RU2787665C1 - Device, node, and method for determination of liquid volume in fluid sample - Google Patents
Device, node, and method for determination of liquid volume in fluid sample Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787665C1 RU2787665C1 RU2021133445A RU2021133445A RU2787665C1 RU 2787665 C1 RU2787665 C1 RU 2787665C1 RU 2021133445 A RU2021133445 A RU 2021133445A RU 2021133445 A RU2021133445 A RU 2021133445A RU 2787665 C1 RU2787665 C1 RU 2787665C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cell
- piston
- liquid
- closed end
- conical
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 57
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 49
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nickel-chromium Chemical compound 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к устройству для определения объема жидкости в образце флюида. Настоящее изобретение также относится к способу определения объема жидкости в образце флюида, который осуществляют в вышеупомянутом устройстве.The present invention relates to a device for determining the volume of liquid in a fluid sample. The present invention also relates to a method for determining the volume of liquid in a fluid sample, which is carried out in the above device.
Уровень техникиState of the art
Углеводородные флюиды, содержащиеся в подземных пластах или извлеченные из них, представляют собой сложные флюиды, содержащие множество различных химических соединений. Hydrocarbon fluids contained in or extracted from subterranean formations are complex fluids containing many different chemical compounds.
Для оптимизации извлечения углеводородов в ходе добычи углеводородов из подземного пласта, необходимо знать физические свойства углеводородного флюида, чтобы предвидеть его объемные и фазовые характеристики при его перемещении от подземного пласта к поверхностным инструментам, включающим, например, сепараторы и трубопроводы, а также объемные и фазовые характеристики части жидкости, остающейся в подземном пласте. To optimize the recovery of hydrocarbons during the production of hydrocarbons from a subterranean formation, it is necessary to know the physical properties of the hydrocarbon fluid in order to anticipate its volumetric and phase characteristics as it moves from a subterranean formation to surface tools, including, for example, separators and pipelines, as well as volumetric and phase characteristics. part of the fluid remaining in the subterranean formation.
Также важно уметь определять количество (объем) извлекаемых нефти и газа, содержащихся в (извлеченных) углеводородных флюидах. Следовательно, важно задавать условия, позволяющие разделять газ и нефть, содержащиеся в углеводородном флюиде. Например, наличие жидкой фазы (нефти) в углеводородном флюиде зависит от условий температуры и давления в пласте, которые обеспечивают конденсацию пара в жидкость.It is also important to be able to determine the amount (volume) of recoverable oil and gas contained in (recovered) hydrocarbon fluids. Therefore, it is important to set conditions that allow the separation of gas and oil contained in the hydrocarbon fluid. For example, the presence of a liquid phase (oil) in a hydrocarbon fluid depends on the temperature and pressure conditions in the formation that allow vapor to condense into liquid.
Поведение углеводородных флюидов можно исследовать с помощью анализа зависимости «давление-объем-температура» (PVT). PVT-анализ обычно выполняют следующим образом: The behavior of hydrocarbon fluids can be investigated using pressure-volume-temperature (PVT) analysis. PVT analysis is usually performed as follows:
- берут камеру с регулируемым объемом, например, путем применения поршня; - take a chamber with an adjustable volume, for example, by using a piston;
- в камеру под относительно высоким давлением вводят образец углеводородного флюида и герметизируют камеру; introducing a sample of hydrocarbon fluid into the chamber at relatively high pressure and sealing the chamber;
- увеличивают объем камеры, например, перемещением поршня; и- increase the volume of the chamber, for example, by moving the piston; and
- измеряют давление и объем в камере. - measure the pressure and volume in the chamber.
С помощью этого измерения можно определить различные свойства углеводородного флюида.With this measurement, various properties of the hydrocarbon fluid can be determined.
Этот традиционный метод сопряжен с рядом практических проблем. В частности, из-за того, что приложенное давление высоко, необходимо использовать большой поршень. Это, в свою очередь, означает, что камера должна иметь большой объем. Следовательно, из-за большого объема камеры оборудование имеет большую мертвую зону, что может привести к снижению точности. Фактически, точность снижается по мере уменьшения объема жидкости, подлежащей обнаружению, что затрудняет измерение малых объемов жидкости.This traditional method is associated with a number of practical problems. In particular, because the applied pressure is high, it is necessary to use a large piston. This, in turn, means that the chamber must have a large volume. Therefore, due to the large volume of the chamber, the equipment has a large dead zone, which can lead to reduced accuracy. In fact, accuracy decreases as the volume of liquid to be detected decreases, making it difficult to measure small volumes of liquid.
Кроме того, для обеспечения герметичности часто необходимо наличие уплотнителей между камерой и средствами, используемыми для визуального наблюдения и контроля содержимого камеры. Однако эти уплотнители также имеют тенденцию создавать мертвые зоны, которые отрицательно влияют на точность измерения.In addition, sealing is often required between the chamber and the means used to visually observe and control the contents of the chamber. However, these seals also tend to create dead zones that adversely affect measurement accuracy.
В документах FR 2856797 и FR 2909770 описано устройство для измерения термодинамических характеристик образца флюида, содержащее ячейку высокого давления, оснащенную поршнем с электроприводом. Ячейка содержит специальную головку, в которой предусмотрена камера вытянутой формы вдоль оси ячейки, предназначенная для сбора жидкости, и средства для визуализации положения границы раздела жидкость/газ.Documents FR 2856797 and FR 2909770 describe a device for measuring the thermodynamic characteristics of a fluid sample, comprising a high pressure cell equipped with a motorized piston. The cell contains a special head, which has an elongated chamber along the cell axis, designed to collect liquid, and means for visualizing the position of the liquid/gas interface.
Документ WO 2012/025840 относится к устройству для измерения термодинамических свойств пластовых флюидов, содержащему модульный узел датчика, предназначенный для оценки образца углеводородсодержащего флюида внутри корпуса ячейки. Модульный узел датчика включает корпус ячейки, имеющий камеру для образца и датчик плотности-вязкости, расположенный на месте, для измерения плотности и вязкости образца в камере для образца в зависимости от давления и температуры.Document WO 2012/025840 relates to a device for measuring the thermodynamic properties of formation fluids, containing a modular sensor assembly designed to evaluate a hydrocarbon containing fluid sample inside the cell body. The modular sensor assembly includes a cell body having a sample chamber and a density-viscosity sensor located in situ to measure the density and viscosity of the sample in the sample chamber as a function of pressure and temperature.
В документе WO 2016/028378 описано микрожидкостное устройство, содержащее микроканал, который включает в себя один или более вертикально ориентированных сегментов с верхней частью, имеющей относительно широкое отверстие, и нижней частью, имеющей относительно узкое отверстие. Каждый сегмент дополнительно содержит среднюю часть, которая сужается по меньшей мере в одном измерении от верхней части к нижней части. Каждый сегмент действует как ячейка PVT.WO 2016/028378 describes a microfluidic device comprising a microchannel that includes one or more vertically oriented segments with an upper portion having a relatively wide opening and a lower portion having a relatively narrow opening. Each segment further comprises a middle portion that tapers in at least one dimension from the top to the bottom. Each segment acts as a PVT cell.
Таким образом, существует потребность в устройстве для измерения объема жидкости в образце углеводородного флюида, которое позволило бы эффективно измерять объем жидкости с высокой точностью даже для очень малых объемов жидкости.Thus, there is a need for a device for measuring the volume of liquid in a sample of hydrocarbon fluid, which would effectively measure the volume of liquid with high accuracy, even for very small volumes of liquid.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Первой технической проблемой, решаемой изобретением, является создание устройства для определения объема жидкости в образце углеводородного флюида, содержащего:The first technical problem solved by the invention is the creation of a device for determining the volume of liquid in a hydrocarbon fluid sample, containing:
- ячейку, имеющую верхнюю часть, образованную трубчатой боковой стенкой, и нижнюю часть, образованную закрытым концом, при этом нижняя часть имеет коническую форму и образует камеру, выполненную с возможностью приема жидкости; иa cell having an upper part formed by a tubular side wall and a lower part formed by a closed end, the lower part having a conical shape and forming a chamber capable of receiving liquid; and
- поршень, имеющий верхнюю часть и нижнюю часть, причем поршень выполнен с возможностью скольжения в ячейке и закупоривания ячейки газонепроницаемым образом.a piston having an upper part and a lower part, the piston being slidable in the cell and sealing the cell in a gas-tight manner.
Согласно некоторым вариантам осуществления закрытый край ячейки имеет апертуру от 30 до 120°, а предпочтительно от 45 до 75°.In some embodiments, the closed edge of the cell has an aperture of 30 to 120°, and preferably 45 to 75°.
Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть ячейки содержит по меньшей мере одну метку на периферийной поверхности конического закрытого конца.In some embodiments, the bottom of the cell contains at least one mark on the peripheral surface of the tapered closed end.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждая метка имеет форму дуги окружности.In some embodiments, each label is in the form of a circular arc.
Согласно некоторым вариантам осуществления метки расположены в одном или нескольких конических секторах на периферийной поверхности конического закрытого конца.In some embodiments, the marks are located in one or more conical sectors on the peripheral surface of the conical closed end.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления метка может быть расположена в двух конических секторах на периферийной поверхности конического закрытого конца.In accordance with preferred embodiments, the label may be located in two conical sectors on the peripheral surface of the conical closed end.
Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть ячейки содержит от 2 до 20 меток, а предпочтительно от 5 до 10 меток.In some embodiments, the bottom of the cell contains 2 to 20 marks, and preferably 5 to 10 marks.
Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть поршня имеет форму усеченного конуса так, чтобы иметь возможность частичного скольжения внутри нижней части ячейки.In some embodiments, the bottom of the piston is truncated-conical so as to be partially slidable within the bottom of the cell.
Согласно некоторым вариантам осуществления поршень содержит окно, ориентированное в направлении конического закрытого конца ячейки.In some embodiments, the plunger includes a window oriented towards the tapered closed end of the cell.
Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть поршня имеет верхний конец и нижний конец, а нижний конец имеет диаметр от 5 до 30 мм.In some embodiments, the bottom of the piston has a top end and a bottom end, and the bottom end has a diameter of 5 to 30 mm.
Согласно некоторым вариантам осуществления поршень содержит эндоскоп, выполненный с возможностью соединения окна с системой наблюдения.In some embodiments, the plunger includes an endoscope configured to connect the window to a monitoring system.
Согласно некоторым вариантам осуществления в поршне расположена система для освещения ячейки, предпочтительно оптическое волокно.In some embodiments, the piston houses a cell illumination system, preferably an optical fiber.
Согласно некоторым вариантам осуществления верхняя часть ячейки имеет по меньшей мере один вход для флюида и по меньшей мере один выход для флюида.In some embodiments, the top of the cell has at least one fluid inlet and at least one fluid outlet.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство содержит по меньшей мере один датчик давления в ячейке.In some embodiments, the device comprises at least one cell pressure sensor.
Согласно некоторым вариантам верхняя часть ячейки имеет длину от 10 до 50 см.In some embodiments, the top of the cell has a length of 10 to 50 cm.
Согласно некоторым вариантам осуществления верхняя часть ячейки имеет внутренний диаметр от 20 до 50 мм, а предпочтительно от 30 до 40 мм.In some embodiments, the top of the cell has an internal diameter of 20 to 50 mm, and preferably 30 to 40 mm.
Согласно некоторым вариантам осуществления нижняя часть ячейки имеет высоту от 10 до 40 мм, а предпочтительно от 20 до 35 мм.In some embodiments, the bottom of the cell has a height of 10 to 40 mm, and preferably 20 to 35 mm.
Согласно некоторым вариантам осуществления верхняя часть поршня имеет длину от 10 до 60 смAccording to some embodiments, the top of the piston has a length of 10 to 60 cm
Согласно некоторым вариантам осуществления верхняя часть поршня имеет внешний диаметр, равный или меньший 50 мм.In some embodiments, the top of the piston has an outer diameter equal to or less than 50 mm.
Согласно некоторым вариантам нижняя часть поршня имеет высоту от 2,5 до 37,5 мм, а предпочтительно от 5 до 35 мм.In some embodiments, the lower part of the piston has a height of 2.5 to 37.5 mm, and preferably 5 to 35 mm.
Другой технической проблемой, решаемой изобретением, является создание узла, содержащего:Another technical problem solved by the invention is the creation of a node containing:
- указанное выше устройство; и- the above device; and
- систему наблюдения для визуального наблюдения содержимого камеры, предпочтительно содержащую съемочную камеру.- a surveillance system for visual observation of the contents of the camera, preferably containing a filming camera.
Согласно некоторым вариантам осуществления, узел содержит корпус с регулируемой температурой, окружающий ячейку, причем система наблюдения предпочтительно расположена вне корпуса.In some embodiments, the assembly includes a temperature controlled enclosure surrounding the cell, with the surveillance system preferably located outside the enclosure.
Согласно некоторым вариантам осуществления упомянутый выше узел или упомянутое выше устройство содержат по меньшей мере один датчик температуры.According to some embodiments, the assembly mentioned above or the device mentioned above comprises at least one temperature sensor.
Другой технической проблемой, решаемой изобретением, является создание способа определения объема жидкости в образце углеводородного флюида, при этом способ включает этапы, на которых:Another technical problem solved by the invention is the creation of a method for determining the volume of liquid in a hydrocarbon fluid sample, the method comprising the steps of:
- вводят образца углеводородного флюида в ячейку вышеупомянутого устройства или в вышеупомянутый узел;- introducing a sample of the hydrocarbon fluid into the cell of the aforementioned device or into the aforementioned node;
- снижают давление внутри ячейки путем скольжения поршня в ячейке;- reduce the pressure inside the cell by sliding the piston in the cell;
- измеряют объем жидкости, находящейся в камере.- measure the volume of liquid in the chamber.
Согласно предпочтительным вариантам осуществления углеводородный флюид представляет собой газовый конденсат.In preferred embodiments, the hydrocarbon fluid is a gas condensate.
Согласно некоторым вариантам осуществления давление снижают на одну или несколько ступеней, при этом каждая ступень составляет от 0,1 до 50 бар, предпочтительно от 0,5 до 20 бар и предпочтительно от 1 до 10 бар относительно начального давления внутри ячейки.In some embodiments, the pressure is reduced in one or more steps, with each step being 0.1 to 50 bar, preferably 0.5 to 20 bar, and preferably 1 to 10 bar, relative to the initial pressure within the cell.
Согласно некоторым вариантам осуществления этап измерения объема жидкости выполняют путем визуального наблюдения камеры и определения положения границы раздела жидкость-газ на периферийной поверхности конусовидного закрытого конца.In some embodiments, the step of measuring the liquid volume is performed by visually observing the chamber and determining the position of the liquid-gas interface on the peripheral surface of the tapered closed end.
Согласно некоторым вариантам осуществления визуальное наблюдение камеры осуществляют через окно поршня.According to some embodiments, visual observation of the camera is carried out through the piston window.
Согласно некоторым вариантам осуществления положение границы раздела жидкость-газ определяют посредством по меньшей мере одной метки, находящейся на периферийной поверхности конического закрытого конца.In some embodiments, the position of the liquid-gas interface is determined by at least one mark located on the peripheral surface of the conical closed end.
Согласно некоторым вариантам осуществления этап снижения давления и этап измерения объема жидкости повторяют множество раз.In some embodiments, the pressure reduction step and the liquid volume measurement step are repeated multiple times.
Согласно некоторым вариантам осуществления способ осуществляют при постоянной температуре.In some embodiments, the method is carried out at a constant temperature.
Согласно некоторым вариантам осуществления температура в ячейке составляет от 15 до 200° C, предпочтительно от 80 до 180° C.In some embodiments, the cell temperature is 15 to 200° C., preferably 80 to 180° C.
Согласно некоторым вариантам осуществления начальное давление в ячейке составляет от 10 до 2000 бар, а предпочтительно от 10 до 1500 бар.In some embodiments, the initial pressure in the cell is from 10 to 2000 bar, and preferably from 10 to 1500 bar.
Согласно некоторым вариантам осуществления объем жидкости равен или менее 1000 мкл, предпочтительно равен или менее 500 мкл, предпочтительно равен или менее 100 мкл, предпочтительно равен или менее 50 мкл, предпочтительно равен или менее 10 мкл, предпочтительно равен или менее 1 мкл, предпочтительно равен или менее 0,5 мкл, и предпочтительно равно или менее 0,2 мкл.In some embodiments, the liquid volume is equal to or less than 1000 µl, preferably equal to or less than 500 µl, preferably equal to or less than 100 µl, preferably equal to or less than 50 µl, preferably equal to or less than 10 µl, preferably equal to or less than 1 µl, preferably equal to or less than 0.5 μl, and preferably equal to or less than 0.2 μl.
Настоящее изобретение позволяет решить указанную выше задачу. В частности, изобретением предложено устройство для измерения объема жидкости в образце углеводородного флюида, которое позволяет эффективно измерять объем жидкости с высокой точностью даже для очень малых объемов жидкости.The present invention solves the above problem. In particular, the invention provides a device for measuring the volume of a liquid in a hydrocarbon fluid sample, which makes it possible to efficiently measure the volume of a liquid with high accuracy, even for very small volumes of liquid.
Это достигается за счет использования устройства, содержащего ячейку, имеющую верхнюю часть и нижнюю часть, при этом нижняя часть образована закрытым концом, имеющим форму конуса и образующим камеру, выполненную с возможностью приема жидкости. Благодаря форме этого закрытого конца становится возможным точное измерение небольших объемов жидкости.This is achieved by using a device comprising a cell having an upper part and a lower part, the lower part being formed by a closed cone-shaped end forming a chamber capable of receiving liquid. The shape of this closed end makes it possible to accurately measure small volumes of liquid.
Фактически жидкость скапливается в камере, образованной закрытым концом.In fact, the liquid accumulates in the chamber formed by the closed end.
Наличие метки на камере облегчает измерение объема жидкости, что является преимуществом.The presence of a mark on the chamber makes it easier to measure the volume of liquid, which is an advantage.
Измерение становится возможным, благодаря наличию окна в нижней части поршня и благодаря его соединению с системой контроля, что является преимуществом.The measurement becomes possible due to the presence of a window in the lower part of the piston and due to its connection to the control system, which is an advantage.
Кроме того, поскольку окно и система наблюдения не расположены в камере, содержащей жидкость, отсутствуют мертвые зоны, которые могли бы повлиять на эффективность и точность измерения.In addition, since the window and the observation system are not located in the chamber containing liquid, there are no dead zones that could affect the efficiency and accuracy of the measurement.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 показан разрез ячейки устройства согласно одному варианту осуществления изобретения.In FIG. 1 shows a section through a cell of a device according to one embodiment of the invention.
На фиг. 2 показан разрез поршня устройства согласно одному варианту осуществления изобретения.In FIG. 2 shows a section through the piston of a device according to one embodiment of the invention.
На фиг. 3 в аксонометрии показан конический закрытый конец ячейки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.In FIG. 3 shows a perspective view of a conical closed cell end in accordance with one embodiment of the invention.
На фиг. 4A и 4B показан разрез ячейки и поршня устройства согласно одному варианту осуществления изобретения в двух разных положениях.In FIG. 4A and 4B show a section through the cell and piston of an apparatus according to one embodiment of the invention in two different positions.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Далее изобретение будет описано более подробно, при этом изобретение не ограничено следующем описанием.Hereinafter, the invention will be described in more detail, while the invention is not limited to the following description.
Устройство для определения объема жидкостиDevice for determining the volume of liquid
Устройство согласно изобретению используется для определения объема жидкости, содержащейся в углеводородном флюиде.The device according to the invention is used to determine the volume of liquid contained in a hydrocarbon fluid.
Как показано на фиг. 1 и 2, устройство согласно изобретению содержит ячейку 1 и поршень 2, имеющие общую продольную ось. Во время использования устройство согласно изобретению размещают вертикально (продольная ось ячейки 1 ориентирована в вертикальном направлении), как показано на фиг. 1.As shown in FIG. 1 and 2, the device according to the invention comprises a
Ячейка 1 имеет верхнюю часть 3 и нижнюю часть 4. Верхняя часть 3 образована трубчатой боковой стенкой 5, которая проходит вдоль продольной оси ячейки 1 между открытым концом 6 и нижней частью 4 ячейки 1. Трубчатая боковая стенка 5 определяет внутреннее пространство 7, в которое может быть помещен образец углеводородного флюида.The
Под термином «трубчатый» подразумевается форма цилиндра с круглым или некруглым основанием. Например, основание может быть диском, овалом, квадратом, прямоугольником, правильным или неправильным многоугольником или комбинацией плоских поверхностей и/или криволинейных поверхностей. Предпочтительно основание представляет собой круглый диск.The term "tubular" refers to the shape of a cylinder with a round or non-round base. For example, the base may be a disc, an oval, a square, a rectangle, a regular or irregular polygon, or a combination of flat surfaces and/or curved surfaces. Preferably the base is a round disk.
Верхняя часть 3 ячейки 1 (или, другими словами, трубчатая боковая стенка 5) может иметь длину от 10 до 50 см, а предпочтительно от 20 до 40 см. Например, верхняя часть 3 ячейки 1 может иметь длину от 10 до 15 см; или от 15 до 20 см; или от 20 до 25 см; или от 25 до 30 см; или от 30 до 35 см; или от 35 до 40 см; или от 40 до 45 см; или от 45 до 50 см.The
Кроме того, верхняя часть 3 ячейки 1 (или, другими словами, трубчатая боковая стенка 5) может иметь внутренний диаметр от 20 до 50 мм, а предпочтительно от 30 до 40 мм. Этот внутренний диаметр может составлять, в частности, от 20 до 22 мм; или от 22 до 24 мм; или от 24 до 26 мм; или от 26 до 28 мм; или от 28 до 30 мм; или от 30 до 32 мм; или от 32 до 34 мм; или от 34 до 36 мм; или от 36 до 38 мм; или от 38 до 40 мм; или от 40 до 42 мм; или от 42 до 44 мм; или от 44 до 46 мм; или от 46 до 48 мм; или от 48 до 50 мм. Внутренний диаметр верхней части 3 ячейки 1 является максимальным внутренним размером верхней части 3 ячейки 1 в плоскости, ортогональной продольной оси.Furthermore, the
Верхняя часть 3 ячейки 1 может иметь по меньшей мере один вход 8 для флюида и по меньшей мере один выход 9 для флюида. Такие вход 8 и выход 9 могут содержать соответствующий клапан. Например, вход может быть соединен с источником углеводородного флюида, таким как резервуар, содержащий углеводородный флюид, через трубку или трубопровод. Аналогично, выход может быть соединен с другим резервуаром или ячейкой, которая позволяет откачивать образец углеводородного флюида из ячейки 1, причем это соединение предпочтительно выполнено через трубку или канал. В качестве альтернативы вход 8 и выход 9 могут использоваться для выполнения этапа промывки, чтобы промыть ячейку 1 жидкостью, которая может поступать в ячейку 1 через вход 8 и выходить из ячейки 1 через выход 9.The
Нижняя часть 4 ячейки 1 образована закрытым концом, имеющим форму конуса. Другими словами, нижняя часть 4 сужается - она содержит не сужающийся конец 10 и сужающийся или заостренный конец 11. Таким образом, не сужающийся конец 10 соединен с верхним концом 3 ячейки 1, в то время как сужающийся конец 11 закрыт.The
Закрытый конец образует камеру 12, которая выполнена с возможностью приема жидкости, находящейся в ячейке 1. Таким образом, камера 12 сообщается по текучей среде с внутренним пространством 7, ограниченным трубчатой боковой стенкой 5.The closed end forms a
Согласно предпочтительным вариантам осуществления верхняя часть 3 и нижняя часть 4 ячейки 1 выполнены как единое целое.According to preferred embodiments, the
Нижняя часть 4 ячейки 1 может иметь высоту от 10 до 40 мм, а предпочтительно от 20 до 35 мм. Например, нижняя часть 4 ячейки 1 может иметь высоту от 10 до 12 мм; или от 12 до 14 мм; или от 14 до 16 мм; или от 16 до 18 мм; или от 18 до 20 мм; или от 20 до 22 мм; или от 22 до 24 мм; или от 24 до 26 мм; или от 26 до 28 мм; или от 28 до 30 мм; от 30 до 32 мм; или от 32 до 34 мм; или от 34 до 36 мм; или от 36 до 38 мм; или от 38 до 40 мм. Под «высотой» подразумевается вертикальное расстояние от вершины конуса (сужающийся конец 11) до его основания (не сужающийся конец 10).The
Поскольку нижняя часть 4 ячейки 1 сужается, ее диаметр уменьшается от не сужающегося конца 10 к сужающемуся концу 11. Диаметр нижней части 4 ячейки 1 на не сужающемся конце 10 предпочтительно равен диаметру верхней части 3 ячейки 1. Апертура камеры 12 может составлять от 30 до 120°, а предпочтительно от 45 до 75°. Например, этот угол может составлять от 30 до 35°; или от 35 до 40°; или от 40 до 45°; или от 45 до 50°; или от 50 до 55°; или от 55 до 60°; или от 60 до 65°; или от 65 до 70°; или от 70 до 75°; или от 75 до 80°; или от 80 до 85°; или от 85 до 90°; или от 90 до 120°. Апертура равна удвоенному углу между периферийной поверхностью 13 камеры 12 и продольной осью ячейки 1.As the
Благодаря вышеуказанной апертуре может быть достигнута более высокая точность измерения объема жидкости на основании высоты жидкости в камере 12, особенно когда объем мал.With the above aperture, a higher accuracy of liquid volume measurement based on the liquid height in the
Для облегчения определения объема жидкости в камере 12 нижняя часть 4 ячейки 1 может иметь по меньшей мере одну метку на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца. На фиг. 3 показано множество меток 14, присутствующих на периферийной поверхности 13 закрытого конца. Согласно некоторым вариантам осуществления метки выгравированы на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца.To facilitate determination of the volume of liquid in the
Каждая метка 14 может указывать диаметр конуса, образованного коническим закрытым концом, на уровне метки 14, чтобы определить высоту жидкости внутри камеры 12 (или же границу раздела между жидкой и газовой фазой). Под «уровнем» понимается определенная точка вдоль продольной оси на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца.Each
Метка 14 может иметь форму, по меньшей мере, одной дуги окружности (другими словами, сегмента или части круга), покрывающей, по меньшей мере, одну часть периферийной поверхности 13 конического закрытого конца (форма дуги окружности показана на фиг. 3). Плоскость, содержащая дугу окружности, предпочтительно ортогональна продольной оси.The
Предпочтительно, нижняя часть 4 ячейки 1 имеет более одной метки 14 (как показано на фиг. 3), а именно от 2 до 20 меток 14 и предпочтительно от 5 до 10 меток 14. Например, нижняя часть 4 ячейки 1 может иметь от 2 до 4; или от 4 до 6; или от 6 до 8; или от 8 до 10; или от 10 до 12; или с 12 до 14; или с 14 до 16; или с 16 до 18; или от 18 до 20 меток 14.Preferably, the
Следовательно, в случае, если на нижней части 4 ячейки 1 имеется более одной метки 14, метки 14 могут быть расположены на периферийной поверхности 13 на разных уровнях. Под «разными уровнями» подразумеваются разные точки вдоль продольной оси на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца.Therefore, if there is more than one
Более конкретно, метки, в частности дуги окружности, могут быть расположены в одном или нескольких конических секторах 14a1, 14a2 на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца. В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления метки 14 могут быть расположены в двух конических секторах 14a1, 14a2 на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца. Предпочтительно, когда метки 14 расположены в двух конических секторах 14a1, 14a2, эти конические сектора отделены друг от друга двумя другими коническими секторами 14b, не имеющими меток 14 (как показано на фиг. 3).More specifically, marks, in particular circular arcs, may be located in one or more conical sectors 14a1, 14a2 on the
Кроме того, когда метки 14 расположены в двух (или более) конических секторах 14a1, 14a2, в разных конических секторах 14a1, 14a2 предпочтительно имеются последовательные метки 14 (вдоль продольной оси), например первая метка 14 находится на первом коническом секторе 14a1, вторая метка 14 находится на втором коническом секторе 14a2, третья метка 14 находится на первом коническом секторе 14a1 или на третьем коническом секторе (на чертежах не показано) и так далее. Другими словами, предпочтительно, чтобы последовательные метки 14 не находились на одном и том же коническом секторе 14a1, 14a2, а чередовались между двумя (или более) коническими секторами 14a1, 14a2.In addition, when the
Таким образом, в некоторых вариантах, если метки пронумерованы в соответствии с их расстоянием от нижнего конца конического закрытого конца, нечетные метки находятся в первом коническом секторе 14a1, тогда как четные метки находятся во втором коническом секторе 14a2.Thus, in some embodiments, if the marks are numbered according to their distance from the lower end of the tapered closed end, the odd marks are in the first tapered sector 14a1, while the even marks are in the second tapered sector 14a2.
Это упрощает точную оценку высоты жидкости, путем ее сравнения с метками.This makes it easier to accurately estimate the height of the liquid by comparing it with the marks.
Когда метки выполнены в виде дуг окружности, они не образуют полных окружностей на периферийной поверхности 13 конического конца.When the marks are in the form of arcs of a circle, they do not form complete circles on the
Согласно другим вариантам осуществления метки могут быть представлены в виде полных окружностей на периферийной поверхности 13 конического конца. In other embodiments, the marks may be represented as full circles on the
Каждая метка 14 может находиться на расстоянии от 0,1 до 1 см, а предпочтительно от 0,25 до 0,5 см от следующей метки 14. Например, это расстояние может составлять от 0,1 до 0,2 см; или от 0,2 до 0,3 см; или от 0,3 до 0,4 см; или от 0,4 до 0,5 см; или от 0,5 до 0,6 см; или от 0,6 до 0,7 см; или от 0,7 до 0,8 см; или от 0,8 до 0,9 см; или от 0,9 до 1 см.Each
Согласно некоторым вариантам осуществления это расстояние одинаково между всеми последовательными метками 14.In some embodiments, this distance is the same between all
Согласно другим (предпочтительным) вариантам осуществления это расстояние (между двумя последовательными метками 14) может отличаться от одной пары следующих друг за другом меток 14 к следующей. В этом случае каждая метка 14 может соответствовать определенному объему в коническом закрытом конце, причем разница между последовательными метками 14 соответствует разнице объемов. Предпочтительно, эта разница в объеме может быть одинаковой между всеми последовательными метками 14.According to other (preferred) embodiments, this distance (between two consecutive marks 14) may differ from one pair of
Эта разница в объеме между последовательными метками 14 может составлять, например, от 0,03 до 0,05 мкл; или от 0,05 до 1 мкл; или от 1 до 5 мкл; или от 5 до 10 мкл; или от 10 до 25 мкл; или от 25 до 50 мкл; или от 50 до 75 мкл; или от 75 до 100 мкл; или от 100 до 150 мкл; или от 150 до 200 мкл; или от 200 до 250 мкл; или от 250 до 300 мкл; или от 300 до 350 мкл; или от 350 до 400 мкл; или от 400 до 450 мкл; или от 450 до 500 мкл.This difference in volume between
Например, первая метка 14 (метка, которая находится ближе всего к нижнему концу конического закрытого конца) может соответствовать объему жидкости от 0,03 до 5 мкл, а предпочтительно от 0,03 до 1 мкл.For example, the first mark 14 (the mark closest to the lower end of the tapered closed end) may correspond to a liquid volume of 0.03 to 5 µl, and preferably 0.03 to 1 µl.
Кроме того, последняя метка 14 (метка, которая находится дальше всего от конического закрытого конца) может соответствовать объему жидкости от 1500 до 3000 мкл, а предпочтительно от 1500 до 2000 мкл.In addition, the last mark 14 (the mark farthest from the conical closed end) may correspond to a liquid volume of 1500 to 3000 µl, and preferably 1500 to 2000 µl.
Следовательно, когда высота жидкости соответствует определенной метке 14, это может дать возможность напрямую определять объем жидкости в камере 12 без какой-либо дополнительной обработки.Therefore, when the height of the liquid corresponds to a
В качестве альтернативы, когда высота жидкости находится между двумя последовательными метками 14, может потребоваться дополнительная обработка, например, с использованием системы обработки, способной выполнять графическую интерполяцию, для экстраполяции и определения объема жидкости в камере 12.Alternatively, when the liquid height is between two
Устройство согласно изобретению предпочтительно выполнено таким образом, чтобы оно могло выдерживать абсолютное давление в ячейке 1, равное по меньшей мере, 1000 бар, более предпочтительно, по меньшей мере, 1500 бар. Следовательно, ячейка 1 может быть изготовлена из такого материала, как нержавеющая сталь, или любого другого стойкого к давлению материала, такого как титан, сплавы на основе никеля (Hastelloy) и аустенитные суперсплавы на никель-хромовой основе (Inconel).The device according to the invention is preferably designed in such a way that it can withstand an absolute pressure in
Как упомянуто выше и как показано на фиг. 2, 4A и 4B, устройство также содержит поршень 2, который перемещается в ячейке 1. Следовательно, поршень 2 может быть вставлен в ячейку 1 с открытого конца 6 верхней части 3 ячейки 1. Когда поршень 2 находится в ячейке 1, он герметично закрывает ячейку 1. Следовательно, нет контакта между внутренним пространством 7 (и камерой 12) ячейки 1 и внешней средой. В то время как поршень 2 скользит в ячейке 1, он может перемещаться из первого положения, в котором поршень 2 находится в наиболее удаленном положении от конического закрытого конца (фиг. 4B), во второе положение, в котором поршень 2 находится ближе всего к коническому закрытому концу (фиг. 4А). В этом втором положении часть поршня 2 (его нижняя часть, как подробно описано ниже) может предпочтительно быть вставлена в камеру 12, образованную закрытым концом конической формы. Само собой разумеется, что поршень 2 может принимать все промежуточные положения между первым и вторым положением.As mentioned above and as shown in FIG. 2, 4A and 4B, the device also includes a
Поршень 2 может приводиться в действие вручную, механически, электрически или гидравлически. Например, поршень 2 может приводиться в действие с помощью системы электрического или гидравлического цилиндра. В случае ручного привода поршня 2 можно использовать червячный привод.The
Поршень 2 имеет верхнюю часть 15 и нижнюю часть 16. Верхняя часть 15 поршня 2 может иметь цилиндрическую форму с круглым или некруглым основанием. Предпочтительно основание представляет собой круглый диск.The
Верхняя часть 15 поршня 2 может иметь длину от 10 до 60 см, а предпочтительно от 20 до 45 см. Например, верхняя часть 15 ячейки 2 может иметь длину от 10 до 15 см; или от 15 до 20 см; или от 20 до 25 см; или от 25 до 30 см; или от 30 до 35 см; или от 35 до 40 см; или от 40 до 45 см; или от 45 до 50 см.The top 15 of the
Верхняя часть 15 поршня 2 может иметь внешний диаметр, который равен или меньше внутреннего диаметра верхней части 3 ячейки 1, так чтобы поршень 2 мог быть вставлен в ячейку 1. Следовательно, внешний диаметр верхней части 15 поршня 2 может быть равен или меньше 50 мм. Например, этот диаметр может составлять от 5 до 10 мм; или от 10 до 15 мм; или от 15 до 20 мм; или от 20 до 25 мм; или от 25 до 30 мм; или от 30 до 35 мм; или от 35 до 40 мм; или от 40 до 45 мм; или от 45 до 50 мм.The top 15 of the
Предпочтительно, чтобы внешний диаметр верхней части 15 поршня 2 был равен внутреннему диаметру верхней части 3 ячейки 1.Preferably, the outer diameter of the
В некоторых вариантах осуществления внешняя форма верхней части 15 поршня 2 по существу соответствует внутренней форме верхней части 3 ячейки 1 (например, они обе могут иметь цилиндрическую форму с круглым основанием одинакового диаметра). Однако согласно некоторым вариантам осуществления верхняя часть 15 поршня 2 может иметь внешнюю форму, которая по существу не соответствует внутренней форме верхней части 3 ячейки 1 (например, они обе могут иметь цилиндрическую форму с круговым основанием, при этом основание верхней части 15 поршня 2 имеет внешний диаметр, отличный от внутреннего диаметра основания верхней части 3 ячейки 1, или верхняя часть 3 ячейки 1 может иметь цилиндрическую внутреннюю форму с круглым основанием, а верхняя часть 15 поршня 2 может иметь цилиндрическую внешнюю форму с некруглым основанием). В этом случае, по меньшей мере одна часть длины верхней части 15 поршня 2 и/или по меньшей мере одна часть нижней части 16 поршня 2 может иметь по существу такой же внешний диаметр, что и внутренний диаметр верхней части 3 ячейки 1, так что поршень 2 может закрыть ячейку 1 с обеспечением газонепроницаемости. В предпочтительных вариантах может присутствовать уплотнитель 20, например, охватывающий, по меньшей мере, часть длины поршня 2, как показано на фиг. 2, для обеспечения герметичности ячейки 1 газонепроницаемым образом. Уплотнитель 20 предпочтительно находится на нижнем конце верхней части 15 поршня 2 или рядом с ним.In some embodiments, the outer shape of the top 15 of the
В соответствии с некоторыми предпочтительными вариантами осуществления и как показано на фиг. 2, верхняя часть 15 поршня 2 имеет внешний диаметр, одинаковыей по ее длине.In accordance with some preferred embodiments and as shown in FIG. 2, the top 15 of the
Согласно другим вариантам осуществления (не изображенным на фигурах) верхняя часть 15 поршня 2 имеет внешний диаметр, который не является одинаковым по длине верхней части 15.According to other embodiments (not shown in the figures), the top 15 of the
Нижняя часть 16 поршня 2 может иметь форму усеченного конуса, как показано на фиг.2. Под «формой усеченного конуса» подразумевается форма конуса, усеченного плоскостью, которая предпочтительно параллельна основанию конуса. Форма усеченного конуса позволяет, по меньшей мере, частично перемещать поршень 2 и, в частности, нижнюю часть 16 поршня 2 внутри нижней части 4 ячейки 1. Нижняя часть 16 поршня 2 может иметь верхний конец 17а, который соединен с верхней частью 15 поршня 2, и нижний конец 17b, который наиболее удален от верхней части 15 поршня 2 и ближе всего к коническому закрытому концу, когда поршень 2 находится в ячейке 1. Согласно предпочтительным вариантам осуществления нижний конец 17b может быть плоской поверхностью (как показано на фиг. 2). Согласно другим вариантам осуществления нижний конец 17b может иметь по меньшей мере одно углубление (не показано на фигурах).The
Согласно предпочтительным вариантам осуществления верхняя часть 15 и нижняя часть 16 поршня 2 выполнены как единое целое.According to preferred embodiments, the
Нижняя часть 16 поршня 2 может иметь высоту от 2,5 до 37,5 мм, а предпочтительно от 5 до 35 мм. Например, нижняя часть 16 поршня 2 может иметь высоту от 2,5 до 5 мм; или от 5 до 10 мм; или от 10 до 15 мм; или от 15 до 20 мм; или от 20 до 25 мм; или от 25 до 30 мм; или от 30 до 35 мм; или от 35 до 37,5 мм. Под «высотой» подразумевается расстояние от нижнего конца 17b нижней части 15 поршня 2 до верхнего конца 17а нижней части 15 поршня 2.The
Нижняя часть 16 поршня 2 может иметь внешний диаметр, который уменьшается от верхнего конца 17а к нижнему концу 17b. Внешний диаметр на верхнем конце 17а поршня 2 предпочтительно может быть равен диаметру нижней части 4 ячейки 1 на не сужающемся конце 10.The
Нижняя часть 16 поршня на своем нижнем конце 17b может иметь диаметр от 5 до 30 мм.The
Когда поршень находится во втором положении (и, как упомянуто выше, см. фиг. 4A), нижняя часть 16 поршня 2 (по крайней мере частично) предпочтительно расположена в камере 12 ячейки 1.When the piston is in the second position (and as mentioned above, see Fig. 4A), the
Согласно некоторым вариантам осуществления отношение высоты нижней части 16 поршня 2 к высоте нижней части 4 ячейки 1 (по продольной оси) составляет от 0,1 до 0,8, а предпочтительно от 0,3 до 0,7. Например, это соотношение может составлять от 0,1 до 0,2; или от 0,2 до 0,3; или от 0,3 до 0,4; или от 0,4 до 0,5; или от 0,5 до 0,6; или от 0,6 до 0,7; или от 0,7 до 0,8.According to some embodiments, the ratio of the height of the
Как объяснено выше, когда верхняя часть 15 поршня 2 имеет внешнюю форму, которая не соответствует внутренней форме верхней части 3 ячейки 1, и более конкретно, когда верхняя часть 15 поршня 2 имеет меньший внешний диаметр, чем внутренний диаметр верхней части 3 ячейки 1, по крайней мере одна часть нижней части 16 поршня 2 может иметь внешний диаметр, равный внутреннему диаметру верхней части 3 ячейки 1, так что поршень 2 может герметично закрывать ячейку 1.As explained above, when the top 15 of the
Например, нижняя часть 16 поршня 2 может иметь внешний диаметр на верхнем конце 17а, который равен внутреннему диаметру верхней части 15 ячейки 1.For example, the
Кроме того, нижняя часть 16 поршня 2 и, в частности, нижний конец 17b поршня 2 может содержать окно 18. Это окно 18 может быть ориентировано в направлении конического закрытого конца и, следовательно, в направлении камеры 12. Наличие окна 18 позволяет снаружи наблюдать содержимое ячейки 1 с помощью системы наблюдения (которая описана ниже). Таким образом, окно 18 (вместе с системой наблюдения) позволяет визуально наблюдать камеру 12, содержащую жидкость, для определения уровня жидкости в камере 12. Это может быть выполнено, например, путем считывания меток 14 на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца.In addition, the
Окно 18 может быть, например, выполнено из сапфира или любого другого прозрачного или полупрозрачного материала, способного выдерживать высокое давление, высокую температуру и коррозию.The
Согласно некоторым вариантам осуществления и как показано на фиг. 2, нижний конец 17b поршня 2 представляет собой плоскую поверхность, а окно 18 закрывает часть этой плоской поверхности.According to some embodiments and as shown in FIG. 2, the
Согласно другим вариантам осуществления окно 18 может быть расположено в углублении, образованном на нижнем конце 17b.In other embodiments,
Согласно другим вариантам осуществления окно 18 закрывает всю поверхность нижнего конца 17b поршня 2.According to other embodiments, the
Устройство может дополнительно содержать эндоскоп 19, расположенный внутри поршня 2. Эндоскоп может быть выполнен с возможностью соединения окна 18 с системой наблюдения, подробно описанной ниже, чтобы установить оптическое соединение между окном 18 и системой наблюдения. Под «эндоскопом» понимается трубчатая система, содержащая ряд линз, позволяющих «передавать» изображение из окна 18 в систему наблюдения. Устройство также может содержать систему для освещения ячейки 1, расположенную в поршне 2, такую как оптическое волокно (не показано на фигурах), которое может пропускать свет между системой наблюдения и окном 18, чтобы облегчить визуальное наблюдение содержимого ячейки 1. Освещение может выполняться белым светом или небелым светом. Спектр света, используемый для освещения, можно регулировать, чтобы облегчить визуализацию жидкого мениска. Когда камера используется для записи изображений ячейки 1, может выполняться обработка изображения, такая как регулировка контрастности.The device may further comprise an
Кроме того, устройство согласно изобретению и, в частности, ячейка 1, описанная выше, может содержать по меньшей мере один датчик давления, который может определять давление в ячейке 1.In addition, the device according to the invention, and in particular the
Опционально, устройство может содержать продувочную систему для очистки внутренней части ячейки 1 от любого материала, присутствующего в ней.Optionally, the device may contain a purge system for cleaning the interior of the
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство согласно изобретению может быть частью узла. Этот узел может включать, например, устройство, а также систему наблюдения (не показанную на фигурах), такую как, например, камера, для визуального наблюдения содержимого ячейки 1. Согласно предпочтительным вариантам осуществления система наблюдения расположена вне камеры 1.In some embodiments, the device of the invention may be part of a node. This node may include, for example, a device, as well as a surveillance system (not shown in the figures), such as, for example, a camera, for visual observation of the contents of
Предпочтительно, тот факт, что окно 18, система наблюдения и/или эндоскоп 19 не расположены в камере 12 ячейки 1, позволяет минимизировать любые мертвые зоны и, следовательно, повысить точность измерения.Preferably, the fact that the
Узел может дополнительно содержать корпус (не показан на фигурах), который может окружать ячейку 1. Корпус может быть изготовлен из материала, выбранного из стали, алюминия или композитного материала. Желательно, чтобы корпус был изолирован, например, во избежание потери температуры. Корпус позволяет обеспечить регулируемую и равномерную температуру в ячейке 1. Следовательно, внутренняя часть камеры 12 имеет ту же температуру, что и внутреннее пространство 7, ограниченное трубчатой боковой стенкой 5 верхней части 3 ячейки 1. Это позволяет избежать, например, возможной нежелательной конденсации углеводородного флюида.The assembly may further comprise a housing (not shown in the figures) which may surround
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления описанная выше система наблюдения расположена за пределами корпуса, чтобы защитить ее от высоких температур.In accordance with preferred embodiments, the monitoring system described above is located outside the housing to protect it from high temperatures.
Узел в соответствии с изобретением может содержать, по меньшей мере, один датчик температуры (например, термопары) и/или систему регулирования температуры, которая может содержать систему нагрева и/или охлаждения. Например, можно использовать контур хладагента и/или резистивный нагрев. Согласно некоторым вариантам осуществления датчик (и) температуры и/или система регулирования температуры могут быть расположены в ячейке 1. Согласно другим вариантам осуществления датчик (и) температуры и/или система регулирования температуры могут быть расположены вне ячейки 1 и внутри корпуса. Тем не менее, согласно другим вариантам осуществления, как ячейка 1, так и корпус могут быть снабжены датчиком температуры и/или системой регулирования температуры.The assembly according to the invention may comprise at least one temperature sensor (eg thermocouples) and/or a temperature control system which may comprise a heating and/or cooling system. For example, a refrigerant circuit and/or resistance heating may be used. In some embodiments, the temperature sensor(s) and/or temperature control system may be located in the
Согласно некоторым вариантам осуществления узел и, в частности, корпус может содержать одну или несколько дополнительных ячеек (отличных от ячейки 1). Эти ячейки могут использоваться, например, для измерений, проводимых на углеводородном масле или газе, поступающем из углеводородного флюида. Эти дополнительные ячейки могут быть соединены с ячейкой 1 так, чтобы, по меньшей мере, некоторое количество образца углеводородного флюида могло быть перенесено из ячейки 1 в дополнительную ячейку (и) или наоборот.In some embodiments, the assembly, and in particular the housing, may comprise one or more additional cells (other than cell 1). These cells can be used, for example, for measurements made on hydrocarbon oil or gas coming from a hydrocarbon fluid. These additional cells may be connected to
Устройство в соответствии с изобретением или узел также могут содержать модуль анализа и/или модуль управления или быть связаны в более крупной системе.The device according to the invention or node may also contain an analysis module and/or a control module, or be linked in a larger system.
Модуль анализа может получать данные от датчиков давления и/или температуры, от системы наблюдения, от пользователя и/или от модуля управления и предоставлять данные анализа в качестве выходных данных.The analysis module may receive data from pressure and/or temperature sensors, from a monitoring system, from a user and/or from a control module, and provide analysis data as output.
Модуль управления может получать данные от пользователя и/или от модуля анализа и может отправлять инструкции, которые позволяют приводить в действие поршень, а также различные клапаны устройства. Можно управлять устройством в автоматическом или полуавтоматическом режиме с использованием соответствующего компьютерного оборудования и программного обеспечения.The control module may receive input from the user and/or the analysis module and may send instructions that enable the piston as well as the various valves of the device to be actuated. You can operate the device in automatic or semi-automatic mode using the appropriate computer hardware and software.
Способ определения объема жидкостиMethod for determining the volume of liquid
Изобретением также предложен способ определения объема жидкости в образце углеводородного флюида. Этот способ осуществляется в описанном выше устройстве.The invention also provides a method for determining the volume of liquid in a hydrocarbon fluid sample. This method is carried out in the device described above.
Углеводородный флюид предпочтительно представляет собой углеводородный флюид, извлеченный из подземного пласта. Предпочтительно это сложная текучая среда, содержащая различные углеводородные соединения и, опционально, воду, а также загрязнители или химические вещества, используемые в процессе извлечения углеводородов (поверхностно-активные вещества, диоксид углерода, азот и т.д.).The hydrocarbon fluid is preferably a hydrocarbon fluid extracted from a subterranean formation. Preferably it is a complex fluid containing various hydrocarbon compounds and optionally water as well as contaminants or chemicals used in the hydrocarbon recovery process (surfactants, carbon dioxide, nitrogen, etc.).
Согласно предпочтительным вариантам углеводородный флюид представляет собой газовый конденсат. Под «газовым конденсатом» подразумевается смесь жидких углеводородов с низкой плотностью, которые присутствуют в виде газообразных компонентов в сыром природном газе, извлеченном из подземного пласта. Например, газовый конденсат может содержать диоксид углерода и/или азот, а также углеводородные соединения, содержащие от 1 до 500 атомов углерода.In preferred embodiments, the hydrocarbon fluid is a gas condensate. By "gas condensate" is meant a mixture of low density liquid hydrocarbons that are present as gaseous components in raw natural gas extracted from a subterranean formation. For example, the gas condensate may contain carbon dioxide and/or nitrogen, as well as hydrocarbon compounds containing from 1 to 500 carbon atoms.
Однако следует понимать, что устройство согласно изобретению может также использоваться для других типов текучих сред, в частности сложных текучих сред, содержащих смесь различных химических соединений.However, it should be understood that the device according to the invention can also be used for other types of fluids, in particular complex fluids containing a mixture of different chemical compounds.
Способ содержит первый этап введения образца углеводородного флюида в ячейку 1, описанную выше. Вместе с тем перед введением образца углеводородного флюида в ячейку 1 ячейка 1 может быть нагрета (например, с помощью системы регулирования температуры, упомянутой выше), чтобы, например, получить во внутреннем пространстве 7 (и камере 12) ячейки 1 температуру, близкую к температуре подземного резервуара. Следовательно, ячейка 1 может поддерживаться и, в частности, может быть нагрета до температуры от 15 до 200°C, а предпочтительно от 80 до 180°C. Например, эта температура может составлять от 15 до 20°C; или от 20 до 30°С ; или от 30 до 40°С; или от 40 до 50°С; или от 50 до 60°С; или от 60 до 70°С; или от 70 до 80°С; или от 80 до 90°С; или от 90 до 100°С; или от 100 до 110° С; или от 110 до 120°С; или от 120 до 130°С; или от 130 до 140°С; или от 140 до 150°С; или от 150 до 160°С; или от 160 до 170°С; или от 170 до 180°С; или от 180 до 190°С; или от 190 до 200°С.The method comprises the first step of introducing a hydrocarbon fluid sample into
Кроме того, при введении образца углеводородного флюида в ячейку 1 ячейка 1 может находиться под давлением. Например, в ячейке 1 может быть повышено давление до начального давления от 10 до 2000 бар, а предпочтительно от 10 до 1500 бар. В ячейке, в частности, может быть повышено давление до начального давления от 10 до 100 бар; или от 100 до 200 бар; или от 200 до 300 бар; или от 300 до 400 бар; или от 400 до 500 бар; или от 500 до 600 бар; или от 600 до 700 бар; или от 700 до 800 бар; или от 800 до 900 бар; или от 900 до 1 000 бар; или от 1 000 до 1 100 бар; или от 1 100 до 1 200 бар; или от 1 200 до 1 300 бар; или от 1 300 до 1 400 бар; или от 1 400 до 1 500 бар; или от 1 500 до 1 600 бар; или от 1600 до 1700 бар; или от 1 700 до 1 800 бар; или от 1 800 до 1 900 бар; или от 1 900 до 2 000 бар.In addition, when a hydrocarbon fluid sample is introduced into
Согласно предпочтительным вариантам осуществления это начальное давление выше, чем давление, наблюдаемое в подземном пласте. Предпочтительно начальное давление в ячейке 1 выше давления, наблюдаемого в подземном пласте, по меньшей мере на 100 бар, а предпочтительно по меньшей мере на 150 бар.In preferred embodiments, this initial pressure is higher than the pressure observed in the subterranean formation. Preferably, the initial pressure in
Давление углеводородного флюида в ячейке 1 на этапе ввода может быть достигнуто непосредственно за счет давления источника углеводородного флюида, особенно если устройство размещено внутри добывающей скважины для сбора углеводородного флюида из подземного пласта по месту проведения работ, или если ячейка 1 соединена через вход 8 для флюида и через трубопровод или трубу с сосудом под давлением, содержащим углеводородный флюид.The pressure of the hydrocarbon fluid in the
На этом этапе углеводородный флюид в ячейке 1 предпочтительно представляет собой газовую фракцию; он предпочтительно не содержит жидкой фракции.At this stage, the hydrocarbon fluid in
После этапа введения способ содержит этап снижения давления внутри ячейки 1 для образования некоторого количества жидкости в камере 12. На этом этапе предпочтительно, чтобы температура в ячейке 1 оставалась постоянной. Например, эта температура может составлять от 15 до 200°C, а предпочтительно от 20 до 180°C.After the introduction step, the method comprises the step of reducing the pressure inside the
Уменьшение давления может быть достигнуто перемещением поршня 2 в направлении из второго положения (как показано на фиг. 4A) в первое положение (как показано на фиг. 4B). Давление может быть уменьшено на одну или несколько ступеней. Каждое уменьшение может составлять, например, от 0,1 до 50 бар, предпочтительно от 0,5 до 20 бар и предпочтительно от 1 до 10 бар относительно начального давления внутри ячейки 1. Например, каждое уменьшение может составлять от 0,1 до 0,5 бар; или от 0,5 до 1 бар; или от 1 до 5 бар; или от 5 до 10 бар; или от 10 до 15 бар; или от 15 до 20 бар; или от 20 до 25 бар; или от 25 до 30 бар; или от 30 до 35 бар; или от 35 до 40 бар; или от 40 до 45 бар; или от 45 до 50 бар относительно начального давления внутри ячейки 1.The pressure reduction can be achieved by moving the
Из-за этой декомпрессии из образца углеводородного флюида (газообразной фракции) образуется некоторое количество жидкости (жидкая фракция). В частности, расширение углеводородного флюида продолжается до тех пор, пока углеводородные соединения в газовой фракции не начнут конденсироваться. Точка, при которой углеводородные компоненты начинают конденсироваться из газообразной фракции, называется «точкой росы».Due to this decompression, some liquid (liquid fraction) is formed from the hydrocarbon fluid sample (gaseous fraction). In particular, the expansion of the hydrocarbon fluid continues until the hydrocarbon compounds in the gas fraction begin to condense. The point at which the hydrocarbon components begin to condense from the gaseous fraction is called the "dew point".
В предпочтительном случае, когда углеводородный флюид представляет собой газовый конденсат, жидкость сначала включает только часть углеводородов, содержащих от 1 до 100 атомов углерода, а остальные углеводороды, содержащие от 1 до 100 атомов углерода, остаются в составе газовой фракции вместе с газом (N2 и/или CO2). Чем больше снижается давление, тем больше увеличивается количество жидкости в камере 12.In the preferred case where the hydrocarbon fluid is a gas condensate, the liquid initially includes only a portion of hydrocarbons containing from 1 to 100 carbon atoms, and the remaining hydrocarbons containing from 1 to 100 carbon atoms remain in the gas fraction together with gas (N2 and /or CO2). The more the pressure is reduced, the more the amount of liquid in
Далее способ включает этап измерения объема жидкости, присутствующей в ячейке 1. Это измерение может быть выполнено путем визуального наблюдения камеры 12 и, в частности, путем наблюдения за уровнем жидкости в камере 12 (в коническом закрытом конце), другими словами, путем определения положения границы раздела между жидкостью и газовой фракцией на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца, который подключен к системе наблюдения через эндоскоп 19.The method further includes the step of measuring the volume of liquid present in the
Это визуальное наблюдение может осуществляться через окно 18 поршня 2.This visual observation can be carried out through the
В частности, метки 14 на периферийной поверхности 13 конического закрытого конца облегчают считывание (визуальное наблюдение) диаметра конуса, соответствующего высоте жидкости в камере 12 (границы раздела между жидкостью и газовой фракцией). Затем, используя этот диаметр, можно рассчитать объем жидкости, содержащейся в камере 12.In particular, the
Наличие меток 14 позволяет повысить точность способа. Фактически, при высокой температуре эндоскоп 18, содержащийся в поршне 2, может деформироваться и, следовательно, также деформируется изображение камеры 12, полученное системой наблюдения. Метки 14, таким образом, облегчают калибровку устройства для повышения точности измерения.The presence of
Этап уменьшения давления в ячейке 1, а также этап измерения объема жидкости, образовавшейся в камере 12, может повторяться множество раз, например от 5 до 500 раз, предпочтительно от 10 до 400 раз, и более предпочтительно от 20 до 200 раз. Во время каждого повторения давление в ячейке 1 уменьшается, как объяснено выше, для образования другого количества жидкости в камере 12.The step of reducing the pressure in the
Согласно некоторым предпочтительным вариантам осуществления во время этих повторений температура в ячейке постоянна.According to some preferred embodiments, the temperature in the cell is constant during these repetitions.
Согласно другим вариантам осуществления во время этих повторений температура в ячейке может изменяться, например, температура может повышаться или понижаться.In other embodiments, during these repetitions, the temperature in the cell may change, for example, the temperature may rise or fall.
Согласно другим вариантам осуществления способ осуществляется не по месту проведения работ. В этом случае способ реализуется с использованием углеводородного флюида, который был извлечен из подземного пласта.In other embodiments, the method is carried out out of place work. In this case, the method is implemented using a hydrocarbon fluid that has been extracted from a subterranean formation.
Способ позволяет измерять объемы жидкости, равные или меньшие 1000 мкл, предпочтительно равные или меньшие 500 мкл, предпочтительно равные или меньшие 100 мкл, предпочтительно равные или меньшие 50 мкл, предпочтительно равные или меньшие 10 мкл, предпочтительно равные или меньшие 1 мкл, предпочтительно равные или меньшие 0,5 мкл и предпочтительно равные или меньшие 0,2 мкл. Например, измеренный объем может составлять от 0,1 до 0,2 мкл; или от 0,2 до 0,5 мкл; или от 0,5 до 1 мкл; или от 1 до 5 мкл; или от 5 до 10 мкл; или от 10 до 25 мкл; или от 25 до 50 мкл; или от 50 до 75 мкл; или от 75 до 100 мкл; или от 100 до 150 мкл; или от 150 до 200 мкл; или от 200 до 250 мкл; или от 250 до 300 мкл; или от 300 до 350 мкл; или от 350 до 400 мкл; или от 400 до 450 мкл; или от 450 до 500 мкл; или от 500 до 550 мкл; от 550 до 600 мкл; или от 600 до 650 мкл; или от 650 до 700 мкл; или от 700 до 750 мкл; от 750 до 800 мкл; или от 800 до 850 мкл; или от 850 до 900 мкл; или от 900 до 950 мкл; или от 950 до 1 000 мкл. The method allows to measure liquid volumes equal to or less than 1000 µl, preferably equal to or less than 500 µl, preferably equal to or less than 100 µl, preferably equal to or less than 50 µl, preferably equal to or less than 10 µl, preferably equal to or less than 1 µl, preferably equal to or less than 0.5 μl and preferably equal to or less than 0.2 μl. For example, the measured volume may be from 0.1 to 0.2 µl; or 0.2 to 0.5 µl; or 0.5 to 1 µl; or 1 to 5 µl; or 5 to 10 μl; or 10 to 25 µl; or 25 to 50 µl; or 50 to 75 µl; or 75 to 100 µl; or from 100 to 150 µl; or from 150 to 200 μl; or 200 to 250 µl; or 250 to 300 µl; or 300 to 350 µl; or 350 to 400 µl; or 400 to 450 µl; or 450 to 500 µl; or 500 to 550 µl; from 550 to 600 µl; or from 600 to 650 µl; or 650 to 700 µl; or from 700 to 750 µl; from 750 to 800 µl; or 800 to 850 µl; or 850 to 900 µl; or from 900 to 950 µl; or from 950 to 1,000 µl.
Способ также позволяет измерять точку росы углеводородного флюида, вводимого в ячейку 1.The method also makes it possible to measure the dew point of the hydrocarbon fluid injected into
Кроме того, этот способ позволяет с точностью измерять давление пара углеводородного флюида. Под «давлением пара» подразумевается давление, создаваемое паром, находящимся в термодинамическом равновесии с его конденсированными фазами (твердой или жидкой) при заданной температуре в замкнутой системе.In addition, this method allows you to accurately measure the vapor pressure of the hydrocarbon fluid. By "vapor pressure" is meant the pressure generated by steam in thermodynamic equilibrium with its condensed phases (solid or liquid) at a given temperature in a closed system.
Claims (40)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787665C1 true RU2787665C1 (en) | 2023-01-11 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU611137A1 (en) * | 1976-05-19 | 1978-06-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов | Bomb for investigating equilibrium process in liquid-gas mixtures |
RU2235313C1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" | Bomb for studying phase behavior of hydrocarbons |
FR2856797A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-31 | Vinci Technologies | Apparatus for determining thermodynamic relationships of oil well fluids, comprises instrumented high pressure cell with motorized piston surrounded by autoclave |
US20080016944A1 (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-24 | Legrand Stephane | Device and method for thermodynamic measurements on petroleum fluids |
RU111294U1 (en) * | 2011-07-13 | 2011-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" (ООО "ВолгоУралНИПИгаз") | EQUILIBRIUM BOMB FOR STUDYING THE PHASE BEHAVIOR OF HYDROCARBONS |
RU2606256C2 (en) * | 2010-08-26 | 2017-01-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Apparatus and method for phase equilibrium with in-situ sensing |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU611137A1 (en) * | 1976-05-19 | 1978-06-15 | Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов | Bomb for investigating equilibrium process in liquid-gas mixtures |
RU2235313C1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром" | Bomb for studying phase behavior of hydrocarbons |
FR2856797A1 (en) * | 2003-06-26 | 2004-12-31 | Vinci Technologies | Apparatus for determining thermodynamic relationships of oil well fluids, comprises instrumented high pressure cell with motorized piston surrounded by autoclave |
US20080016944A1 (en) * | 2006-07-12 | 2008-01-24 | Legrand Stephane | Device and method for thermodynamic measurements on petroleum fluids |
RU2606256C2 (en) * | 2010-08-26 | 2017-01-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Apparatus and method for phase equilibrium with in-situ sensing |
RU111294U1 (en) * | 2011-07-13 | 2011-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт нефти и газа" (ООО "ВолгоУралНИПИгаз") | EQUILIBRIUM BOMB FOR STUDYING THE PHASE BEHAVIOR OF HYDROCARBONS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK2460017T3 (en) | PVT ANALYSIS OF COMPRESSED FLUIDS | |
RU2606256C2 (en) | Apparatus and method for phase equilibrium with in-situ sensing | |
US8109158B2 (en) | Sampling apparatus | |
US9851339B2 (en) | Sampling an oil composition and determining minimum miscibility pressure of an oil composition with a fluid | |
CA2605830A1 (en) | Methods and apparatus of downhole fluid analysis | |
NO315956B1 (en) | Method for determining fluid properties | |
US9863926B2 (en) | Condensate-gas ratios of hydrocarbon-containing fluids | |
CN103900755B (en) | A kind of application CT measures the apparatus and method of oil gas minimum miscibility pressure | |
US10724355B2 (en) | Downhole tools and methods for isolating and analyzing gases from downhole fluids | |
NO20141190A1 (en) | Apparatus and method for providing a fluid sample in a well | |
RU2787665C1 (en) | Device, node, and method for determination of liquid volume in fluid sample | |
EP3973145B1 (en) | Device for determining a volume of liquid in a fluid sample | |
EP3039423B1 (en) | Determining minimum miscibility pressure of an oil composition with a fluid | |
KR20150108376A (en) | Determinign gas content of a core sample | |
NO303415B1 (en) | Device for performing thermodynamic measurements on samples of substances originating from petroleum-containing areas | |
RU2065525C1 (en) | Tool for gas or liquid sampling from a well | |
NO20111734A1 (en) | Multistage sampling vessel | |
NO316410B1 (en) | Device for determining the characteristics of, for example, petroleum samples, production site | |
US11486808B2 (en) | Determination of properties of a hydrocarbon fluid | |
MX2013009746A (en) | Multi-phase region analysis method and apparatus. | |
US9182329B2 (en) | Cell for very high pressure analysis of fluid samples and associated measuring method | |
JP2014228308A (en) | Pressurized sample supply device and analyzer | |
Robinson | Experimental methods for measurement of phase equilibria at high pressures |