CN108825187B - 变径设备、细管实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变径设备、细管实验系统及方法，变径设备包括：多个变径装置、与各个变径装置分别连接的多根细管，变径装置包括连通的第一容器和第二容器，以及设置在所述变径装置内的活塞；所述活塞将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间，所述第一空间和第二空间用于盛装气体样本；各个变径装置中的第一容器的内径均相同，以及，各个变径装置中的第二容器的内径均不同，使得在驱替动力源向各个变径装置中的第二空间内施加相同的压力后，各个变径装置中的第一空间内的压强均不同。本发明能够在保证细管实验结果的准确性的基础上，有效提高细管实验的效率。

Description

变径设备、细管实验系统及方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，具体涉及一种变径设备、细管实验系统及方法。

背景技术

细管实验是指在细管模型中进行的模拟驱替实验。它是目前油田开发行业中通过实验室测定最小混相压力MMP(minimum miscibility pressure)的最为广泛的应用方法，其结果稳定性好，误差小。细管实验符合油层多孔介质中油气驱替过程的特征，并能够有效排除不利的流度比、粘性指进、重力分离、岩性的非均质等因素所带来的影响。尽管细管实验得出的驱油效率不一定与油藏采收率成比例，但只要具备混相条件，使得油气混相的动态相平衡过程在不同的介质中均会发生，且与油藏的岩石性质无关，则经细管实验得到的MMP即能够准确代表所测定的油气系统的最小限度压力，其中，最小混相压力MMP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。

现有技术中，细管实验的实验系统如图1所示，该实验系统主要由驱替泵、分别用于盛装气体样本和原油样本的两个中间容器、压力传感器，以及依次连接的一根细管、回压阀、量筒和气体流量计，且回压阀与回压控制器通信连接；其中，驱替泵用于向中间容器施加压力，两个中间容器均与细管连接，中间容器和细管之间设有压力传感器，测试时需要在定压条件下进行多次驱替，当获得的采收率大于95％时，对应获取的最小压力值即为MMP值，其中，所述细管弯曲为盘状。

但是，为了获取某种气体样本的MMP值，需要在多种不同的压力条件下进行驱替，也就是说，细管实验中的驱替过程要重复多次，而为了保证每次驱替过程的准确性，需要在每次驱替后，将中间容器内的原油样本及气体样本分别替换为清洗溶剂和氮气等，并进行洗油、氮气吹扫等精细的清洗工作，因此，整个细管实验过程中进行多次上述清洗工作，使得整个细管实验过程耗费的时间长，且若在油田现场急于确定开发方案时，这种细管实验方法容易拖延了开发进程。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种变径设备、细管实验系统及方法，能够在保证细管实验结果的准确性的基础上，有效提高细管实验的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种变径设备，所述变径设备包括：多个变径装置，以及，与各个所述变径装置分别连接的多根细管，所述变径装置与细管实验系统中的驱替动力源连接，所述细管与所述细管实验系统中的回压装置连接；

所述变径装置包括：连通的第一容器和第二容器，以及，设置在所述变径装置内的活塞，其中，所述活塞的第一端在所述第一容器内移动、与该第一端固定连接的所述活塞的第二端在所述第二容器内移动；

所述活塞将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间，所述第一空间和第二空间用于盛装气体样本；

各个所述变径装置中的第一容器的内径均相同，以及，各个所述变径装置中的第二容器的内径均不同，使得在所述驱替动力源向各个所述变径装置中的第二空间内施加相同的压力后，各个所述变径装置中的第一空间内的压强均不同。

一实施例中，所述第一容器和第二容器同轴设置，且所述活塞在所述变径装置内部沿轴向移动。

一实施例中，所述变径装置还包括：连接部；

所述连接部设置在第一容器和第二容器之间，且所述第一容器、连接部和第二容器之间连通。

一实施例中，所述第一容器包括：与所述连接部顶端连接的圆环状的上端部，以及，设置在所述上端部中远离所述连接部的一侧的第一盖板；

所述第二容器包括与所述连接部底端连接的圆环状的下端部，以及，设置在所述下端部中远离所述连接部的另一侧的第二盖板；

所述第一盖板上设有用于连接所述细管的输出端口，所述第二盖板上设有用于连接所述驱替动力源的输入端口。

一实施例中，所述活塞包括：平行设置的圆盘状的第一部件和第二部件，以及，连接所述第一部件和第二部件的连杆；

所述第一部件、连杆和第二部件之间形成所述真空空间；

所述第一部件与所述第一盖板之间形成所述第一空间；

所述第二部件与所述的第二盖板之间形成所述第二空间；

各个所述变径装置中的第一部件的半径均相同，以及，各个所述变径装置中的第二部件的半径均不同。

一实施例中，所述连杆包括：同轴设置的第一杆和第二杆，以及，用于连接所述第一杆和第二杆的对接台；

所述第一杆与所述第一部件连接，所述第二杆与所述第二部件连接。

一实施例中，所述第一部件和第二部件的侧壁中均设有环槽，且所述环槽内设有密封层。

一实施例中，所述第一部件中远离所述连杆的顶部和所述第二部件中远离所述连杆的底部均设有内丝扣。

一实施例中，所述变径装置上设有抽真空接口，使得抽真空设备经由该抽真空接口对所述第一部件、连杆和第二部件之间形成的空间进行抽真空处理，以形成所述真空空间。

第二方面，本发明提供一种细管实验系统，所述细管实验系统包括：作为驱替动力源的驱替泵、原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和所述的变径设备；

所述驱替泵分别连接至所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置，且所述气体样本等压测量容器与一根细管的输入侧连接，所述气体样本标等压量容器和连接至该气体样本等压测量容器的细管之间分别设有一个压力传感器，以及，所述原油样本测量容器分别连接至各根所述细管的输入端；

每个相互连接的所述变径装置和细管之间均设有一个所述压力传感器；

每根所述细管的输出端均依次连接有回压阀、量筒和气体流量计，且所述回压阀与回压控制器通信连接；

所述原油样本测量容器和气体样本等压测量容器中均设有将内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间的所述活塞。

一实施例中，所述细管实验系统还包括：恒温箱；

所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和所述变径设备均设置在所述恒温箱中。

一实施例中，所述变径装置的数量为5个，相对应的，所述细管的数量为6根。

第三方面，本发明提供一种应用所述的细管实验系统实现的细管实验方法，所述细管实验方法包括：

对所述细管实验系统进行预处理；

控制所述驱替泵分别向原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内施加压力，使得所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置中的第二空间内的压强均达到第一预设值；

控制各根所述细管同时经所述原油样本测量容器进行原油饱和处理；

控制各个所述回压阀将各自连接的所述细管的输出端压力均调节为第二预设值；

控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管中；

在各根所述细管内的驱替体积达到预设倍数的孔隙体积后，控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置停止向各自连接的所述细管中注入气体样本，并记录各个压力传感器的数值，进而获取所述气体样本与原油样本最小混相压力MMP值。

一实施例中，所述对所述细管实验系统进行预处理，包括：

在所述原油样本测量容器内装设原油样本，并在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置中装设气体样本；

将所述真空空间进行抽真空处理；

以及，将所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和变径设备所处的环境温度设置为预设温度值。

一实施例中，所述控制各根所述细管同时经所述原油样本测量容器进行原油饱和处理，包括：

开启设置在所述原油样本测量容器顶部的阀门，使得各根所述细管同时抽取所述原油样本测量容器内的原油样本；

在各根所述细管中的原油达到饱和状态后，关闭所述原油样本测量容器顶部的阀门。

一实施例中，所述控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管中，包括：

开启设置在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置顶部的各个阀门，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通；

在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管的过程中，实时监测并记录所述细管实验系统的产油量、产气量及压力波动状况。

一实施例中，所述细管实验方法还包括：

在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置停止向各自连接的所述细管中注入气体样本之后，进行细管清洗及实验流程整理工作。

由上述技术方案可知，本发明提供一种变径设备，所述变径设备包括：多个变径装置，以及，与各个所述变径装置分别连接的多根细管，所述变径装置与细管实验系统中的驱替动力源连接，所述细管与所述细管实验系统中的回压装置连接；所述变径装置包括：连通的第一容器和第二容器，以及，设置在所述变径装置内的活塞，其中，所述活塞的第一端在所述第一容器内移动、与该第一端固定连接的所述活塞的第二端在所述第二容器内移动；所述活塞将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间，所述第一空间和第二空间用于盛装气体样本；各个所述变径装置中的第一容器的内径均相同，以及，各个所述变径装置中的第二容器的内径均不同，使得在所述驱替动力源向各个所述变径装置中的第二空间内施加相同的压力后，各个所述变径装置中的第一空间内的压强均不同，在符合细管实验原理和操作标准的基础上，能够实现对多个细管的同时驱替，且使得各并联线路内的原油样本和气体样本分别保持一致，且温度条件一致，能够有效提高细管实验的效率，并能够保证实验结果的准确性，且使得进行细管实验的实验系统易于加工和操作。

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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中细管实验的实验系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一中的变径设备的一种具体实施方式的结构示意图；

图3是本发明的变径设备中变径装置的结构示意图；

图4是本发明的变径设备中包含有连接部的变径装置的结构示意图；

图5是本发明的变径设备中第一容器和第二容器的结构示意图；

图6是本发明的变径设备中活塞的第一种具体实施方式的结构示意图；

图7是本发明的变径设备中活塞的第二种具体实施方式的结构示意图；

图8是本发明的变径设备在细管实验过程中的原理示意图；

图9是本发明的变径设备中连杆、密封层和内丝扣的结构示意图；

图10是本发明实施例二中的细管实验系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图11是本发明的包含有恒温箱的细管实验系统的结构示意图；

图12是本发明实施例三中的细管实验方法的一种具体实施方式的流程示意图；

图13是本发明的细管实验方法中步骤100的流程示意图；

图14是本发明的细管实验方法中步骤300的流程示意图；

图15是本发明的细管实验方法中步骤400的流程示意图；

图16是本发明的包含步骤700的细管实验方法的流程示意图；

图17是本发明应用实例中的细管实验系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图18是本发明应用实例中的细管实验的实验结果MMP值的曲线示意图；

其中，1-变径设备；2-变径装置；3-细管；4-第一容器；41-上端部；42-第一盖板；5-连接部；6-第二容器；61-下端部；62-第二盖板；7-活塞；71-第一部件；72-连杆；721-第一杆；722-对接台；723-第二杆；73-第二部件；8-第一空间；9-真空空间；10-第二空间；11-气体样本；12-密封层；13-内丝扣；14-抽真空接口；15-驱替泵；16-原油样本测量容器；17-气体样本等压测量容器；18-压力传感器；19-回压阀；20-量筒；21-气体流量计；22-回压控制器；23-恒温箱；24-输入端口；25-输出端口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例一提供一种变径设备1的具体实施方式，参见图2，所述变径设备1具体包括如下内容：

多个变径装置2，以及，与各个所述变径装置2分别连接的多根细管3，所述变径装置2与细管实验系统中的驱替动力源连接，所述细管3与所述细管实验系统中的回压装置连接。

在上述描述中，每一根变径装置2均与一根细管3连接，且在本实施例中，可以将细管3的两端分别定义为输入端和输出端，所述细管3的输入端与变径装置2连接，所述细管3的输出端与回压装置连接。可以理解的是，所述变径装置2的数量可以根据细管实验的具体需求设置为2个及以上的任意整数值，其中，为保证细管实验的实验结果的准确性，可以设置至少5个变径装置2，以及，为了在保证实验结果的准确性的基础上还能够有效降低细管实验设备制造及布置成本，可以进一步将所述变径装置2的数量正好设置为5个。可以理解的是，所述细管实验系统中的驱替动力源用于向所述变径装置2内施加压力，具体可以为一种驱替泵15，所述细管实验系统中的回压装置具体可以为一种回压阀19。

参见图3，所述变径装置2由连通的第一容器4和第二容器6，以及，设置在所述变径装置2内的活塞7，其中，所述活塞7的第一端在所述第一容器4内移动、与该第一端固定连接的所述活塞7的第二端在所述第二容器6内移动；；所述活塞7将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间8、真空空间9和第二空间10，所述第一空间8和第二空间10用于盛装气体样本11。

在上述描述中，所述第一容器4和第二容器6之间固定连接，且所述第一容器4和第二容器6整体组成一个密闭容器，在本实施例中，所述变径装置2在所述细管实验系统中应用时需竖直放置使用，即垂直于地面或操作台放置，且所述第一容器4为变径装置2的上端、第二容器6为变径装置2的下端；基于上述变径装置2的压力测试的需求，需要设置可在所述变径装置2内沿轴向移动的活塞7，能够将变径装置的内部空间自上至下依次划分为各自密闭的第一空间8、真空空间9和第二空间10。可以理解的是，所述第一空间8和第二空间10中盛装有气体样本11的具体方式可以为：在所述变径装置2整体中装设气体样本11，在对所述真空空间9进行抽真空处理，使得第一空间8和第二空间10中充斥有气体样本11。

另外，各个所述变径装置2中的第一容器4的内径均相同，以及，各个所述变径装置2中的第二容器6的内径均不同，使得在所述变径装置2向各个所述变径装置2中的第二空间10内施加相同的压力后，各个所述变径装置2中的第一空间8内的压强均不同。

在上述描述中，在向各个所述变径装置2中的第二空间10内施加相同的压力后，由于各个所述变径装置2中的第一空间8的压强随着第二空间10的内径增大而增大、随着第二空间10的内径减小而减小，则将各个所述变径装置2中的第二空间10的内径均不相同，而第一容器4的内径均相同的设置能够使得各个所述变径装置2中的第一空间8内的压强均不同。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的变径设备1，通过应用一个驱替动力源对各个变径装置2的第二空间10进行施压、设置多个第一空间8的压强不同的变径装置2，以及，每个变径装置2均连接有一个细管3的设置，使得装设有该变径装置2的细管实验系统能够同时进行多种压力条件下的驱替实验，在保证细管实验结果的准确性的基础上，能够有效提高细管实验的效率。

在一种具体实施方式中，所述变径装置2还包括：连接部5；所述连接部5设置在第一容器4和第二容器6之间，且所述第一容器4、连接部5和第二容器6之间连通。

参见图4，所述变径装置2由连接部5、分别同轴连接在该连接部5顶端和底端的第一容器4和第二容器6，以及，同轴设置在所述变径装置2内、且可沿轴向移动的活塞7组成，其中，所述第一容器4、连接部5与第二容器6之间连通；所述活塞7将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间8、真空空间9和第二空间10，所述第一空间8和第二空间10用于盛装气体样本11。

在上述描述中，所述第一容器4、连接部5和第二容器6之间固定连接，且所述第一容器4、连接部5和第二容器6整体组成一个密闭容器，在本实施例中，所述变径装置2在所述细管实验系统中应用时需竖直放置使用，即垂直于地面或操作台放置，且所述第一容器4为变径装置2的上端、第二容器6为变径装置2的下端；基于上述变径装置2的压力测试的需求，需要设置可在所述变径装置2内沿轴向移动的活塞7，能够将变径装置的内部空间自上至下依次划分为各自密闭的第一空间8、真空空间9和第二空间10。可以理解的是，所述第一空间8和第二空间10中盛装有气体样本11的具体方式可以为，在所述变径装置2整体中装设气体样本11，在对所述真空空间9进行抽真空处理，使得第一空间8和第二空间10中充斥有气体样本11。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的变径设备1，通过连接部的设置，使得第一容器和第二容器之间的连接更为可靠，且使得所述变径装置在制造过程中，可以进行分体制造，仅需制作相同型号的第一容器、不同型号的连接部及第二容器，便可以根据实际应用需求对第一容器、不同型号的连接部及第二容器进行任意组装。

在一种具体实施方式中，所述变径装置2中的第一容器4和第二容器6均为桶状容器；相对应的，所述第一空间8和第二空间10均为柱状空间，且所述第一容器和第二容器同轴设置，且所述活塞在所述变径装置内部沿轴向移动。可以理解的是，所述变径装置包括连接部5、分别同轴连接在该连接部5顶端和底端的第一容器4和第二容器6，以及，同轴设置在所述变径装置2内、且可沿轴向移动的活塞7；其中，所述第一容器4、连接部5与第二容器6之间连通。另外，将所述第一容器4和第二容器6均设置为桶状容器，也限定了活塞7中用于分割各空间的部分的边缘为环状，以此能够增加所述变径装置2制作、安装及使用的便捷性，并提高分割各空间的准确性。

在一种具体实施方式中，本发明还提供所述变径设备1中的第一容器4和第二容器6的具体实施方式，参见图5，所述第一容器4具体包含有：与所述连接部5顶端连接的圆环状的上端部41，以及，设置在所述上端部41中远离所述连接部5的一侧的第一盖板42；所述第二容器6具体包含有：与所述连接部5底端连接的圆环状的下端部61，以及，设置在所述下端部61中远离所述连接部5的另一侧的第二盖板62；所述第一盖板42上设有用于连接所述细管3的输出端口25，所述第二盖板62上设有用于连接所述驱替动力源的输入端口24。

可以理解的是，在所述上端部41和第一盖板42连接、且所述下端部61和第二盖板62连接时，所述第一容器4、连接部5和所述第二容器6内部形成一个封闭空间，另外，通过将所述第一容器4和第二容器6分别设置为包含环状外壁和盖板的形式，且可以将所述上端部41和第一盖板42之间、所述下端部61和第二盖板62之间设置为可拆卸式的连接，能够便于第一容器4和第二容器6的制作、装设及检修。

其中，所述连接部5的上设有抽真空接口14，使得抽真空设备经由该抽真空接口14对所述第一部件71、连杆72和第二部件73之间形成的空间进行抽真空处理，以形成所述真空空间9。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的变径设备1，通过第一容器4、连接部5和第二容器6的结构设置，能够有效提高变径设备1的应用可靠性，以及，制作、装设及检修的便捷性。

在一种具体实施方式中，本发明还提供所述变径设备1中的活塞7的具体实施方式，参见图6，所述活塞7具体包括如下内容：

柱状的第一部件71和圆盘状的第二部件73，所述第一部件71与第二部件同轴设置，所述第一部件71的外径略小于所述第二容器4的内径，使得所述第一部件71的外壁与所述第二容器4的内壁能够恰好接触，且第一部件71处于连接部73内部的空间形成所述真空空间9。

而在另一种具体实施方式中，本发明还提供所述变径设备1中的活塞7的具体实施方式，参见图7，所述活塞7具体包括如下内容：

平行设置的圆盘状的第一部件71和第二部件73，以及，连接所述第一部件71和第二部件73的连杆72；所述第一部件71、连杆72和第二部件73之间形成所述真空空间9；所述第一部件71与所述第一盖板42之间形成所述第一空间8，也可以理解为，所述第一部件71与所述第一容器4中远离所述连接部5的一侧面之间形成所述第一空间8；所述第二部件73与所述第二盖板62之间形成所述第二空间10，也可以理解为，所述第二部件73与所述第二容器6中远离所述连接部5的另一侧面之间形成所述第二空间10；各个所述变径装置2中的第一部件71的半径均相同，以及，各个所述变径装置2中的第二部件73的半径均不同。

可以理解的是，参见图8，通过两个变径装置2A和B中的第二容器6的底部的输入端口24，驱替动力源向两个第二空间10内施加压强等于P0的压力压强，即在输出端口25获得两个变径装置2中的第一空间8内的不同的输出压强P1和P2。由初等物理知识可推导：

符号解释如下：h1为变径装置2A在活塞7的第二部件73与第二容器6的底面之间的距离；h2为变径装置2B在活塞7的第二部件73与第二容器6的底面之间的距离；r1为变径装置2A中第二部件73的半径；r2为变径装置2B中第二部件73的半径；R1为变径装置2A中第一部件71的半径；R2为变径装置2B中第一部件71的半径；Pva—为变径装置2A和变径装置2B中真空空间9被抽真空后的残余压强，其值约等于0，可以忽略不计。则有：

由上式可知，显然改变r1和r2即可获得不同的P1和P2值。在活塞7运动过程中，h1和h2相等，即变径装置2A和变径装置2B内的活塞7运动距离和速度相等；故，当R1和R2相等时，变径装置2A和变径装置2B的输出流量和流体速度相等；当r1和r2大于R1和R2时，输出端P1和P2值增加，即实现了对变径装置2A和变径装置2B的同压输入，以及，不同压力且流体等速等流量的输出。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的变径设备1，在符合细管实验原理和操作标准的基础上，能够实现对多个细管3的同时驱替，且使得各并联线路内的原油样本和气体样本11分别保持一致，且温度条件一致，能够有效提高细管实验的效率，并能够保证实验结果的准确性，且使得进行细管实验的实验系统易于加工和操作。

在一种具体实施方式中，参见图9，本发明还提供所述变径设备1中的各变径装置2中还设有的连杆72的具体结构，所述连杆72具体由同轴设置的第一杆721和第二杆723，以及，用于连接所述第一杆721和第二杆723的对接台722组成，且所述第一杆721与所述第一部件71连接，所述第二杆723与所述第二部件73连接。另外，本发明的所述变径设备1中的各变径装置2还设有密封层12和内丝扣13，密封层12设置在所述第一部件71和第二部件73的侧壁中的环槽内，所述内丝扣13有2个，且分别设置在所述第一部件71中远离所述连杆72的顶部和所述第二部件73中远离所述连杆72的底部。

在一种具体举例中，所述密封层12由聚四氟垫和橡胶O型圈组成，聚四氟垫在活塞7移动时有导向作用，并保护橡胶O型圈。且所述聚四氟垫和橡胶O型圈的交叠方式及数量根据活塞7在所述变径装置2内部的具体卡合度来设置。

通过在在所述第一部件71中远离所述连杆72的顶部和所述第二部件73中远离所述连杆72的底部设置内丝扣13，有效提高便于活塞7的拿取、安装及维修。

本发明的实施例二提供一种包含有所述变径设备1的细管实验系统的具体实施方式，参见图10，所述细管实验系统具体包括如下内容：

驱替泵15、原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和所述变径设备1。其中，所述驱替泵15分别连接至所述原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2，且所述气体样本等压测量容器17与一根细管3的输入侧连接，所述气体样本11标等压量容器和连接至该气体样本等压测量容器17的细管3之间分别设有一个压力传感器18，以及，所述原油样本测量容器16分别连接至各根所述细管3的输入端；每个相互连接的所述变径装置2和细管3之间均设有一个所述压力传感器18；每根所述细管3的输出端分别依次连接有回压阀19、量筒20和气体流量计21，且所述回压阀19与回压控制器22通信连接；所述原油样本测量容器16和气体样本等压测量容器17中均设有将内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间8、真空空间9和第二空间10的所述活塞7。

可以理解的是，所述细管实验系统中的细管3总数比所述变径设备1中的细管3总数多一个，在一种具体举例子，若所述变径装置2的数量为5个，且该5个变径装置2分别连接5根细管3，则相对应的，所述细管实验系统中的细管3总数即为6根，其中，所述细管实验系统中的原油样本测量容器16分别与6根细管3连接。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的细管实验系统，在符合细管实验原理和操作标准的基础上，能够实现对多个细管3的同时驱替，且使得各并联线路内的原油样本和气体样本11分别保持一致，且温度条件一致，能够有效提高细管实验的效率，并能够保证实验结果的准确性，且使得进行细管实验的实验系统易于加工和操作。

在一种具体实施中，参见图11，所述细管实验系统中还包含有恒温箱23；所述原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和所述变径设备1均设置在所述恒温箱23中。使得所述原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和所述变径设备1能够处于同一环境温度中，进而能够进一步提高细管实验过程的可靠性和实验结果的准确性。

本发明的实施例三提供一种应用包含有所述变径设备1的细管实验系统实现的细管实验方法的具体实施方式，参见图12，所述细管实验方法具体包括如下内容：

步骤100：对所述细管实验系统进行预处理。

步骤200：控制所述驱替泵15分别向原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2内施加压力，使得所述原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2中的第二空间10内的压强均达到第一预设值。

步骤300：控制各根所述细管3同时经所述原油样本测量容器16进行原油饱和处理。

步骤400：控制各个所述回压阀19将各自连接的所述细管3的输出端压力均调节为第二预设值。

步骤500：控制所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2同时与各自连接的所述细管3连通，使得所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2内的气体样本11按预设流量注入各自连接的所述细管3中。

步骤600：在各根所述细管3内的驱替体积达到预设倍数的孔隙体积后，控制所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2停止向各自连接的所述细管3中注入气体样本11，并记录各个压力传感器18的数值，进而获取所述气体样本11与原油样本最小混相压力MMP值。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的细管实验方法，在符合细管实验原理和操作标准的基础上，能够实现对多个细管3的同时驱替，且使得各并联线路内的原油样本和气体样本11分别保持一致，且温度条件一致，能够有效提高细管实验的效率，并能够保证实验结果的准确性，且使得进行细管实验的实验系统易于加工和操作。

在一种具体实施方式中，本发明所述的细管实验方法中步骤100的具体实施方式参见图13，所述步骤100具体包括如下内容：

步骤101：在所述原油样本测量容器16内装设原油样本，并在所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2中装设气体样本11。

步骤102：将所述真空空间9进行抽真空处理。

步骤103：将所述原油样本测量容器16、气体样本等压测量容器17和变径设备1所处的环境温度设置为预设温度值。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的细管实验方法，能够为后续实验过程提供准确且可靠地数据基础。

在一种具体实施方式中，本发明所述的细管实验方法中步骤300的具体实施方式参见图14，所述步骤300具体包括如下内容：

步骤301：开启设置在所述原油样本测量容器16顶部的阀门，使得各根所述细管3同时抽取所述原油样本测量容器16内的原油样本。

步骤302：在各根所述细管3中的原油达到饱和状态后，关闭所述原油样本测量容器16顶部的阀门。

在一种具体实施方式中，本发明所述的细管实验方法中步骤300的具体实施方式参见图15，所述步骤500具体包括如下内容：

步骤501：开启设置在所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2顶部的各个阀门，使得所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2同时与各自连接的所述细管3连通。

步骤502：在所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2内的气体样本11按预设流量注入各自连接的所述细管3的过程中，实时监测并记录所述细管实验系统的产油量、产气量及压力波动状况。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的细管实验方法，在符合细管实验原理和操作标准的基础上，能够实现对多个细管3的同时驱替，能够保证实验结果的准确性。

在一种具体实施方式中，本发明所述的细管实验方法中在步骤600之后执行的步骤700的具体实施方式参见图16，所述步骤700具体包括如下内容：

步骤700：在所述气体样本等压测量容器17和各个所述变径装置2停止向各自连接的所述细管3中注入气体样本11之后，进行细管3清洗及实验流程整理工作。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的细管实验方法，仅需在实验结束后仅需一次清洗工作，能够有效提高细管实验的效率。

为一进步说明本方案，本发明还提供一种应用包含有所述变径设备1的细管实验系统执行所述细管实验方法的具体步骤的具体应用实例，参见图17，所述具体应用实例包含如下内容：

针对细管实验的特点，测试样品、操作、驱替速度和温度相同，仅测试压力不同，实验次数不小于5次。在同一驱替动力源控制下，采用多根细管3并联，且不同细管3的入口压力不同，即可在一次驱替实验后，获得MMP值。其核心在于入口压力相同，出口压力不同，且保证输出的流体速度和流量相同。

(1)参数设计

实验流程中细管3数量为N个，对应的变径装置2为N-1个，气体样本等压测量容器171个。通常N不小于5。

由原理可知，针对不同的MMP值，在固定第一部件71的半径的基础上，可选择多个不同的第二部件73的半径，使输出压力在估测的MMP值邻域内有很好的分布状态。在实际应用中，这种思路意味着每一次实验都要重新设计活塞7尺寸，重新加工，这不仅延缓了测试周期，而且不具备经济适用性。

结合实验室空间等因素设计了固定第一部件71的半径的变径装置2，其参数及对应压力变化如表1所示：

表1变径装置2参数及对应输出压力

(3)工作过程

以CO2与A原油样本品为例说明细管实验操作过程。

实验设计：初期估测CO2与A原油样本品的MMP值在20MPa左右；测试温度72℃，故选择起始压力15MPa，对应的输出压力范围15MPa-32MPa。

工作过程：

①前期实验准备，将原油样本及CO2装入对应容器，变径装置2的真空空间9抽真空后关闭；安装6根细管3(细管3体积较小)；细管3出口安装机械式回压阀19，原细管3流程普遍采用数字调节的回压阀19，原因是每次实验要调整压力值，在本实施例中，在初始输入压力确定后，输出压力即为定值，选择机械式的回压阀19具有稳定控制和简便操作的优点。

②恒温箱23升温至72℃，由驱替泵15调整输入端压力，使全部中间容器底部压力均达到15MPa。开启原油样本容器顶部阀门，6根细管3同时饱和原油。饱和完成后，关闭原油样本阀门。

③多细管3测量MMP过程：调节机械回压阀19为对应的输出压力后，开启1个气体样本等压测量容器17和5个变径装置2的上端阀门，使得其中的气体样本11CO2与细管3连通；按照一定流量注入，气体样本11的参数见表2，细管3产出端计量产油量和产气量，并监测压力平稳状况。

表2细管3输入端注入量及细管3输出端对应流量

④当细管3内驱替体积达到1.2倍孔隙体积后，停止注入，关闭CO2注入阀，本次测试完成。之后进入细管3清洗及流程整理工作。处理数据获取MMP值，本次测试MMP值为23.6MPa，参见图18。其中，细管3注入流量、数据处理及MMP值取值方法均按照细管实验测试标准执行。

从上述描述可知，本发明应用包含有所述变径设备1的细管实验系统执行所述细管实验方法，在保持细管实验原理和操作标准的基础上，提高测试效率；实现多个细管3的同时驱替，各并联线路内的原油样本和气样保持一致，温度条件一致，实验结果对比性更具说服力；提出了单泵驱动，多出口等速、等流量，但压力不同的控制方法，解决了单一压力必须重复实验步骤的繁琐困扰；设计了等速、等流量、压力不同的控制装置，装置为一系列直径不同的常规中间容器，易于加工和操作。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (17)

1.一种变径设备，其特征在于，所述变径设备包括：多个变径装置，以及，与各个所述变径装置分别连接的多根细管，所述变径装置与细管实验系统中的驱替动力源连接，所述细管与所述细管实验系统中的回压装置连接；

所述变径装置包括：连通的第一容器和第二容器，以及，设置在所述变径装置内的活塞，其中，所述活塞的第一端在所述第一容器内移动、与该第一端固定连接的所述活塞的第二端在所述第二容器内移动；

所述活塞将该变径装置的内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间，所述第一空间和第二空间用于盛装气体样本，其中，所述第一空间形成在所述第一容器内，所述第二空间形成在所述第二容器内；

各个所述变径装置中的第一容器的内径均相同，以及，各个所述变径装置中的第二容器的内径均不同，使得在所述驱替动力源向各个所述变径装置中的第二空间内施加相同的压强后，各个所述变径装置中的第一空间内的压强均不同。

2.根据权利要求1所述的变径设备，其特征在于，所述第一容器和第二容器同轴设置，且所述活塞在所述变径装置内部沿轴向移动。

3.根据权利要求1所述的变径设备，其特征在于，所述变径装置还包括：连接部；

所述连接部设置在第一容器和第二容器之间，且所述第一容器、连接部和第二容器之间连通。

4.根据权利要求3所述的变径设备，其特征在于，所述第一容器包括：与所述连接部顶端连接的圆环状的上端部，以及，设置在所述上端部中远离所述连接部的一侧的第一盖板；

所述第二容器包括与所述连接部底端连接的圆环状的下端部，以及，设置在所述下端部中远离所述连接部的另一侧的第二盖板；

所述第一盖板上设有用于连接所述细管的输出端口，所述第二盖板上设有用于连接所述驱替动力源的输入端口。

5.根据权利要求4所述的变径设备，其特征在于，所述活塞包括：平行设置的圆盘状的第一部件和第二部件，以及，连接所述第一部件和第二部件的连杆；

所述第一部件、连杆和第二部件之间形成所述真空空间；

所述第一部件与所述第一盖板之间形成所述第一空间；

所述第二部件与所述的第二盖板之间形成所述第二空间；

各个所述变径装置中的第一部件的半径均相同，以及，各个所述变径装置中的第二部件的半径均不同。

6.根据权利要求5所述的变径设备，其特征在于，所述连杆包括：同轴设置的第一杆和第二杆，以及，用于连接所述第一杆和第二杆的对接台；

所述第一杆与所述第一部件连接，所述第二杆与所述第二部件连接。

7.根据权利要求5所述的变径设备，其特征在于，所述第一部件和第二部件的侧壁中均设有环槽，且所述环槽内设有密封层。

8.根据权利要求5所述的变径设备，其特征在于，所述第一部件中远离所述连杆的顶部和所述第二部件中远离所述连杆的底部均设有内丝扣。

9.根据权利要求5所述的变径设备，其特征在于，所述变径装置上设有抽真空接口，使得抽真空设备经由该抽真空接口对所述第一部件、连杆和第二部件之间形成的空间进行抽真空处理，以形成所述真空空间。

10.一种细管实验系统，其特征在于，所述细管实验系统包括：作为驱替动力源的驱替泵、原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和权利要求1至9任一项所述的变径设备；

所述驱替泵分别连接至所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置，且所述气体样本等压测量容器与一根细管的输入侧连接，所述气体样本等压测量容器和连接至该气体样本等压测量容器的细管之间分别设有一个压力传感器，以及，所述原油样本测量容器分别连接至各根所述细管的输入端；

每个相互连接的所述变径装置和细管之间均设有一个所述压力传感器；

每根所述细管的输出端均依次连接有回压阀、量筒和气体流量计，且所述回压阀与回压控制器通信连接；

所述原油样本测量容器和气体样本等压测量容器中均设有将内部空间自上至下依次隔离为各自密闭的第一空间、真空空间和第二空间的活塞。

11.根据权利要求10所述的细管实验系统，其特征在于，所述细管实验系统还包括：恒温箱；

所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和所述变径设备均设置在所述恒温箱中。

12.根据权利要求10所述的细管实验系统，其特征在于，所述变径装置的数量为5个，相对应的，所述细管的数量为6根。

13.一种应用权利要求10至12任一项所述的细管实验系统实现的细管实验方法，其特征在于，所述细管实验方法包括：

对所述细管实验系统进行预处理；

控制所述驱替泵分别向原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内施加压力，使得所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和各个所述变径装置中的第二空间内的压强均达到第一预设值；

控制各根所述细管同时经所述原油样本测量容器进行原油饱和处理；

控制各个所述回压阀将各自连接的所述细管的输出端压力均调节为第二预设值；

控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管中；

在各根所述细管内的驱替体积达到预设倍数的孔隙体积后，控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置停止向各自连接的所述细管中注入气体样本，并记录各个压力传感器的数值，进而获取所述气体样本与原油样本最小混相压力MMP值。

14.根据权利要求13所述的细管实验方法，其特征在于，所述对所述细管实验系统进行预处理，包括：

在所述原油样本测量容器内装设原油样本，并在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置中装设气体样本；

将所述真空空间进行抽真空处理；

以及，将所述原油样本测量容器、气体样本等压测量容器和变径设备所处的环境温度设置为预设温度值。

15.根据权利要求13所述的细管实验方法，其特征在于，所述控制各根所述细管同时经所述原油样本测量容器进行原油饱和处理，包括：

开启设置在所述原油样本测量容器顶部的阀门，使得各根所述细管同时抽取所述原油样本测量容器内的原油样本；

在各根所述细管中的原油达到饱和状态后，关闭所述原油样本测量容器顶部的阀门。

16.根据权利要求13所述的细管实验方法，其特征在于，所述控制所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管中，包括：

开启设置在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置顶部的各个阀门，使得所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置同时与各自连接的所述细管连通；

在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置内的气体样本按预设流量注入各自连接的所述细管的过程中，实时监测并记录所述细管实验系统的产油量、产气量及压力波动状况。

17.根据权利要求13至16任一项所述的细管实验方法，其特征在于，所述细管实验方法还包括：

在所述气体样本等压测量容器和各个所述变径装置停止向各自连接的所述细管中注入气体样本之后，进行细管清洗及实验流程整理工作。

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