CN111855472B - 二氧化碳萃取原油的评价装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气田开发技术领域，涉及一种二氧化碳萃取原油的评价装置。该评价装置包括：反应器(1)、可视化容器(2)，第一活塞式中间容器(3)、第一注入泵(4)、第二活塞式中间容器(5)、以及第二注入泵(6)；所述反应器(1)与所述可视化的容器(2)连通，并且所述反应器(1)位于所述可视化的容器(2)的上方；所述第一注入泵(4)、所述第一活塞式中间容器(3)、所述反应器(1)、所述第二活塞式中间容器(5)、以及所述第二注入泵(6)依次连通。该二氧化碳萃取原油的评价装置，操作简单，能够快速将原油中的轻质组分萃取出来，并且便于观察二氧化碳萃取原油是否进行完毕。

Description

二氧化碳萃取原油的评价装置及方法

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，更具体地，涉及一种二氧化碳萃取原油的评价装置及方法。

背景技术

致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密储层中，未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集，是与生油岩系共生或紧邻的大面积连续分布的石油资源。由于致密储层具有岩性致密，低孔低渗，气藏压力系数低、圈闭幅度低、自然产能低等特点，因此，通常利用压裂技术对致密储层中的致密油进行开发。

致密油藏采用常规注水开发存在着注入困难、注水压力过高等问题，因此，现有的水驱开采原油技术不适用于致密油的开采。

二氧化碳超临界萃取广泛应用于天然有机物的提取。例如CN207562394U公开了一种用于提取叶黄素的超临界CO₂萃取釜，CN106893635A公开了一种棉籽油的提取方法，主要利用二氧化碳超临界萃取棉籽中的棉籽油，CN106336946A公开一种超临界二氧化碳萃取黄精种子油的方法。然而，二氧化碳超临界萃取在原油开采中应用比较少见。

现有的二氧化碳萃取原油的装置包括：二氧化碳注入泵、萃取器、分离器、压缩机、二氧化碳储罐、冷水机等。主要通过改变分离器中的环境条件，如温度和压力，评价二氧化碳对原油性质的影响。

现有论文文献(CO₂对原油的抽提及其对原油黏度的影响，杨胜来等，中国石油大学学报(自然科学版)，2009年第33卷第4期)采用美国Core Lab公司生产的短窗有汞PVT(压力-体积-温度)试验装置考察二氧化碳对原油的抽提作用和抽提后的剩余原油的物性。该试验装置虽然能够准确测量抽提过程中进入二氧化碳中的原油中轻质组分的体积，但是该装置测量二氧化碳萃取原油的体积的过程比较繁琐，并且需要汞柱换算剩余油的体积。不仅如此，该装置的造价高，不能广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种二氧化碳萃取原油的评价装置及方法，以利用二氧化碳快速地将原油中的轻质组分萃取出来，为利用二氧化碳开采原油提供理论基础。

为了实现上述目的，本发明提供一种二氧化碳萃取原油的评价装置，该装置包括：反应器、可视化容器、第一活塞式中间容器、第一注入泵、第二活塞式中间容器、以及第二注入泵；

所述反应器与所述可视化容器连通，并且所述反应器位于所述可视化的容器的上方；

所述第一注入泵、所述第一活塞式中间容器、所述反应器、所述第二活塞式中间容器、以及所述第二注入泵依次连通。

具体地，所述可视化的容器包括内筒和外筒，所述内筒与所述外筒密封连接；所述内筒由耐压的透明材料制成，所述外筒由耐压的金属材料制成，且侧壁上开设有视窗，所述外筒与所述反应器密封螺纹连接。

更具体地，所述内筒上设置有刻度标识。

更具体地，刻度标识为容积标识。

具体地，所述反应器与所述第一活塞式中间容器之间的连通管线上设置有第一阀门；

所述反应器与所述第二活塞式中间容器之间的连通管线上设置有第二阀门。

本发明还提供一种二氧化碳萃取原油的评价方法，所述评价方法包括以下步骤：

I)将原油装入所述可视化容器中；

II)通过所述第一注入泵向所述第一活塞式中间容器加压，使得所述第一活塞式中间容器中的二氧化碳注入至所述反应器和所述可视化容器中，直至所述反应器和所述可视化容器中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；

III)继续通过所述第一注入泵向所述第一活塞式中间容器加压，使得所述第一活塞式中间容器中的二氧化碳注入至所述反应器和所述可视化容器中，将所述反应器和所述可视化容器中的气体驱替至所述第二活塞式中间容器中，同时保持所述反应器和所述可视化容器中的压力为第一预设压力；停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至所述第一预设时间；

IV)重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化。

具体地，在第一预设压力的情况下，所述二氧化碳处于超临界状态。

在上述的评价装置具有第一阀门和第二阀门的基础上，步骤II)为，开启所述第一阀门，关闭所述第二阀门，通过所述第一注入泵向所述第一活塞式中间容器加压，使得所述第一活塞式中间容器中的二氧化碳注入至所述反应器和所述可视化容器中，直至所述反应器和所述可视化容器中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，然后关闭所述第一阀门，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；

步骤III)为，开启所述第一阀门和所述第二阀门，继续通过所述第一注入泵使得所述第一活塞式中间容器中的二氧化碳注入至所述反应器和所述可视化容器中，将所述反应器和所述可视化容器中的气体驱替至所述第二活塞式中间容器中，停止注入二氧化碳，同时保持所述反应器和所述可视化容器中的压力为第一预设压力，关闭所述第一阀门和所述第二阀门，原油与二氧化碳反应至所述第一预设时间。

具体地，在步骤II)和步骤III)之间还包括步骤V)，所述步骤V)为通过所述第二注入泵向所述第二活塞式中间容器加压，至所述第二活塞式中间容器中的压力为第一预设压力。

具体地，在步骤I)中，将原油装入所述可视化容器中之后，称取萃取前的原油和所述可视化容器的重量；

在步骤IV)中，在重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化之后，称取萃取后的原油和所述可视化容器的重量；

所述评价方法还包括：VI)根据萃取前的原油和所述可视化容器的重量与萃取后的原油和所述可视化容器的重量的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

具体地，在可视化容器具有刻度标识，例如容积标识的情况下，在步骤II)中，在停止注入二氧化碳之后，立即读取原油的液面所对应的刻度标识，例如体积标识；

在步骤IV)中，在直至原油的体积不发生变化之后，读取原油的液面所对应的刻度标识，例如体积标识；

所述评价方法还包括：Ⅶ)根据步骤II)中原油的液面所对应的刻度标识与步骤IV)中原油的液面所对应的刻度标识的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的装置操作简单，能够快速将原油中的轻质组分萃取出来，并且可视化的容器便于观察二氧化碳萃取原油是否进行完毕。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的装置结构简单，造价低。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的方法，操作简单，便于控制，能够观察到二氧化碳萃取原油的全过程。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明提供的一种二氧化碳萃取原油的评价装置的示意图。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本发明提供一种二氧化碳萃取原油的评价装置。请参见图1，图1示出了本发明提供的一种二氧化碳萃取原油的评价装置的示意图。如图1所示，该评价装置包括：反应器1、可视化容器2、第一活塞式中间容器3、第一注入泵4、第二活塞式中间容器5、以及第二注入泵6；反应器1与可视化的容器2连通，并且反应器1位于可视化容器2的上方；第一注入泵4、第一活塞式中间容器3、反应器1、第二活塞式中间容器5、以及第二注入泵6依次连通。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的评价装置的工作原理是：

请继续参见图1，将原油装入可视化容器2中；通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，直至反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；通过第二注入泵6向第二活塞式中间容器5加压，至第二活塞式中间容器5中的压力为第一预设压力；继续通过第一注入泵4第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，将反应器1和可视化容器2中的气体驱替至第二活塞式中间容器5中，同时保持反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力；停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；重复上一步骤，直至原油的体积不发生变化，完成二氧化碳对原油的萃取。由上述可知，本发明提供的二氧化碳萃取原油的评价装置，操作简单，能够快速将原油中的轻质组分萃取出来，并且可视化的容器2便于观察二氧化碳萃取原油是否进行完毕。

在本发明中，反应器1与可视化容器2密封螺纹连接。可视化的容器2包括内筒和外筒，内筒与外筒密封连接。内筒可以由耐压的透明材料制成，例如金刚石。外筒由耐压的金属材料制成。在外筒的侧壁上设置有视窗，优选的，外筒的侧壁上开设有三个视窗，以便于观察内筒中的原油在萃取中的变化。外筒与反应器1密封螺纹连接。

为了便于获得可视化容器2中的原油的体积，内筒上设置有刻度标识，优选为容积标识，通过读取萃取前后的原油的体积，方便获知二氧化碳萃取出的原油的体积。

反应器可以为圆管体或中空的长方体结构。反应器由耐酸腐蚀的金属材料制成。

请参见图1，反应器1与第一活塞式中间容器3之间的连通管线上设置有第一阀门7；反应器1与第二活塞式中间容器5之间的连通管线上设置有第二阀门8。第一阀门和第二阀门均可以为流量控制阀，便于控制二氧化碳进出反应器1和可视化容器2。

本发明还提供一种二氧化碳萃取原油的评价方法。该评价方法在上述评价装置中进行，该评价方法包括以下步骤：

I)将原油装入可视化容器2中。

II)通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，直至反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

III)继续通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，将反应器1和可视化容器2中的气体驱替至第二活塞式中间容器5中，同时保持反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力；停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

IV)重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的评价方法，可评价不同压力下二氧化碳对原油的萃取效率。

在本发明中，本领域技术人员可以通过设置第一预设压力，考查在不同的压力下，二氧化碳对原油的萃取效率，并且可以根据原油的加入量控制原油与二氧化碳反应的第一预设时间。原油的加入量可以为4-5ml，该装置对原油的用量少。

优选地，在第一预设压力的情况下，二氧化碳处于超临界状态，即该评价方法为利用超临界二氧化碳萃取原油。

在步骤II)和步骤III)之间还包括步骤V)，所述步骤V)可以为通过第二注入泵6向第二活塞式中间容器5加压，至第二活塞式中间容器5中的压力为第一预设压力。所述步骤V)也可以为通过第二注入泵6向第二活塞式中间容器5加压，至第二活塞式中间容器5中的压力为第二预设压力；第二预设压力略小于或等于第一预设压力，第一预设压力与第二预设压力的差值在第一预设范围内，第一预设范围可以为大于或等于0MPa，小于或等于0.05MPa，例如0.02MPa或者0.01MPa，以便于萃取后的二氧化碳与原油混合物进入第二活塞式中间容器中。

在本发明中，可以根据原油的萃取前后的重量计算二氧化碳对原油的萃取率，具体操作如下：

在步骤I)中，将原油装入可视化容器2中之后，称取萃取前的原油和可视化容器2的重量；在步骤IV)中，在重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化之后，称取萃取后的原油和可视化容器2的重量；该评价方法还包括：VI)根据萃取前的原油和可视化容器2的重量与萃取后的原油和可视化容器2的重量的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。原油的萃取率为萃取前的原油和可视化容器的重量与萃取后的原油和可视化容器的重量的差值，与萃取前的原油的重量的比值。

在本发明中，可以根据原油的萃取前后的体积计算二氧化碳对原油的萃取率，具体操作如下：

在步骤II)中，在停止注入二氧化碳之后，立即读取原油的液面所对应的刻度标识；在步骤IV)中，在直至原油的体积不发生变化之后，读取原油的液面所对应的刻度标识；所述评价方法还包括：Ⅶ)根据步骤II)中原油的液面所对应的刻度标识与步骤IV)中原油的液面所对应的刻度标识的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

在不考虑压力对原油体积的影响的情况下，对于根据原油的萃取前后的体积计算二氧化碳对原油的萃取率也可以为，在步骤I)中，将原油装入所述可视化容器(2)中，之后读取原油的液面所对应的刻度标识，例如溶剂标识(即原油的体积)；在步骤IV)中，在直至原油的体积不发生变化之后，读取原油的液面所对应的刻度标识，例如溶剂标识(即原油的体积)；所述评价方法还包括：Ⅶ)根据步骤II)中原油的液面所对应的刻度标识(体积标识)与步骤IV)中原油的液面所对应的刻度标识(体积标识)的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

本发明提供的二氧化碳萃取原油的装置还包括真空泵，真空泵与反应器连通，在将具有原油的可视化容器与反应器密封螺纹连接后，对可视化容器与反应器抽真空，再由通过第一注入泵向第一活塞式中间容器加压，使得第一活塞式中间容器中的二氧化碳注入至反应器和可视化容器中，利用二氧化碳萃取可视化容器中的原油。

在二氧化碳萃取原油的装置中的可视化容器2具有容积标识的情况下，该评价方法包括以下步骤：

I)将原油装入可视化容器2中。

II)通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，直至反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，立即读取原油体积，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

III)继续通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，将反应器1和可视化容器2中的气体驱替至第二活塞式中间容器5中，同时保持反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力；停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

IV)重复步骤III)，直至原油的体积不再变化，在可视化容器2中的压力与外界的大气压相同的情况下，读取萃取后原油的体积，根据萃取前原油的体积以及萃取后原油的体积，计算二氧化碳对原油的萃取率。原油的萃取率为萃取前原油的体积与萃取后原油的体积的差值，与萃取前原油的体积的比值。

实施例1

本实施例提供一种二氧化碳萃取原油的装置。请参见图1，该装置包括：反应器1、可视化容器2，第一活塞式中间容器3、第一注入泵4、第二活塞式中间容器5、第二注入泵6、第一阀门7以及第二阀门8；反应器1与可视化的容器2连通，并且反应器1位于可视化的容器2的上方；第一注入泵4、第一活塞式中间容器3、反应器1、第二活塞式中间容器5、以及第二注入泵6依次连通；第一阀门7设置在反应器1与第一活塞式中间容器3之间的连通管线上；第二阀门8设置在反应器1与第二活塞式中间容器5之间的连通管线上；可视化的容器2包括内筒和外筒，内筒与外筒密封连接，外筒的侧壁上开设有三个视窗，外筒与反应器1密封螺纹连接。

实施例2

本实施例提供一种二氧化碳萃取原油的评价方法。请参见图1，该评价方法在上述二氧化碳萃取原油的装置内进行，该评价方法包括以下步骤：

S1.将原油装入可视化容器2中，读取萃取前原油的体积。

S2.开启第一阀门7，关闭第二阀门8；通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，直至反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力，关闭第一阀门7，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

S3.通过第二注入泵6向第二活塞式中间容器5加压，至第二活塞式中间容器5中的压力为第二预设压力；第一预设压力与第二预设压力的差值为0.01MPa。

S4.开启第一阀门7和第二阀门8，继续通过第一注入泵4向第一活塞式中间容器3加压，使得第一活塞式中间容器3中的二氧化碳注入至反应器1和可视化容器2中，将反应器1和可视化容器2中的气体驱替至第二活塞式中间容器5中，同时保持反应器1和可视化容器2中的压力为第一预设压力；关闭第一阀门7和第二阀门8，原油与二氧化碳反应至第一预设时间。

S5.重复步骤S4，直至原油的体积不再变化，读取萃取后原油的体积，根据萃取前原油的体积以及萃取后原油的体积，计算二氧化碳对原油的萃取率。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种二氧化碳萃取原油的评价装置，其特征在于，该评价装置包括：反应器(1)、可视化容器(2)、第一活塞式中间容器(3)、第一注入泵(4)、第二活塞式中间容器(5)、以及第二注入泵(6)；

所述反应器(1)与所述可视化的容器(2)连通，并且所述反应器(1)位于所述可视化容器(2)的上方；

所述第一注入泵(4)、所述第一活塞式中间容器(3)、所述反应器(1)、所述第二活塞式中间容器(5)、以及所述第二注入泵(6)依次连通；

所述可视化的容器(2)包括内筒和外筒，所述内筒与所述外筒密封连接；所述内筒由耐压的透明材料制成，所述外筒由耐压的金属材料制成，且侧壁上开设有视窗，所述外筒与所述反应器(1)密封螺纹连接；

所述内筒上设置有刻度标识。

2.根据权利要求1所述的评价装置，其特征在于，所述反应器(1)与所述第一活塞式中间容器(3)之间的连通管线上设置有第一阀门(7)；

所述反应器(1)与所述第二活塞式中间容器(5)之间的连通管线上设置有第二阀门(8)。

3.一种二氧化碳萃取原油的评价方法，其特征在于，所述评价方法在权利要求1或2所述的评价装置中进行，所述评价方法包括以下步骤：

I)将原油装入所述可视化容器(2)中；

II)通过所述第一注入泵(4)向所述第一活塞式中间容器(3)加压，使得所述第一活塞式中间容器(3)中的二氧化碳注入至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中，直至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；

III)继续通过所述第一注入泵(4)使得所述第一活塞式中间容器(3)中的二氧化碳注入至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中，将所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的气体驱替至所述第二活塞式中间容器(5)中，停止注入二氧化碳，同时保持所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的压力为第一预设压力，原油与二氧化碳反应至所述第一预设时间；

IV)重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化。

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，在第一预设压力的情况下，所述二氧化碳处于超临界状态。

5.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述评价方法在权利要求2所述的评价装置中进行；

步骤II)为，开启所述第一阀门(7)，关闭所述第二阀门(8)，通过所述第一注入泵(4)向所述第一活塞式中间容器(3)加压，使得所述第一活塞式中间容器(3)中的二氧化碳注入至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中，直至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的压力为第一预设压力，停止注入二氧化碳，然后关闭所述第一阀门(7)，原油与二氧化碳反应至第一预设时间；

步骤III)为，开启所述第一阀门(7)和所述第二阀门(8)，继续通过所述第一注入泵(4)使得所述第一活塞式中间容器(3)中的二氧化碳注入至所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中，将所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的气体驱替至所述第二活塞式中间容器(5)中，停止注入二氧化碳，同时保持所述反应器(1)和所述可视化容器(2)中的压力为第一预设压力，关闭所述第一阀门(7)和所述第二阀门(8)，原油与二氧化碳反应至所述第一预设时间。

6.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，在步骤II)和步骤III)之间还包括步骤V)，所述步骤V)为通过所述第二注入泵(6)向所述第二活塞式中间容器(5)加压，至所述第二活塞式中间容器(5)中的压力为第一预设压力。

7.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，在步骤I)中，将原油装入所述可视化容器(2)中之后，称取萃取前的原油和所述可视化容器(2)的重量；

在步骤IV)中，在重复步骤III)，直至原油的体积不发生变化之后，称取萃取后的原油和所述可视化容器(2)的重量；

所述评价方法还包括：VI)根据萃取前的原油和所述可视化容器(2)的重量与萃取后的原油和所述可视化容器(2)的重量的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

8.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述评价方法在权利要求1所述的评价装置中进行，在步骤II)中，在停止注入二氧化碳之后，立即读取原油的液面所对应的刻度标识；

在步骤IV)中，在直至原油的体积不发生变化之后，读取原油的液面所对应的刻度标识；

所述评价方法还包括：Ⅶ)根据步骤II)中原油的液面所对应的刻度标识与步骤IV)中原油的液面所对应的刻度标识的差值，计算二氧化碳对原油的萃取率。

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