CN209280511U - 一种测试co2与油相间扩散传质系数的新装置 - Google Patents
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Abstract
发明涉及一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，装置主体分为上下两个腔体，装置上腔9用于存放实验气体，装置下腔用于存放实验油相，二者通过隔断活塞11隔开。测试时装置垂直放置，装置上腔与下腔通过隔断活塞隔开，避免在测试开始前上层CO2与下层油相间的接触。在装置上、下腔压力达到一致后再打开隔断活塞使得上层CO2流体接触下层油相，装置下腔的竖直通孔结构可有效抑制传质过程中自然对流的影响，通过测定装置上腔内CO2的压力随时间的变化曲线即可准确测得CO2与油相间的扩散传质系数。
Description
技术领域
本发明涉及油气相间扩散传质系数精确测试设备领域，具体是一种可消除自然对流影响对CO2与油相间扩散传质系数进行准确测试的新装置。
背景技术
CO2混相驱是提高原油采收率(EOR)的一种重要方法，其原理是将CO2流体注入储层之中，当注入的CO2流体在地层结构中与原油达到混相状态时与原油之间的相间界面消失，从而实现对油藏中残余原油的高效开采。但是，当混相驱应用于采油的工业实践中，在驱替前缘位置会因CO2与油相间的传质作用形成富气段塞，从而导致局部处于非混相状态，极大影响原油采收率。因此对CO2混相驱过程中的CO2与原油之间相间扩散传质系数的测试至关重要。常用测试设备中油气在接触时，其相间界面会出现较强烈的波动，且测试过程中自然对流扰动因素的存在会导致相间扩散传质系数测试结果的较大误差。
发明内容
本发明提供一种用于测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，可对油藏温度及压力下CO2与油相之间的扩散传质系数进行高效及准确的测定。
为了满足上述要求，本方法解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，由1环形把手、2进气口、3排气口、4端盖插槽、5上端盖、6密封圈Ⅰ、7密封圈Ⅱ、8密封圈锁紧螺母、9装置上腔、10密封圈Ⅲ、11隔断活塞、12罐体、13装置下腔、14密封圈Ⅳ、15液体缓冲区、16下端盖、17传感器接口、18真空泵接口组成。
本设备除所有密封圈外的其他部分所用材料为45号钢，密封圈由耐腐蚀的特氟龙(聚四氟乙烯)材料制成。所述的环形把手1圆心处开有正方形通孔，并通过螺栓连接在隔断活塞11顶部(以附图方向为准)，用于旋转隔断活塞11，通过隔断活塞11上的螺纹实现隔断活塞11的升降。所述的端盖插槽4，为沿上下端盖中心轴间隔90度均匀分布在圆柱壁面上的圆柱形孔，上下端盖各设4个。使用时选择对向孔插入圆柱形杆可旋转上下端盖。所述的上端盖5，形状为两个直径不同的圆柱体，上层圆柱体直径与罐体12外径相同，壁面设有4个端盖插槽4。下层圆柱体直径小于上层，其外壁设有外螺纹，用于与罐体12连接。圆柱体底部为一圆台，圆台壁面开有密封圈槽。使用时在端盖插槽4内插入圆柱形杆并顺时针旋转上端盖，使其压紧密封圈可实现设备的密封。此外，在上端盖5的中心轴处还设有通孔，通孔直径与隔断活塞11的圆柱形轴的直径相同。通孔分为两部分，上方四分之三的部分设有内螺纹，作用是实现隔断活塞11的升降。下方四分之一的部分为光滑壁面通孔，用于实现设备的密封。上端盖5的下端面沿中心轴线方向设有圆柱形槽，其内套入密封圈Ⅱ7，并由密封圈锁紧螺母8压紧，可实现上端盖与隔断活塞11的圆柱形轴之间的密封。同时，上端盖5的上端面设有沿中心轴线间隔90度分布的四个通孔，分别是进气口2、排气口3、传感器接口17和真空泵接口18。实验时分别连接注气泵、排气口、压力传感器和真空泵。装置主体分为上下两个腔体，装置上腔9用于存放实验气体，装置下腔13用于存放实验油相，二者通过隔断活塞11隔开。所述的隔断活塞11，由一圆柱形轴和倒圆台焊接而成，圆台上端面直径小于装置上腔9的直径，下端面直径与装置下腔13直径相同，圆台外壁面开有密封圈槽，用于安装密封圈Ⅲ10，压紧后实现装置上腔9和装置下腔13之间的密封，用于在测试开始前将油气隔断，圆柱形轴上开有一定长度的螺纹，用于实现隔断活塞11的升降。螺纹下方轴壁上设有密封圈槽，安装密封圈后与密封圈Ⅱ7一同实现轴与上端盖之间的密封。所述的罐体12为一圆柱体，沿中心轴线方向设有直径不同的通孔，通孔分别形成装置上腔9、装置下腔13、液体缓冲区15。靠近上下端面处设有内螺纹，分别用于安装上端盖5和下端盖16。所述的装置下腔13,与罐体12为一体，由与罐体12中心轴线平行的多个小直径通孔组成，整体形状与圆形蜂窝煤相似，可使测试过程中CO2与油相的传质过程在装置下腔13的每个小直径通孔中进行，可有效抑制自然对流的产生，保证了CO2与油相间扩散传质系数测试结果的准确性。隔断活塞11圆台下端面直径与装置下腔直径相同。所述的液体缓冲区15，直径大于装置下腔13，与装置上腔9直径相同，其作用是平衡装置下腔13小直径通孔中的液面高度。所述的下端盖16结构除去中心通孔和相应的密封装置后与上端盖5相同，同样依靠圆台壁面压紧密封圈Ⅳ14实现下端盖与罐体12之间的密封。端面也设有4个通孔，分别用于连接注液泵、排液口、压力传感器和真空泵。
本发明的有益效果是，一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，主体采用45号钢制成，可耐较高温度及压力；所用密封圈为聚四氟乙烯，耐二氧化碳腐蚀，可重复多次使用，无需频繁更换密封圈；测试时装置垂直放置，装置上腔与下腔通过隔断活塞隔开，避免在测试开始前上层CO2与下层油相间的接触；在装置上、下腔压力达到一致后再打开隔断活塞使得上层CO2流体接触下层油相，装置下腔的竖直通孔结构可有效抑制传质过程中自然对流的影响，通过测定装置上腔内CO2的压力随时间的变化曲线即可准确测得CO2与油相间的扩散传质系数。
附图说明
图1一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置
图2装置结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，进一步说明具体在实验中的使用方法：
参照图，本装置是由1环形把手、2进气口、3排气口、4端盖插槽、5上端盖、6密封圈Ⅰ、7密封圈Ⅱ、8密封圈锁紧螺母、9装置上腔、10密封圈Ⅲ、11隔断活塞、12罐体、13装置下腔、14密封圈Ⅳ、15液体缓冲区、16下端盖、17传感器接口、18真空泵接口组成。
一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，首先将其竖直放置并按照附图上所示各零件位置将其安装好。然后在上端盖的进气口2、传感器接口17和真空泵接口18分别连接二氧化碳增压泵、测压传感器和真空泵，排气口3外接二通阀并将阀关闭。在下端盖对应位置分别接入油泵、测压传感器和真空泵。准备完成后按以下步骤进行：
1.顺时针旋转环形把手1将隔断活塞11降下并压紧密封圈Ⅲ10；
2.关闭上下两个测压传感器和进气进液口，分别使用真空泵将装置上腔9、装置下腔13和液体缓冲区15内的空气抽出；
3.关闭真空泵，使用二氧化碳增压泵将二氧化碳注入装置上腔至一定压力，使用油泵将实验用油以相同压力注入液体缓冲区15，使油缓慢进入装置下腔13，待罐体内压力为正压时打开上下两个压力传感器；
4.观察压力传感器，待观察到上下压力保持一致且稳定一段时间后，逆时针旋转环形把手1将隔断活塞11升起，使装置上腔的CO2与装置下腔13内的油相接触；
5.观察压力传感器，记录隔断活塞11升起后一段时间内上、下腔的压力变化并记录；
6.由于下腔的竖直通管结构可有效抑制自然对流，因此根据上腔内压力随时间的变化关系即可准确求出CO2与油相间的扩散传质系数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，其特征在于，装置主体分为上下两个腔体，二者通过隔断活塞(11)隔开；其中：所述装置上腔(9)，用于存放实验气体；所述装置下腔(13)，用于存放实验油相；所述隔断活塞(11)，用于在测试开始前将油气隔断。
2.根据权利要求1所述的一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，其特征是，所述装置下腔(13)，具体是：由与罐体(12)中心轴线平行的多个小直径通孔组成，整体形状与圆形蜂窝煤相似，可使测试过程中CO2与油相的传质过程在装置下腔(13)的每个小直径通孔中进行，可有效抑制自然对流的产生，保证了CO2与油相间扩散传质系数测试结果的准确性。
3.根据权利要求1所述的一种测试CO2与油相间扩散传质系数的新装置，其特征是，所述隔断活塞(11)，具体是：由一圆柱形轴和倒圆台焊接而成，圆台上端面直径小于装置上腔(9)的直径，下端面直径与装置下腔(13)直径相同，圆台外壁面开有密封圈槽，用于安装密封圈Ⅲ(10)，压紧后实现装置上腔(9)和装置下腔(13)之间的密封，用于在测试开始前将油气隔断，圆柱形轴上开有一定长度的螺纹，用于实现隔断活塞(11)的升降。
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