专利名称：油藏条件下单相流体密度测量方法和密度测量仪器的制作方法
技术领域：
本发明属于石油物理性质测量技术领域，具体而言，涉及一种油藏条件下单相流体密度测量方法和密度测量仪器。
背景技术：
在石油物理性质参数测量实验中，流体密度是一项基本参数。调研显示进行密度测量的方法和仪器多种多样，适用于不同的专业。但是针对油藏高温高压环境，现有方法和仪器在测试精度、具备高温高压测试条件和操作简便三个方面难以达到兼备。通常油藏条件下的流体密度测量通常采用质量与体积比值的基本方法，其测量精度和测试条件均符合研究分析和开发设计的要求。但是其测量步骤繁琐，操作要求精细苛刻。首先将高温高压流体在高于油藏压力的条件下转入标准容器内；其次，控制驱替泵和温控设备将标准容器内的条件达到油藏条件，计量此时容器内流体体积VP，T ；第三，将标准容器内流体逐步冷却降压至室内条件，测量脱气后流体质量；计量室温条件下脱出的气体体积并转换成气体质量。最后，由流体质量和气体质量之和除以VP，T，才得到油藏条件下的流体密度。在油气田开发实验的研究分析过程中，流体密度值是使用频次较高的参数。显然， 用现行的测试方法测量时间长，尤其对于测量不同压力、温度条件下的流体密度参数，时间更长，严重制约了实验效率。
发明内容
本发明提供一种油藏条件下单相流体密度测量方法，以解决现有的测量方法需要将高温高压流体转换成常温常压从而导致测量时间长的问题。为此，本发明提出一种油藏条件下单相流体密度测量方法，所述油藏条件下单相流体密度测量方法至少包括以下步骤A 将半径相同、重量不同的两个小球装入测量管内的上下两个不同位置；B 将测量管加热至油藏温度并保温待至温度稳定；C 在测量管内加注选择流体并逐渐升压，直至压力达到油藏压力然后保持恒压；D 在测量管内加注油藏流体，所述油藏流体与所述选择流体不互溶，在恒压条件下，用所述油藏流体驱替所述选择流体，测量管内的选择流体在恒压条件下由测量管排出；E 在所述油藏流体完全充满所述测量管后，封闭所述测量管，松开所述两个小球中的第1个小球，测量第1个小球在测量管的测试距离内的通过时间；待所述第1个小球落在所述测量管中稳定后以及测量管的油藏流体稳定后，松开所述两个小球中的第2个小球，测量第2个小球通过该测试距离的时间；F 计算单相流体的密度。进一步地，所述选择流体为煤油或蒸馏水。
进一步地，当加注的油藏流体流量大于测量管容积2倍以上后，停止驱替，封闭测量管，静置30分钟以上。进一步地，步骤E中，在所述测量管上设置上下位置不同的两个电磁线圈，该测试距离为所述两个电磁线圈间的距离，计算各小球通过上下两个电磁线圈的时间差。进一步地，所述测量管连接有夹持控制杆，所述夹持控制杆夹持所述两个小球并控制所述两个小球的释放。进一步地，所述测量管内径12mm，总长250mm，该测试距离200mm，内壁表面粗糙度精度高于0. 2 μ m。进一步地，所述两个小球的直径为10mm，重量为6g、8g、9g或10g，表面粗糙度精度高于 0. 02μ ο进一步地，重复步骤E三次以上，计算流体密度和测量误差。进一步地，根据研究目的调整测量温度和压力，以测得不同条件下的单相油藏流体密度。进一步地，所述测量管与压力传感器相连。本发明还提出一种油藏条件下单相流体密度测量仪器，所述密度测量仪器至少包括测量管，所述测量管具有入口和排出口 ；设置在所述测量管内位于上下不同位置的两个金属球，两个金属球半径相同、重量不同；夹持控制装置，夹持所述两个金属球和控制所述两个金属球在所述测量管中落下，所述夹持控制装置设置在所述测量管上；设置在所述测量管上的上下不同位置的两个电磁线圈，所述两个电磁线圈位于所述两个金属球之下；对所述测量管进行加热保温的加热保温装置和设置在所述测量管上的压力传感器；与测量管相连的压力传感器；参数监测控制装置，与所述测量管连接，实时显示并记录所述测量管内压力和温度并控制所述加热保温装置的工作状态。进一步地，所述测量管内径12mm，总长250mm，两个电磁线圈的间距200mm，内壁表面粗糙度精度高于0. 2 μ m。进一步地，所述两个小球的直径为10mm，重量为6g、8g、9g或10g，表面粗糙度精度高于 0. 02μ ο进一步地，所述测量管的入口连接有油藏流体存储装置与选择流体存储装置。进一步地，所述密度测量仪器还包括底座、设置在所述底座上的支架和设置在所述支架上的旋转轴，所述测量管设置在所述支架上并与所述旋转轴铰接。本发明采用的测试原理严谨，测量方法满足实验研究要求的测量精度，该测试过程无需将测试液体进行压力、温度的转换，缩短了测量时间，测试方法简单、快捷。在测量阶段，测量速度由原来的2小时提高至小于20分钟。
图1为根据金属球在液体中的受力分析示意图；图2为根据金属球在液体中的粘滞力分析示意图；图3为根据本发明实施例的双落球测试方法示意图；图4为根据本发明实施例的密度测量仪器的整体结构示意图；图5为根据本发明实施例的密度测量仪器的测量管的结构示意图。附图标号说明τ 小球下落时受到测量管的管壁的粘滞阻力Fff 小球下落时受到测量管内的液体的浮力G 小球的重力R 测量管内径、d 小球表面一点到测量的管壁的最短距离r 小球半径dS 小球上一环形带的面积θ 小球上一环形带与小球轴线的夹角d θ 小球上一环形带的角宽度Ul 第一个小球的速度u2 第二个小球的速度al 第一个小球的加速度a2 第二个小球的加速度10、测量模块30、控制面板50、底座501、调节支撑钮60、支架70、转轴101、测量管 102、阀门103、端盖1031、阀门105、加热保温罩107、电磁线圈1071、信号线108、夹持控制杆109、小球80、压力传感器
具体实施例方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。1.本发明的方法原理油藏条件下单相流体密度测量采用双落球法，其原理如下。小球垂直下落过程的受力分析见图1，得到方程1，其中τ为小球下落时受到管壁的粘滞阻力。G1-Fffl-T1=IH1Ei1 (1)G2-F 2- τ 2 = m2a2 (2)
.duτ = μΑ —
dy如图2，取小球上一环形带，则面积dS = 2 JI · (R-d) · r · d θ，速度梯度
duu
￥ =则粘滞力τ可积分i十算-
τι U /\ C71 W9
2μ 一n-iR-dj-r 'd%= 2μ--n.r -sinG-JG
) dJo R-r-sinQ该积分的求解非常复杂，但对于特定的圆筒和落球，积分式为常数，用Cball表
7J\ οCball = Γ -λ—— sin θ · dQ
Jo κ - r · sin θ则粘滞力τ可表示为τ = 2u μ Jir2 · Cball ；图3为双落球法示意图，在同一流体中，形状、体积相同的两小球所受浮力相同。 如果流体粘度较大，两小球在两线圈之间的下落过程接近勻速状态，由斯托克斯定律，小球速度为
权利要求
1.一种油藏条件下单相流体密度测量方法，其特征在于，所述油藏条件下单相流体密度测量方法至少包括以下步骤A 将半径相同、重量不同的两个小球装入测量管内的上下两个不同位置； B 将测量管加热至油藏温度并保温待至温度稳定；C 在测量管内加注选择流体并逐渐升压，直至压力达到油藏压力然后保持恒压； D 在测量管内加注油藏流体，所述油藏流体与所述选择流体不互溶，在所述恒压条件下，用所述油藏流体驱替所述选择流体，测量管内的选择流体在恒压条件下由测量管排出；E 在所述油藏流体完全充满所述测量管后，封闭所述测量管，松开所述两个小球中的第1个小球，测量第1个小球在测量管的测试距离内的通过时间；待所述第1个小球落在所述测量管中稳定后以及测量管的油藏流体稳定后，松开所述两个小球中的第2个小球，测量第2个小球通过该测试距离的时间； F:计算单相流体的密度。
2.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，所述选择流体为煤油或蒸馏水。
3.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，当加注的油藏流体流量大于测量管容积2倍以上后，停止驱替，封闭测量管，静置30分钟以上。
4.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，步骤E中，在所述测量管上设置上下位置不同的两个电磁线圈，该测试距离为所述两个电磁线圈间的距离，计算各小球通过上下两个电磁线圈的时间差。
5.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，所述测量管连接有夹持控制杆，所述夹持控制杆夹持所述两个小球并控制所述两个小球的释放。
6.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，所述测量管内径12mm，总长250mm， 该测试距离200mm，内壁表面粗糙度精度高于0. 2 μ m。
7.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，所述两个小球的直径为10mm，重量为6g、8g、9g或IOg,表面粗糙度精度高于0. 02 μ m。
8.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，重复步骤E三次以上，计算流体密度和测量误差。
9.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，根据研究目的调整测量温度和压力，以测得不同条件下的单相油藏流体密度。
10.如权利要求1所述的密度测量方法，其特征在于，所述测量管与压力传感器相连。
11.一种油藏条件下单相流体密度测量仪器，其特征在于，所述密度测量仪器至少包括测量管，所述测量管具有入口和排出口 ；设置在所述测量管内位于上下不同位置的两个金属球，两个金属球半径相同、重量不同；夹持控制装置，夹持所述两个金属球和控制所述两个金属球在所述测量管中落下，所述夹持控制装置设置在所述测量管上；设置在所述测量管上的上下不同位置的两个电磁线圈，所述两个电磁线圈位于所述两个金属球之下；对所述测量管进行加热保温的加热保温装置和设置在所述测量管上的压力传感器；与测量管相连的压力传感器；参数监测控制装置，与所述测量管连接，实时显示并记录所述测量管内压力和温度并控制所述加热保温装置的工作状态。
12.如权利要求11所述的密度测量仪器，其特征在于，所述测量管内径12mm，总长 250mm，两个电磁线圈的间距200mm，内壁表面粗糙度精度高于0. 2 μ m。
13.如权利要求11所述的密度测量仪器，其特征在于，所述两个小球的直径为10mm，重量为6g、8g、9g或10g，表面粗糙度精度高于0. 02 μ m。
14.如权利要求11所述的密度测量仪器，其特征在于，所述测量管的入口连接有油藏流体存储装置与选择流体存储装置。
15.如权利要求11所述的密度测量仪器，其特征在于，所述密度测量仪器还包括底座、设置在所述底座上的支架和设置在所述支架上的旋转轴，所述测量管设置在所述支架上并与所述旋转轴。
全文摘要
本发明提出一种油藏条件下单相流体密度测量方法和一种油藏条件下单相流体密度测量仪器。所述油藏条件下单相流体密度测量方法至少包括以下步骤A将半径相同、重量不同的两个小球装入测量管内的上下两个不同位置；B将测量管的温度设置为油藏温度，加热并待至温度稳定；C在测量管内加注选择流体并逐渐升压，直至压力达到油藏压力；D在测量管内加注油藏流体，同时测量管内的选择流体在恒压条件下由测量管排出；E松开所述两个小球中的第1个小球，测量第1个小球在测量管的测试距离内的通过时间；测量管的油藏流体稳定后，松开所述两个小球中的第2个小球，测量第2个小球通过该测试距离的时间。
文档编号G01N9/34GK102353614SQ20111018814
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者张可, 李实 , 秦积舜, 陈兴隆 申请人:中国石油天然气股份有限公司