CN109752507A - 一种岩心驱替实验用油气水计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以实时自动准确测量的岩心驱替实验用油气水计量装置，包括气液分离器，气体流量计，油水收集器，电子天平，差压传感器，计算装置；所述气液分离器第一端通过管线与岩心夹持器连接，第二端通过干燥器与气体流量计连接，第三端与油水收集器连接；所述电子天平设置于油水收集器下方用于采集油水收集器内油水混合物的重量；所述差压传感器设置于油水收集器第一点，用于检测油水收集器第一点以上的液柱高度H₂；所述计算装置分别与电子天平、差压传感器和气体流量计连接。本发明的有益效果是，实现油、水体积以及质量的自动计量和记录，排除了人为因素引入的误差。

Description

一种岩心驱替实验用油气水计量装置

技术领域

本发明涉及计量器件领域，具体涉及一种岩心驱替实验用油气水计量装置。

背景技术

油气资源是人类活动和社会发展的重要保障，随着经济的快速发展，人类对油气资源的需要高速增加，如何实现油气田的高效开发是油气藏开发的重要内容，也能保证油气资源供应量。当前，石油工作者通常采用室内物理模拟实验和数值模拟技术模拟油气藏开发动态过程，进而制定合理的开发方案，实现油气藏的高效开发。室内驱替实验是我们对油藏注水时间、注入量、注入流体种类以及注入速度等开发参数进行优化的基础，其中油气水采出量精准计量又是整个物理模拟实验的核心内容，是对油藏特征正确认识的前提，否则会导致对油藏特征的认识出现较大偏差，实验结果对油藏的开发无实际指导意义。在油气水计量过程中，油、水计量不准确的原因在于油水两相分离不会在瞬时完成，会存在油水互溶的乳化液，现有油气水三相计量系统存在以下缺陷：

1.传统计量方式多采用人工读取油水体积，人为读数误差不可控。

2.现有自动计量系统通常采用先分离油、水再分别进行计量的方法，计量过程相对于分离过程滞后，且受油水分离时间较长的影响所以滞后时间长，未实现油、水的实时计量，计量结果偏离油水采出时的真实值，即某时刻记录的油、水计量值是前面一段时间内累积采出油水后的平均值而非此刻油水采出量的瞬时值。

3.高速流动下的油、水两相很容易形成油水混相(乳化液)，现有计量装置均无法克服油水混相时油、水计量结果此消彼长的问题，不能分别获得油、水的真实体积。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可以实时自动准确测量的岩心驱替实验用油气水计量装置，包括气液分离器，气体流量计，油水收集器，电子天平，差压传感器，计算装置；

所述气液分离器第一端通过管线与岩心夹持器连接，第二端通过干燥器与气体流量计连接，第三端与油水收集器连接；

所述电子天平设置于油水收集器下方用于采集油水收集器的重量；

所述差压传感器设置于油水收集器第一点，用于检测油水收集器第一点以上的液柱高度H₂；

所述计算装置分别与电子天平、差压传感器和气体流量计连接。

进一步的，所述计算装置采用以下公式计算油气水的累计值：

V_Oi+V_Wi＝V_1i+V_2i＝V_i，

ρ_OV_Oi+ρ_WV_Wi＝m_i，

V_1i＝S*H_1i，

V_2i＝S*H_2i，

S＝π*D²，

V_Oi-1+V_Wi-1＝V_1i-1+V_2i-1＝V_i-1，

ρ_OV_Oi-1+ρ_WV_Wi-1＝m_i-1，

V_1i-1＝S*H_1i-1，

V_2i-1＝S*H_2i-1，

V_1i-1＝V_1i，

V_Oi为第i时刻油水收集器中油体积、V_Wi为第i时刻油水收集器中水体积，H_2i为第i时刻差压传感器采集到的第一点以上液柱高度值，H_1i为第i时刻第一点以下液柱高度值，V_1i为第i时刻油水收集器中第一点以下的体积，V_2i为第i时刻油水收集器中第一点以上的体积，

V_Oi-1为第i-1时刻油水收集器中油体积、V_Wi-1为第i-1时刻油水收集器中水体积，H_2i-1为第i-1时刻差压传感器采集到第一点以上液柱高度值，H_1i-1为第i-1时刻第一点以下液柱高度值，V_1i-1为第i-1时刻油水收集器中第一点以下的体积，V_2i-1为第i-1时刻油水收集器中第一点以上的体积，

第i-1到i时刻时间间隔内油增量为ΔV_Oi＝V_Oi-V_Oi-1，

第i-1到i时刻时间间隔内水增量为ΔV_Wi＝V_Wi-V_Wi-1，

0时刻到i时刻的累积出油量为

0时刻到i时刻累积出水量为

进一步的，

所述油水收集器包括快开阀门；

所述快开阀门用于当水及油水乳化液总量的液面高于第一点或油水收集器中总液相液位高于油水收集器额定值时排出液体。

本发明的有益效果是：

1.本发明实现油、水体积以及质量的自动计量和记录，排除了人为因素引入的误差。

2.本发明基于油、水两相存在密度差，结合数学工具，克服了因油水混相而引入的计量不实时、不准确的缺陷。

附图说明

图1为本发明岩心驱替实验用油气水计量装置连接关系示意图。

图中，1为电子天平；2为油水收集器；3为差压传感器；4为计算装置；5为岩心夹持器；6为气液分离器；7为干燥器；8为气体流量计；9为快开阀门；10为管线；11为信号传输线。

具体实施方式

如图1所示本发明实验用油气水计量装置包括气液分离器6，气体流量计8，油水收集器2，电子天平2，差压传感3，计算装置4；

所述气液分离器6第一端通过管线与岩心夹持器连接，第二端通过干燥器7与气体流量计8连接，第三端与油水收集器2连接；

气液分离器6将油和水通过第三段输送至油水收集器2，将分离出的气体经干燥后输送至气体流量计8。

所述电子天平1设置于油水收集器2下方用于采集油水收集器的重量；

电子天平1采集到油水收集器的重量包括油水收集器中油和水的重量。

计算装置4预先存储油水收集器空载时的重量值，计算装置4通过将电子天平1采集到的重量值减去油水收集器空载时的重量值，获取油水收集器中油和水的重量。

所述差压传感器3设置于油水收集器第一点，用于检测油水收集器第一点以上的液柱高度H₂；

所述计算装置4分别与电子天平1、差压传感器3和气体流量计8连接。

计算装置4与电子天平1连接，实时获得油水收集器2内油水混合物重量；与差压传感器3和气体流量计8电连接，实时获取油水收集器第一点以上的液柱高度H₂和气体流量计8探测的气体体积值，计算装置4是安装了自行设计与编程的具有数据运算和数据处理能力软件的计算机装置。

下面对本发明岩心驱替实验用油气水计量装置的使用步骤进行说明。

S1.实验前使用比重法分别测量油、水密度ρ_O、ρ_W，测得油水收集器2(内径等经)的内径为D。

S2.加入一定量的实验用油品，保证其液位至差压传感器3管线与油水收集器2连接处第一点或以上位置。也可以加入油、水两相液体，但需注意的是必须保证第一点及以上位置只存在单相油。

S3.实验过程中，从岩心夹持器5出口管线流出的油气水混合物流入气液分离器5，分离后的气体经干燥器7干燥后流过气体流量计8，数据采集、录入到计算装置4，得到气体体积V_Gi；油水相混合物从气液分离器6流出后进入油水收集器。

S4.油水两相在油水收集器2中由于密度差存在分层现象，电子天平1和差压传感器3将数据采集、录入到计算装置4。在此情况下，油、水体积在计算装置4里软件中的计算采用以下步骤：

S41假设某i时刻2油水收集器中油、水体积分别为V_Oi和V_Wi；由3差压传感器采集到第一点以上液柱高度H_2i单相油的体积为V_2i，第一点以下液相液柱高度H_1i体积为V_1i(H_1i、V_1i皆为定值)。

S42根据下列计算式：

V_Oi+V_Wi＝V_1i+V_2i＝V_i (1)

ρ_OV_Oi+ρ_WV_Wi＝m_i (2)

V_1i＝S*H_1i (3)

V_2i＝S*H_2i (4)

S＝π*D² (5)

则可计算出某i时刻2油水收集器里的油、水体积V_Oi、V_Wi。

S43某i-1时刻有V_Oi-1、V_Wi-1、H_1i-1及H_2i-1，由下列式子：

V_Oi-1+V_Wi-1＝V_1i-1+V_2i-1＝V_i-1 (6)

ρ_OV_Oi-1+ρ_WV_Wi-1＝m_i-1 (7)

V_1i-1＝S*H_1i-1 (8)

V_2i-1＝S*H_2i-1 (9)

V_1i-1＝V_1i (10)

可计算出i-1时刻2油水收集器里的油、水体积V_Oi-1、V_Wi-1。

S44综上，可得到i-1到i时刻时间间隔内的油、水增量ΔV_O1＝V_Oi-V_Oi-1、ΔV_Wi＝V_Wi-V_Wi-1；还可得到从数据开始采集录入的0时刻到目前i时刻的累积出油量和累积出水量分别为

S5.设定数据保存间隔时间即可记录得到某i时刻的油、水、气量瞬时值ΔV_Oi、ΔV_Wi、ΔV_Gi，累积油、水、气量

在实验过程中要确保油水收集器2中单相水和油水乳化液总量的液面一直低于差压传感器3和油水收集器2连接处第一点以下,保证第一点以上为单相油。如水及油水乳化液总量的液面高于第一点或油水收集器2中总液相液位高于油水收集器2时，需打开快开阀门9排出部分液体继续实验。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种岩心驱替实验用油气水计量装置，包括气液分离器，气体流量计，油水收集器，电子天平，差压传感器，计算装置；

所述气液分离器第一端通过管线与岩心夹持器连接，第二端通过干燥器与气体流量计连接，第三端与油水收集器连接；

所述电子天平设置于油水收集器下方用于采集油水收集器内油水混合物的重量；

所述差压传感器设置于油水收集器第一点，用于检测油水收集器第一点以上的液柱高度H₂；；

所述计算装置分别与电子天平、差压传感器和气体流量计连接。

2.如权利要求1所述的一种岩心驱替实验用油气水计量装置，其特征在于，所述计算装置采用以下公式计算油气水的累计值：

V_Oi+V_Wi＝V_1i+V_2i＝V_i，

ρ_OV_Oi+ρ_WV_Wi＝m_i，

V_1i＝S*H_1i，

V_2i＝S*H_2i，

S＝π*D²，

V_Oi-1+V_Wi-1＝V_1i-1+V_2i-1＝V_i-1，

ρ_OV_Oi-1+ρ_WV_Wi-1＝m_i-1，

V_1i-1＝S*H_1i-1，

V_2i-1＝S*H_2i-1，

V_1i-1＝V_1i，

V_Oi为第i时刻油水收集器中油体积、V_Wi为第i时刻油水收集器中水体积，H_2i为第i时刻差压传感器采集到的第一点以上液柱高度值，H_1i为第i时刻第一点以下液柱高度值，V_1i为第i时刻油水收集器中第一点以下的体积，V_2i为第i时刻油水收集器中第一点以上的体积，

V_Oi-1为第i-1时刻油水收集器中油体积、V_Wi-1为第i-1时刻油水收集器中水体积，H_2i-1为第i-1时刻差压传感器采集到第一点以上液柱高度值，H_1i-1为第i-1时刻第一点以下液柱高度值，V_1i-1为第i-1时刻油水收集器中第一点以下的体积，V_2i-1为第i-1时刻油水收集器中第一点以上的体积，

第i-1到i时刻时间间隔内油增量为ΔV_O1＝V_Oi-V_Oi-1，

第i-1到i时刻时间间隔内水增量为ΔV_Wi＝V_Wi-V_Wi-1，

0时刻到i时刻的累积出油量为

0时刻到i时刻累积出水量为

3.如权利要求1所述的一种岩心驱替实验用油气水计量装置，其特征在于，所述油水收集器包括快开阀门；

所述快开阀门用于当水及油水乳化液总量的液面高于第一点或油水收集器中总液相液位高于油水收集器额定值时排出液体。