管道上设有第三阀门306；所述第一腔室110通过第四管道与所述毛细管316相通，所述第四管道上设有第四阀门109。所述第一腔室110连通有压力传感器108。其中，第一阀门102、第二阀门105、第三阀门306、第四阀门109均为开关阀，为实现自动控制，第一阀门102、第二阀门105、第三阀门306、第四阀门109均可以为电磁阀。进一步地，为保证对第一流体持续增压，第二阀门105、第三阀门306、第四阀门109可以为单向阀。
与传统的气体增压泵相比，本实施方式提出的用于对毛细管316的流体增压的增压机构307具有如下两个明显的优势：
①、安全性和稳定性高。增压机构307使用液体(优选煤油)来对第一流体增压，增压快且稳定。而现有的增压泵是用气体来增压气体，而且增压泵是靠进出口两个单向阀来实现自动增压的，只要有微小颗粒物卡在单向阀密封面，压力就封不住，此外，增压泵速度快，噪音大，空压机启动频繁。
②、一般气体增压泵只能到40Mpa，最多能到70MPa，但必须使用高压空气压缩机(输出压力要达到2Mpa)，气体钢瓶(气源)压力必须超过10Mpa。而使用该增压机构307不需要空气压缩机，对气体钢瓶压力也没有要求，通过多次增压可使气体最高增压至100Mpa及以上。
为降低劳动强度，整个增压过程均为自动连续状态，该毛细管流体观测系统还可以包括与所述注压泵101、所述第一阀门102、第二阀门105、第三阀门306、第四阀门109以及所述压力传感器108相连接的控制器(未示出)；所述控制器在第一流体充满所述第一腔室110内并且所述压力传感器108所检测的压力值未达到设定压力值时将第一阀门102、第三阀门306关闭并打开所述注压泵101、所述第二阀门105、第四阀门109。
该毛细管流体观测系统能够降低劳动强度，整个增压过程均为自动连续状态，只需人为在设定好最终压力值(设定压力值)即可。在启动该毛细管流体观测系统进行增压时，启动注压泵101，注压泵101自动吸液回退末端。初始状态输入第一流体时，控制器控制第三阀门306，第四阀门109、第一阀门102、第二阀门105打开，增压活塞107在第一流体推动下自动回落到增压容器的底部(在读者面对图2时)，待第一流体充满增压容器的第一腔室110并且稳定后，控制器将第三阀门306，第四阀门109和第一阀门102关闭。
在本实施方式中，控制器根据设定压力值(增压的目标压力值)，将第二阀门105(以及后续出流阀318)打开，给系统增压，第一流体的压力(也即第一腔室110的压力)可通过压力传感器108来检测。当压力达到设定压力值后控制器控制增压自动停止并保持稳定。当第一腔室110内增压活塞107升到顶部而压力未达到设定压力值时，控制器会控制该增压机构307会自动进行二次进气增压，直至达到设定压力。
在本实施方式中，如图3、图4所示，毛细管316可以穿设在导热板202上，毛细管316为透明材料构成，以方便观测流体状态以及性质。具体的，毛细管316可以为石英毛细管316。为便于检测毛细管的出气压力，以及控制增压，所述毛细管316的出口端设有出流阀318；所述毛细管316与所述出流阀318之间设有压力检测器317。
为方便加热机构315的放置以及毛细管316内流体的观测，所述加热机构315还具有安装台201；所述安装台201具有嵌入所述导热板202的容纳槽。所述安装台201与所述导热板202之间设有隔热材料。所述安装台201上设有与所述第一容纳通孔相对齐的第二容纳通孔；所述毛细管316将所述第一容纳通孔和第二容纳通孔穿过。所述加热元件包括设置于所述安装台201上的热电偶205以及加热棒204。其中，该安装台201可以放置于显微镜载物台上，可以有效保证在物镜的工作距离内清晰看到图像并进行光谱学测试。
在本实施方式中，加热机构315的加热温度可以调节，从而通过增压机构307与加热机构315联用，可以实现不同温度和压力条件下的流体样品的显微镜观察和光谱学测试。比如，可以通过控制加热元件的电流大小实现温度大小的控制。为便于实现自动温度控制，所述加热机构315还包括温度控制器(未示出)；所述温度控制器能根据设定温度控制所述加热元件的加热温度。该温度控制器与上述控制器可以为同一硬件，也可以为不同硬件，本申请并不作限制。
具体的，导热板202可以使用导热性好的铝板，加热元件包括在铝板上对称布置的4个加热棒204和1个热电偶205。温度控制器可以为借助于带PID自整定功能的温度控制器，从而对导热板202区域进行局部精确控温，加热温度范围为0-300℃，温度精度为±0.5℃。
在本实施方式中，隔热材料可以为在铝板202与加热台外壳204之间填充的隔热棉。在安装台201和铝板(宽度的)中间沿长度方向钻有直径2mm的容纳通孔(第一容纳通孔和第二容纳通孔)，允许显微毛细管316该容纳通孔从中穿过。通过加热台上部的可视观察窗口203，可利用显微镜来观察毛细管316内的物质在不同温度不同压力下的相态变化情况。
为方便根据观察需要对毛细管316的位置进行左右调整，所述毛细管316在所述第一容纳通孔和第二容纳通孔中沿其长度方向可移动。在需要观测毛细管316的其他位置时，可以手动左右拉动毛细管316，使得观察孔203所对准的毛细管316部位发生改变。
在本实施方式中，所述流体源可以包括气瓶301。该气瓶301具体的可以为标准气体钢瓶。所述气瓶301通过第五管道与所述第一腔室110相连通；所述第五管道上依次串联有气源阀302、气瓶调压阀303、以及所述第三阀门306；所述气源阀302用于控制所述气瓶301内气体的流出，所述气瓶调压阀303用于控制所述气瓶301输出气体的压力。
在本实施方式中，考虑到气瓶301作为单一气源，提供的检测气体较为单一，基于该考虑，所述第五管道还与压力检测器305以及混合容器304相连通。所述压力检测器305用于检测所述第五管道的输送压力。所述混合容器304用于将不同的气体混合。
为保证毛细管316中没有空气，避免干扰观测结果，所述毛细管316还可以连通有抽真空装置，所述抽真空装置能抽出所述毛细管316内的流体。具体的，所述抽真空装置包括真空泵310；所述第一腔室110与所述毛细管316之间连接有第一双向阀309；所述第一双向阀309与所述真空泵310相连通。其中，所述第一双向阀309与所述第一腔室110之间设有可以压力检测器308。
具体的，第一双向阀309可以包括与第一腔室110连通的第一端口、与毛细管316连通的第二端口、以及与真空泵310连通的第三端口。第一双向阀309中的阀芯通过动作可以将第一端口与第二端口相连通的状态切换至第二端口与第三端口相连通的状态，并可以来回切换。
在本实施方式中，为便于实现对气体、气-水、气-油、气-油-水等流体系统在高温高压下流体相态、流体性质、组成变化的显微观测和光谱学测试，所述第一双向阀309与所述毛细管316之间连接有第二双向阀310；所述第二双向阀310设有第二流体输入口311。进一步地，所述第二双向阀310与所述毛细管316之间连接有第三双向阀312；所述第三双向阀312设有第三流体输入口313。通过设有第二流体输入口311或第三流体输入口313可以输入清洗液对毛细管316进行清洗，从而无需频繁更换毛细管316。
其中，第一流体、第二流体、第三流体可以互不相同。第二双向阀310、第三双向阀312的结构均可以参考上述第一双向阀309的结构描述，此处不再一一赘述。第三双向阀312与毛细管316之间可以设有一单向阀314，避免流体回流。
下面根据图1所示示例来详细描述毛细管316流体观测系统的工作原理，以便更好地理解本发明。
将购置的标准气体钢瓶(气瓶301)接入管路，打开气源阀302、气瓶调压阀303和第三阀门306，让气体(第一流体)进入增压机构307的第一腔室110进行增压，气瓶301的注气压力由压力检测器监测，气体增压后进入毛细管316的进口压力可以由压力检测器检测。
另外，也可以通过混合容器304自行配置的混合气作为气源进行增压。
为了保证毛细管316中没有空气，在增压机构307的出口端与毛细管316的进口端之间增加了第一双向阀309和真空泵310，利用真空泵310可以实现对毛细管316进行抽真空处理。
此外，在该毛细管316流体观测系统的管路中增加了第二双向阀310以及第二流体输入口311，通过第二流体输入口311可以往毛细管316中注入盐水或原油。同时，增加的第三双向阀312和第三流体输入口313，利用第三流体输入口313可以注入与增压气体组成不同的另一种气体。
通过增压机构307与加热机构315联用，可以实现不同温度和压力条件下的流体样品的显微镜观察和光谱学测试。毛细管316中流体压力由增压机构307对流体增压完成，可实现压力的准确增压和调整。
此外，通过打开毛细管316出口端的出流阀318，出口压力由压力检测器317检测，可以观察在压力差驱动下流体在毛细管316中的微观流动特征，或直接对管路中的流体进行排放。
本实施方式提出的毛细管316流体观测系统示意图通过控制器根据设定的压力和温度值，即可以自动实现对毛细管316中流体的精准控温控压，自动化程度高。通过设有增压机构307，使得对流体的增压最高可至100Mpa，加热温度最高300℃，满足实际油气藏条件的要求；实现的功能齐全，满足对毛细管316进行抽真空、对毛细管316内壁进行清洗(避免更换毛细管316的繁琐过程)的功能需求，可以实现对气体、气-水、气-油、气-油-水等流体系统在高温高压下流体相态、流体性质、组成变化的显微观测和光谱学测试。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
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。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (15)
1.一种毛细管流体观测系统，其特征在于，包括：
对所述毛细管加热的加热机构；所述加热机构包括导热板、以及设置于所述导热板上的加热元件；所述导热板具有供毛细管穿过的第一容纳通孔；所述导热板的板面上设有与所述第一容纳通孔相通的观察孔；
用于向所述毛细管中输入第一流体的流体注入装置，所述流体注入装置包括相连通的流体源和增压机构；所述增压机构能对输入所述毛细管中的流体增压；
所述增压机构包括注压泵、增压壳体、以及位于所述增压壳体内的增压活塞；所述增压活塞具有对第一流体施压的第一表面、以及与所述第一表面相背对的第二表面；所述增压活塞将所述增压壳体内部分隔形成第一腔室和第二腔室；所述第一表面形成部分所述第一腔室的内壁，所述第二表面形成部分所述第二腔室的内壁；所述第一腔室与所述毛细管、所述流体源相通，所述第二腔室与所述注压泵相连通；所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积。
2.如权利要求1所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述注压泵与所述第二腔室之间通过第一管道连通；该第一管道还通过第二管道连通增压源；所述注压泵通过将增压介质注入所述第二腔室中进行增压；所述第二管道上设有第一阀门；所述第一管道在与所述第二管道连接处的下游设有第二阀门；所述增压介质为液体。
3.如权利要求2所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述第一腔室通过第三管道与所述流体源相通，所述第三管道上设有第三阀门；所述第一腔室通过第四管道与所述毛细管相通，所述第四管道上设有第四阀门。
4.如权利要求3所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述第一腔室连通有压力传感器。
5.如权利要求4所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，还包括与所述注压泵、所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及所述压力传感器相连接的控制器；所述控制器在第一流体充满所述第一腔室内并且所述压力传感器所检测的压力值未达到设定压力值时将第一阀门、第三阀门关闭并打开所述注压泵、所述第二阀门、第四阀门。
6.如权利要求3所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述加热机构还具有安装台；所述安装台具有嵌入所述导热板的容纳槽；所述安装台与所述导热板之间设有隔热材料；所述安装台上设有与所述第一容纳通孔相对齐的第二容纳通孔；所述毛细管将所述第一容纳通孔和第二容纳通孔穿过；所述加热元件包括设置于所述安装台上的热电偶以及加热棒。
7.如权利要求6所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述加热机构还包括温度控制器；所述温度控制器能根据设定温度控制所述加热元件的加热温度。
8.如权利要求6所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述毛细管在所述第一容纳通孔和第二容纳通孔中沿其长度方向可移动。
9.如权利要求6所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述流体源包括气瓶；所述气瓶通过第五管道与所述第一腔室相连通；所述第五管道上依次串联有气源阀、气瓶调压阀、以及所述第三阀门；所述气源阀用于控制所述气瓶内气体的流出，所述气瓶调压阀用于控制所述气瓶输出气体的压力。
10.如权利要求9所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述第五管道还与压力检测器以及混合容器相连通；所述压力检测器用于检测所述第五管道的输送压力；所述混合容器用于将不同的气体混合。
11.如权利要求10所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述毛细管还连通有抽真空装置，所述抽真空装置能抽出所述毛细管内的流体。
12.如权利要求11所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述抽真空装置包括真空泵；
所述第一腔室与所述毛细管之间连接有第一双向阀；所述第一双向阀与所述真空泵相连通。
13.如权利要求12所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述第一双向阀与所述毛细管之间连接有第二双向阀；所述第二双向阀设有第二流体输入口。
14.如权利要求13所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述第二双向阀与所述毛细管之间连接有第三双向阀；所述第三双向阀设有第三流体输入口。
15.如权利要求1-14任一所述的毛细管流体观测系统，其特征在于，所述毛细管的出口端设有出流阀；所述毛细管与所述出流阀之间设有压力检测器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711469937.3A CN108267401B (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 毛细管流体观测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711469937.3A CN108267401B (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 毛细管流体观测系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108267401A true CN108267401A (zh) | 2018-07-10 |
| CN108267401B CN108267401B (zh) | 2020-12-01 |
Family
ID=62772879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711469937.3A Active CN108267401B (zh) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | 毛细管流体观测系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108267401B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110987802A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-10 | 大庆油田有限责任公司 | 一种高压气体样品池装置及建立关系图版的方法 |
| CN116908409A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-20 | 中国石油大学(华东) | 超深层凝析气藏井筒固相沉积预测与治理评价装置及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7511819B2 (en) * | 2003-11-10 | 2009-03-31 | Baker Hughes Incorporated | Light source for a downhole spectrometer |
| CN203097791U (zh) * | 2012-11-28 | 2013-07-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油田注水井分层脉冲增压解堵装置 |
| CN103226086A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置 |
| CN203929646U (zh) * | 2014-05-30 | 2014-11-05 | 青岛海洋地质研究所 | 用于气体水合物拉曼光谱原位监测的微型高压反应装置 |
| CN104634770A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于拉曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统及操作方法 |
| CN105466907A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 浙江工业大学 | 一种原位在线测定co2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置 |
| CN106525655A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种气液注入模拟驱油和流体性能测定装置及方法 |
-
2017
- 2017-12-29 CN CN201711469937.3A patent/CN108267401B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7511819B2 (en) * | 2003-11-10 | 2009-03-31 | Baker Hughes Incorporated | Light source for a downhole spectrometer |
| CN203097791U (zh) * | 2012-11-28 | 2013-07-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 油田注水井分层脉冲增压解堵装置 |
| CN103226086A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 岩心驱替实验用在线高温高压粘度快速测量装置 |
| CN104634770A (zh) * | 2013-11-07 | 2015-05-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于拉曼光谱仪的气体在线定量混合增压系统及操作方法 |
| CN203929646U (zh) * | 2014-05-30 | 2014-11-05 | 青岛海洋地质研究所 | 用于气体水合物拉曼光谱原位监测的微型高压反应装置 |
| CN105466907A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-04-06 | 浙江工业大学 | 一种原位在线测定co2-烷烃体系膨胀系数的方法及专用装置 |
| CN106525655A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-22 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种气液注入模拟驱油和流体性能测定装置及方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110987802A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-04-10 | 大庆油田有限责任公司 | 一种高压气体样品池装置及建立关系图版的方法 |
| CN116908409A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-20 | 中国石油大学(华东) | 超深层凝析气藏井筒固相沉积预测与治理评价装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108267401B (zh) | 2020-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102323394B (zh) | 研究天然气水合物地层对钻井液侵入响应特性的实验装置及实验方法 | |
| CN110018105B (zh) | 基质-裂缝系统气体流动模拟装置与方法 | |
| CN111239132B (zh) | 一种可视化高压微流控水合物模拟实验装置及其应用 | |
| CN109613213B (zh) | 一种多功能成烃成岩高温高压模拟实验装置及其使用方法 | |
| CN105952424B (zh) | 一种超临界水驱油模拟装置及方法 | |
| CN106969957A (zh) | 一种多功能气体水合物实验系统 | |
| CN105569637B (zh) | 稠油热采微观驱替实验系统 | |
| CN110813396B (zh) | 一种围压和背压同时进行实现微流控芯片中高压的系统 | |
| CN108267401A (zh) | 毛细管流体观测系统 | |
| CN108469450B (zh) | 多功能蒸汽冷凝换热及结霜过程可视化实验装置 | |
| CN211718025U (zh) | 一种高温高压流体固相沉积模拟装置 | |
| CN111189736A (zh) | 一种高温高压流体固相沉积模拟装置 | |
| Licence et al. | Large-aperture variable-volume view cell for the determination of phase-equilibria in high pressure systems and supercritical fluids | |
| CN113936537B (zh) | 一种生烃动力学模拟实验装置及方法 | |
| CN108131121A (zh) | 稠油开采实验中的油水气产出控制与计量装置和方法 | |
| CN206114618U (zh) | 一种非常规致密砂岩油定量模拟及测试实验装置 | |
| CN115855358A (zh) | 一种测量页岩油藏co2混相驱最小混相压力的装置与方法 | |
| WO2022262146A1 (zh) | 仿真地质过程的生排烃动力学实验装置及方法 | |
| CN201546718U (zh) | 一种高温高压动失水仪 | |
| CN210221764U (zh) | 高温高压防相变气液界面张力测定装置 | |
| CN218093002U (zh) | 超临界/液态co2压裂液减阻/携砂一体化评价装置 | |
| CN107976335A (zh) | 一种开放体系化学动力学高温高压实验装置 | |
| CN110805429A (zh) | 一种动态裂缝自支撑压裂工艺研究装置及其导流测定方法 | |
| CN207611045U (zh) | 一种实验室用地层原油分离实验设备 | |
| CN105675418B (zh) | 一种油气储层岩石多场耦合硬度测试装置及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |