CN204374116U - 一种高温高压原油燃点测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温高压原油燃点测试装置，该高温高压原油燃点测试装置包括：气体注入系统，设有空气储罐、电磁阀、气体增压泵、高压贮罐以及气体流量控制器，空气储罐通过第一管线与电磁阀相连接，电磁阀与气体增压泵之间通过第二管线相连接，气体增压泵由第三管线连接至气体流量控制器，高压贮罐通过输气管线与第三管线相连接；燃烧釜，设有能检测其内部温度的测温探头，测温探头的接线端位于燃烧釜的外侧，并与测温装置相连接，测温探头的探头端位于燃烧釜中，气体流量控制器通过第四管线与燃烧釜的内腔相连通，第四管线上设有一进气阀，并连接有一压力传感器。

Description

一种高温高压原油燃点测试装置

技术领域

本实用新型属于石油开采领域，具体而言，涉及一种高温高压油藏条件下原油燃点测试装置，可测定不同油藏压力、不同油品及不同含水条件下，原油点燃的自燃温度，为实现单井点火工艺个性化设计提供支持。

背景技术

火烧油层点火工艺技术是火烧油层成功的关键技术之一。目前点火工艺主要采用油样热失重曲线(TGA)、热失重速率曲线(DTG)来确定点火温度，点火温度确定值比较高，甚至达到500℃。但在工作中发现，上述方式主要存在以下问题：①TGA曲线反映了样品重量随温度的升高逐渐减少，DTG曲线说明不同的温度区间失重的速率不同，这两个曲线实质上反应的是原油燃烧的过程，实验中气体是流通的，原油在高温条件下裂解后产生的气体组分也被带走，而在油藏条件下点火及火线推进过程中，注采井连通效果达不到实验中理想的连通效果，在火驱初期，尤其是油层点燃的瞬时，时间较短，因此，可认为气体流通速度很小或基本不流通，所以，通过油样热失重曲线(TGA)、热失重速率曲线(DTG)来确定点火温度，不能模拟油层条件点火；②TG/DTG但由于样品很小，一般2-5mg，质量流动机理不能准确的模拟；③加热速率通常定位10℃/min，这个速度太快而影响到了液相成分变化的发生，实验所得数据与现场条件下的数据相差很大；④不同人进行实验，得到的实验结果相差很大。

因此，有必要研究一种高温高压原油燃点测试装置，来确定油层的燃点，在合理的温度条件下更快点燃油层，以期解决现有技术存在的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种高温高压原油燃点测试装置，可测定不同油藏压力、不同油品及不同含水条件下原油点燃的自燃温度，为实现单井点火工艺个性化设计提供支持。

为此，本实用新型提出一种高温高压原油燃点测试装置，其包括：

气体注入系统，设有空气储罐、电磁阀、气体增压泵、高压贮罐以及气体流量控制器，所述空气储罐通过第一管线与所述电磁阀的供气口相连接，所述电磁阀的各常闭口与所述气体增压泵的各动力气源口之间分别通过第二管线相连接，所述气体增压泵的出口由第三管线连接至所述气体流量控制器，所述空气储罐的进气口通过管线另连接有一空气静音压缩机，所述第一管线上设有一驱动阀，所述第三管线上依次设有一增压阀及一调压阀，所述高压贮罐的进出口通过输气管线与所述第三管线相连接，所述输气管线与所述第三管线的相接处位于所述增压阀及所述调压阀之间，所述增压泵的入口另通过输管线与一气罐相连接，所述输管线上设有一气源阀；

燃烧釜，所述燃烧釜上设有能检测其内部温度的测温探头，所述测温探头的接线端位于所述燃烧釜的外侧，并与测温装置相连接，所述测温探头的探头端位于所述燃烧釜中，所述气体流量控制器通过第四管线与所述燃烧釜的内腔相连通，所述第四管线上设有一进气阀，并连接有一压力传感器。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述燃烧釜包括有：

一保温筒体，所述保温筒体的上端口盖设有一保温筒上盖，其内部设有一筒体及一加热装置，所述筒体的上端凸伸出所述保温筒上盖，其上端口处连接有一堵头，所述堵头的外侧套设有一压帽，所述压帽与所述筒体的外侧螺纹连接；

一安全防护罩，所述安全防护罩放置于所述保温筒上盖上，其内部凹设有一空腔，所述压帽及筒体的上端容置在所述空腔内，所述安全防护罩上另设有一中空的焊接接头，所述焊接接头沿垂向穿设于所述安全防护罩及压帽，其上端凸伸出所述安全防护罩的上端面，并与所述第四管线相连接，其下端与所述堵头的上端面相连接，所述堵头上沿垂向设有能对应连通所述焊接接头及所述筒体内腔的通道，使气体能从所述焊接接头、通道进入所述筒体的内腔中，其中，所述保温筒体中另设有一与所述保温筒上盖相连接的支撑架，所述筒体及加热装置与所述支撑架相连接。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述支撑架设有一支撑上板、一支撑立柱及一支撑下板，所述支撑上板与所述保温筒上盖之间连接固定，所述支撑立柱的上端及下端对应与所述支撑上板及支撑下板相连接；

所述加热装置包括有一电热管及一加热套，所述加热套固定于所述支撑上板及支撑下板之间，所述电热管沿竖向放置于所述加热套中，其下端凸伸出所述保温筒体的下端；

所述筒体放置于所述加热套中，并与所述电热管相邻，所述筒体的下端与所述支撑架的支撑下板连接固定，其中，所述加热套内壁与所述筒体外侧面之间另设有一控温探头，所述控温探头沿垂向相邻于所述筒体的外侧，其内端与所述筒体相接触，其外端凸伸出所述保温筒体的下端面。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述测温探头包括有两个，其中一所述测温探头穿设于所述焊接接头及堵头的通道，其探头端位于所述筒体的内腔中，其接线端凸伸出所述焊接接头的上端头；

另一所述测温探头沿垂向穿设于所述保温筒体，其探头端位于所述筒体的内腔中，其接线端凸伸出所述保温筒体的下端面。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述堵头的上端与所述压帽之间设有垫圈，其下端与所述筒体的上端之间设有密封圈，所述压帽的外侧套设固定有锁紧块，所述锁紧块与所述保温筒上盖之间通过螺钉连接固定，所述电热管的下端上套设有固定块，所述固定块与所述保温筒体的下端面之间连接固定，其中，所述保温筒体的下端进一步连接有一保护罩，所述电热管的下端容置在所述保护罩内。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述第三管线上另连接有一电接点压力表、一第一安全阀及一压力表，所述电接点压力表位于所述增压阀及所述高压储气罐之间，所述第一安全阀位于所述高压储气罐及所述调压阀之间，所述第四管线上在所述进气阀与所述燃烧釜之间的部分另连接有一第二安全阀、一放空阀以及一防爆阀。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，另设有一数据采集系统，所述数据采集系统通过数据线与所述测温装置及压力传感器相连接。

如上所述的高温高压原油燃点测试装置，其中，所述气体注入系统、燃烧釜及数据采集系统放置于一控制机箱中，所述燃烧釜与所述控制机箱连接固定。

本实用新型提供的高温高压原油燃点测试装置，可测定不同油藏压力、不同油品及不同含水条件下原油点燃的自燃温度，为实现单井点火工艺个性化设计提供支持。

本实用新型提供的高温高压原油燃点测试装置，通过设置燃烧釜，使实验过程在一个密闭系统中进行，可以把原油处理成不同温度条件下的馏分然后进行自燃点测试，实验环境接近油藏中原油点燃的条件；在实验中，根据燃烧釜的容积，优选样品为100-200ml，具有一定的流动性；通过控制电热管，能调节加热速度，可模拟现场电点火器的功率，进行不同加热速度的模拟实验；另外，本实用新型的实验方法确定，可重复性能好，具有良好的可靠性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型中气体注入系统与燃烧釜的连接流程示意图。

图2为本实用新型中燃烧釜的组成结构示意图。

主要元件标号说明：

1       气体注入系统          11      空气储罐

111     管线                  112     空气静音压缩机

12      电磁阀                13      气体增压泵

131     输管线                132     气罐

133     气源阀                14      高压贮罐

141     输气管线              15      气体流量控制器

16      第一管线              161     驱动阀

17      第二管线              18      第三管线

181     增压阀                182     调压阀

183     电接点压力表、        184     第一安全阀

185     压力表                19      第四管线

191     进气阀                192     压力传感器

193     第二安全阀            194     放空阀

195     防爆阀                2       燃烧釜

21      保温筒体              211     保温筒上盖

22      安全防护罩            221     空腔

23      筒体                  24      加热装置

241     电热管                2411    固定块

242     加热套                243     控温探头

25      堵头                  250     通道

251     垫圈                  252     密封圈

26      压帽                  261     锁紧块

27      焊接接头              28      支撑架

281     支撑上板              282     支撑立柱

283     支撑下板              4       测温探头

41、42  测温探头              43      压力传感器

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型提出的高温高压原油燃点测试装置的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。

图1为本实用新型中气体注入系统与燃烧釜的连接流程示意图。图2为本实用新型中燃烧釜的组成结构示意图。

如图1所示，本实用新型提出的高温高压原油燃点测试装置，其包括气体注入系统1、以及燃烧釜2，其中，所述气体注入系统1设有空气储罐11、电磁阀12、气体增压泵13、高压贮罐14以及气体流量控制器(气体质量流量计)15，所述空气储罐11通过第一管线16与所述电磁阀12的供气口相连接，所述电磁阀12的各常闭口与所述气体增压泵13的各动力气源口之间分别通过第二管线17相连接，所述气体增压泵13的出口由第三管线18连接至所述气体流量控制器15，所述空气储罐11上通过管线111另连接有一空气静音压缩机112，所述第一管线16上设有一驱动阀(如针阀，用于控制管线的开关)161，所述第三管线18上依次设有一增压阀181及一调压阀182，所述高压贮罐14的进出口通过输气管线141与所述第三管线18相连接，所述输气管线141与所述第三管线18的相接处位于所述增压阀181及所述调压阀182之间，在实际工作时，所述气体增压泵13增压过的气体先到所述高压储气罐14，然后经所述调压阀182减到所需压力后再供到所述气体流量控制器15，便于操作，所述增压泵13的入口另通过输管线131与一气罐132相连接，在工作时，该气罐132用于储存低压气体，能避免空气静音压缩机频繁启动，所述输管线131上设有一气源阀133，其中，在实际工作时，所述气体增压泵13优选进口SITEC气体增压泵,型号为GBD100，而空气静音压缩机选用进口巨霸静音压缩机，型号为GCSE50，需指出的是，对于上述空气储罐11、电磁阀12、气体增压泵13、高压贮罐14以及气体流量控制器15等均为现有技术，对其组成结构、具体连接方法及工作原理等，在此不再赘述；

所述燃烧釜2上设有能检测其内部温度的测温探头，所述测温探头的接线端位于所述燃烧釜2的外侧，并与测温装置(如测温仪，图中未示出)相连接，其探头端位于所述燃烧釜2中，所述气体流量控制器15通过第四管线19与所述燃烧釜2的内腔相连通，所述第四管线19上设有一进气阀191，并连接有一压力传感器192，当燃烧釜工作时，其内部的温度及压力能实时通过测温探头及压力传感器进行测量，以便于作业。

请一并参见图2，所述燃烧釜2包括有一保温筒体21及一安全防护罩22，所述保温筒体21的上端口盖设有一保温筒上盖211，其内部设有一筒体23及一加热装置24，所述筒体23的上端凸伸出所述保温筒上盖211，其上端口处连接有一堵头25，所述堵头25的外侧套设有一压帽26，所述压帽26与所述筒体23的外侧螺纹连接；

所述安全防护罩22放置于所述保温筒上盖211上，其内部凹设有一空腔221，所述压帽26及筒体23的上端容置在所述空腔221内，所述安全防护罩22上另设有一中空的焊接接头27，所述焊接接头27沿垂向穿设于所述安全防护罩22及压帽26，其上端凸伸出所述安全防护罩22的上端面，并与所述第四管线19相连接，其下端与所述堵头25的上端面相连接，所述堵头15上沿垂向设有能对应连通所述焊接接头27及所述筒体23内腔的通道250，使气体从焊接接头27、通道250进入筒体23的内腔中，其中，所述保温筒体21中另设有一与所述保温筒上盖211相连接的支撑架28，所述筒体23及加热装置24与所述支撑架28相连接。

较佳地，所述支撑架28设有一支撑上板281、一支撑立柱282及一支撑下板283，所述支撑上板281与所述保温筒上盖211之间连接固定，所述支撑立柱282的上端及下端对应与所述支撑上板281及支撑下板283相连接；

所述加热装置24包括有一电热管241及一加热套242，所述加热套242固定于所述支撑上板281及支撑下板283之间，所述电热管241沿竖向放置于所述加热套242中，其下端凸伸出所述保温筒体21的下端；

所述筒体23放置于所述加热套242中，并与所述电热管241相邻，所述筒体21的下端与所述支撑架28的支撑下板283连接固定，其中，所述加热套242内壁与所述筒体23外侧面之间另设有一控温探头243，以便于实时监测电热管241的加热温度，所述控温探头243沿垂向相邻于所述筒体的外侧，其内端与所述筒体23相接触，其外端凸伸出所述保温筒体21的下端面。

如图2所示，所述测温探头包括有两个，其中一所述测温探头41穿设于所述焊接接头27及堵头25的通道250，其探头端位于所述筒体23的内腔中，其接线端凸伸出所述焊接接头27的上端头；

另一所述测温探头42沿垂向穿设于所述保温筒体21，其探头端位于所述筒体23的内腔中，其接线端凸伸出所述保温筒体21的下端面。

为了提高密封性能及连接的稳定性，优选所述堵头25的上端与所述压帽26之间设有垫圈251，其下端与所述筒体23的上端之间设有密封圈252，所述压帽26的外侧套设固定有锁紧块261，所述锁紧块261与所述保温筒上盖211之间通过螺钉连接固定，所述电热管241的下端套设有固定块2411，所述固定块2411与所述保温筒体21的下端面之间连接固定，其中，所述保温筒体21的下端进一步连接有一保护罩212，所述电热管241的下端容置在所述保护罩212内。

较佳地，所述第三管线18上另连接有一电接点压力表183、一第一安全阀184及一压力表185，所述电接点压力表183位于所述增压阀181及所述高压储气罐14之间，所述第一安全阀184位于所述高压储气罐14及所述调压阀182之间，所述第四管线19上在所述压力传感器192与所述燃烧釜2之间的部分另连接有一第二安全阀193、一放空阀194以及一防爆阀195，其中，通过设置第二安全阀193、放空阀194，在燃烧釜2结束工作时，便于将燃烧釜中的残留气体放出，起到能量释放缓冲的作用；当燃烧釜燃烧达到防爆阀设定压力时，防爆阀195能自动卸压，提高了燃烧釜2的工作安全性。

进一步地，还可设置一数据采集系统(图中未示出)，所述数据采集系统通过数据线与所述测温装置及压力传感器相连接，可适时采集并记录温度、压力等参数。其中，该数据采集系统通常为一计算机系统，主要由系统控制软件、计算机、打印机以及数据采集板等组成，其为公知技术，对其具体工作原理再此不作赘述。

另外，优选所述气体注入系统1、燃烧釜2及数据采集系统放置于一机架机箱中，所述燃烧釜2与所述机架机箱连接固定，如图2中，是在保温筒上盖211的边缘通过螺钉及连接板(图中未标示)与所述机架机箱相连接。该机架机箱主要提供设备的安装平台，在实际应用时，还可设置一控制面板(比如控制触摸屏)，分别布设测温仪表、测压仪表、压力表、调压阀等，以便于集中操作。

本实用新型提出的高温高压原油燃点测试装置，通过气体注入系统1向燃烧釜2中输入预定量的气体，再对燃烧釜进行加热，使其中放入的原油进行燃烧，其中，通过压力传感器及测温装置实时观察燃烧釜内的温度及压力变化，当出现温度压力突增,此时原油达到原油的自燃点而燃烧,突升之前的温度转折点即为自燃点，即可得出原油在相应压力条件下的燃点，即可测定不同油藏条件(包括油藏孔渗饱、温压)、不同油品条件下的原油燃点，为实现单井点火工艺个性化设计提供支持。

本实用新型提出的高温高压原油燃点测试装置，其具体工作过程如下：

a)向燃烧釜的筒体中装入原油，启动空气静音压缩机112，为空气储罐11提供气源，并设定调压阀182的压力为0MPa；

b)开启电磁阀12、气源阀133、驱动阀161及增压阀181，通过气体增压泵13将气源增压后由空气储罐11及气罐132输送至高压贮罐14中，直至空气储罐14内压力达到设定值，关闭电磁阀12、气源阀133、驱动阀161及增压阀181，其中，图1中所示结构中，电磁阀12和电接点压力表183之间的虚线是指两者的联动功能(压力达到设定值后，自动关闭电磁阀，其为现有技术，限于篇幅，本文中不再赘述；

c)保持进气阀191、放空阀194关闭，设定调压阀182的输出压力至试验要求值；

d)打开进气阀191，通过气体流量控制器15向燃烧釜2中注入气体，当燃烧釜2内的气体总量或压力达到预定值时，关闭进气阀191，并设定调压阀182的压力为0MPa；

e)通过燃烧釜2的加热装置24，对筒体23内的原油加热，观察压力传感器192及测温装置处的压力及温度数值；

f)待原油燃烧时，关闭加热装置，直至原油燃尽后，结束实验。

其中，优选所述高压贮罐的压力设定值不大于50MPa，所述调压阀的输出压力不大于10MPa。

对于本实用新型而言，在实验过程中，根据原油燃烧的实验规律可知,从数据采集系统中可以看到温度压力的数据变化,当出现温度压力突增,比如，温度增大100-200℃,压力增大3-5MPa,此时原油达到原油的自燃点而燃烧,突升之前的温度转折点即为自燃点。由于从加热到原油达到自燃点到燃烧的整个过程的温度压力数据，都是从采集系统中可以看到的，因此，通过本实用新型，能非常方便快速的测得原油在各压力下自燃点。

本实用新型提供的高温高压原油燃点测试装置，可测定不同油藏压力、不同油品及不同含水条件下原油点燃的自燃温度，为实现单井点火工艺个性化设计提供支持。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.一种高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述高温高压原油燃点测试装置包括：

气体注入系统，设有空气储罐、电磁阀、气体增压泵、高压贮罐以及气体流量控制器，所述空气储罐通过第一管线与所述电磁阀的供气口相连接，所述电磁阀的各常闭口与所述气体增压泵的各动力气源口之间分别通过第二管线相连接，所述气体增压泵的出口由第三管线连接至所述气体流量控制器，所述空气储罐的进气口通过管线另连接有一空气静音压缩机，所述第一管线上设有一驱动阀，所述第三管线上依次设有一增压阀及一调压阀，所述高压贮罐的进出口通过输气管线与所述第三管线相连接，所述输气管线与所述第三管线的相接处位于所述增压阀及所述调压阀之间，所述增压泵的入口另通过输管线与一气罐相连接，所述输管线上设有一气源阀；

燃烧釜，所述燃烧釜上设有能检测其内部温度的测温探头，所述测温探头的接线端位于所述燃烧釜的外侧，并与测温装置相连接，所述测温探头的探头端位于所述燃烧釜中，所述气体流量控制器通过第四管线与所述燃烧釜的内腔相连通，所述第四管线上设有一进气阀，并连接有一压力传感器。

2.如权利要求1所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述燃烧釜包括有：

一保温筒体，所述保温筒体的上端口盖设有一保温筒上盖，其内部设有一筒体及一加热装置，所述筒体的上端凸伸出所述保温筒上盖，其上端口处连接有一堵头，所述堵头的外侧套设有一压帽，所述压帽与所述筒体的外侧螺纹连接；

一安全防护罩，所述安全防护罩放置于所述保温筒上盖上，其内部凹设有一空腔，所述压帽及筒体的上端容置在所述空腔内，所述安全防护罩上另设有一中空的焊接接头，所述焊接接头沿垂向穿设于所述安全防护罩及压帽，其上端凸伸出所述安全防护罩的上端面，并与所述第四管线相连接，其下端与所述堵头的上端面相连接，所述堵头上沿垂向设有能对应连通所述焊接接头及所述筒体内腔的通道，使气体能从所述焊接接头、通道进入所述筒体的内腔中，其中，所述保温筒体中另设有一与所述保温筒上盖相连接的支撑架，所述筒体及加热装置与所述支撑架相连接。

3.如权利要求2所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述支撑架 设有一支撑上板、一支撑立柱及一支撑下板，所述支撑上板与所述保温筒上盖之间连接固定，所述支撑立柱的上端及下端对应与所述支撑上板及支撑下板相连接；

所述加热装置包括有一电热管及一加热套，所述加热套固定于所述支撑上板及支撑下板之间，所述电热管沿竖向放置于所述加热套中，其下端凸伸出所述保温筒体的下端；

所述筒体放置于所述加热套中，并与所述电热管相邻，所述筒体的下端与所述支撑架的支撑下板连接固定，其中，所述加热套内壁与所述筒体外侧面之间另设有一控温探头，所述控温探头沿垂向相邻于所述筒体的外侧，其内端与所述筒体相接触，其外端凸伸出所述保温筒体的下端面。

4.如权利要求3所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述测温探头包括有两个，其中一所述测温探头穿设于所述焊接接头及堵头的通道，其探头端位于所述筒体的内腔中，其接线端凸伸出所述焊接接头的上端头；

另一所述测温探头沿垂向穿设于所述保温筒体，其探头端位于所述筒体的内腔中，其接线端凸伸出所述保温筒体的下端面。

5.如权利要求4所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述堵头的上端与所述压帽之间设有垫圈，其下端与所述筒体的上端之间设有密封圈，所述压帽的外侧套设固定有锁紧块，所述锁紧块与所述保温筒上盖之间通过螺钉连接固定，所述电热管的下端上套设有固定块，所述固定块与所述保温筒体的下端面之间连接固定，其中，所述保温筒体的下端进一步连接有一保护罩，所述电热管的下端容置在所述保护罩内。

6.如权利要求1所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述第三管线上另连接有一电接点压力表、一第一安全阀及一压力表，所述电接点压力表位于所述增压阀及所述高压储气罐之间，所述第一安全阀位于所述高压储气罐及所述调压阀之间，所述第四管线上在所述进气阀与所述燃烧釜之间的部分另连接有一第二安全阀、一放空阀以及一防爆阀。

7.如权利要求1所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，另设有一数据采集系统，所述数据采集系统通过数据线与所述测温装置及压力传感器相连接。

8.如权利要求7所述的高温高压原油燃点测试装置，其特征在于，所述气体注入系统、燃烧釜及数据采集系统放置于一控制机箱中，所述燃烧釜与所述控制机箱连接固定。