专利名称：高压多相流体密度测量装置及其测量计算方法
技术领域：
本发明涉及石油物理性质测量领域，特别是涉及一种高压多相流体密度测量装置，以及油藏条件下两相流体密度及组分传质含量的测量计算方法。
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，但是其局限性只适用于单相均匀流体。油藏是高温高压环境，岩石孔隙中的渗流流体有时呈两相状态，掌握其物理特性对技术研究而言是非常重要的。其中，两相流体的密度变化情况及测量方法目前尚无研究。 单相流体密度测量通常采用质量与体积比值的基本方法，该方法恪守了密度的定义，是多种流体密度测量方法的基础。用常规方法测量油藏条件下的单相流体密度，其测量步骤繁琐，操作要求精细苛亥|J。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V(p，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V(p，T)，才得到油藏条件下的流体密度。显然，用常规方法测量油藏条件下的两相流体密度还需要增加两相分离的步骤，在目前实验条件下，该操作难以实现。如果要获得不同温度、压力条件下的两相流体密度曲线，其测量工作量将是难以承受的。基于上述问题，本发明研究发明了测量落球速度、计算两相流体密度的方法，该方法填补了这一测量领域的空白。在测试流程中，该方法还能计算出流体研究中另外一个重要的物理参数一两相流体间的组分传质含量。
发明内容
本发明的目的是，提供一种高压多相流体密度测量装置，其可测量两相流体共存时的两种流体密度。本发明的另一目的是，提供一种油藏条件下两相流体密度及组分传质含量的测量计算方法，其可测量两相流体共存时的两种流体密度及组分传质含量。本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现一种高压多相流体密度测量装置，所述测量装置包括内模型和外模型，所述内模型设置在外模型内，所述内模型包括分析筒，其上、下部分别设有顶活塞和底活塞，顶活塞内设有用于放置电磁铁的磁铁孔，顶活塞上轴向设有流体通孔，底活塞在分析筒内为可上下移动设置，分析筒的顶、底端分别密封连接有上端盖和下端盖，上端盖位于顶活塞上方，下端盖位于底活塞的下方，上端盖设有第一液体孔，下端盖设有第二液体孔；标尺，其设置分析筒3 —侧，并对应感应线圈的位置；测试球,其由于球外壁和永磁体内核组成,永磁体内核设在球外壁的内部，测试球设置在分析筒的内部；感应线圈，其通过线圈调节件可上下移动地套设在分析筒的外部。如上所述的高压多相流体密度测量装置，所述顶活塞的底部设有冠状槽，所述测试球在进行落球测试的初始位置设在冠状槽内。如上所述的高压多相流体密度测量装置，所述线圈调节件包括螺丝立柱，丝扣环，第一连杆和操作件，丝扣环可上下移动地连接在螺丝立柱上，第一连杆的一端连接丝扣环，另一端连接所述感应线圈，操作件通过带动螺丝立柱旋转而使丝扣环上下移动。如上所述的高压多相流体密度测量装置，所述标尺对应所述第一连杆的位置，第一连杆上设有用于观察标尺的刻度窗；所述外模型包括外模型本体，外模型本体上设有观察窗。如上所述的高压多相流体密度测量装置，所述操作件包括扳手，第二连杆和斜齿 轮，第二连杆穿过所述外模型，且第二连杆的一端连接扳手，另一端连接斜齿轮，斜齿轮与所述螺丝立柱的轴向相互垂直，且斜齿轮与螺丝立柱啮合连接，扳手位于所述外模型之外。一种油藏条件下两相流体密度及组分传质含量的测量计算方法，所述方法包括步骤(I)提供上述高压多相流体密度测量装置，并进行实验准备，将已知质量和体积m球’ V3i的测试球放入分析筒内，并安装好内模型和外模型；(2)准备已知质量的压力P1、温度Tl条件下的气体；准备已知体积的同条件下的液体；两者均由特定容器盛装；(3)将外模型处于上述压力P1、温度Tl条件，并将分析筒上部抽真空，使底活塞与测试球、顶活塞接触。底活塞下部流体与内、外模型间的围压流体压力逐步升压至压力值Plo静置I小时以上，使内、外模型的温度一致；(4)由加注装置将盛装的气体和液体从顶活塞的流体通孔依次定量注入分析筒内，静置30分钟；(5)将三个感应线圈分别精确调至流体起始线、两相界面处及流体终止线处，记录L1、L2值，LI为流体起始线至两相界面处的距离，L2为两相界面处至流体终止线的距离；(6)控制顶活塞上的电磁铁，将测试球释放，测量球在流体I中自由下落，到达两相界面处的感应线圈感应，自动记录测试球从释放到两相界面处的用时tl ;之后小球继续在流体中自由下落，到达终止线的感应线圈感应，自动记录测试球4从两相界面到流体终止线的用时t2;(7)由下述公式计算两相流体的密度
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K sKi V tI h f J其中，Hi3i为测试球的质量，V3iS测试球的体积；(8)由下述公式计算两相流体间的溶解质量ms和组分间传质质量mtr
权利要求
1.一种高压多相流体密度测量装置，其特征在于，所述测量装置包括内模型和外模型，所述内模型设置在外模型内，所述内模型包括 分析筒，其上、下部分别设有顶活塞和底活塞，顶活塞内设有用于放置电磁铁的磁铁孔，顶活塞上轴向设有流体通孔，底活塞在分析筒内为可上下移动设置，分析筒的顶、底端分别密封连接有上端盖和下端盖，上端盖位于顶活塞上方，下端盖位于底活塞的下方，上端盖设有第一液体孔，下端盖设有第二液体孔； 标尺，其设置分析筒一侧，并对应感应线圈的位置； 测试球，其由于球外壁和永磁体内核组成，永磁体内核设在球外壁的内部，测试球设置在分析筒的内部； 感应线圈，其通过线圈调节件可上下移动地套设在分析筒的外部。
2.根据权利要求I所述的高压多相流体密度测量装置，其特征在于，所述顶活塞的底部设有冠状槽，所述测试球在进行落球测试的初始位置设在冠状槽内。
3.根据权利要求I所述的高压多相流体密度测量装置，其特征在于，所述线圈调节件包括螺丝立柱，丝扣环，第一连杆和操作件，丝扣环可上下移动地连接在螺丝立柱上，第一连杆的一端连接丝扣环，另一端连接所述感应线圈，操作件通过带动螺丝立柱旋转而使丝扣环上下移动。
4.根据权利要求3所述的高压多相流体密度测量装置，其特征在于，所述标尺对应所述第一连杆的位置，第一连杆上设有用于观察标尺的刻度窗； 所述外模型包括外模型本体，外模型本体上设有观察窗。
5.根据权利要求3所述的高压多相流体密度测量装置，其特征在于，所述操作件包括扳手，第二连杆和斜齿轮，第二连杆穿过所述外模型，且第二连杆的一端连接扳手，另一端连接斜齿轮，斜齿轮与所述螺丝立柱的轴向相互垂直，且斜齿轮与螺丝立柱啮合连接，扳手位于所述外模型之外。
6.一种油藏条件下两相流体密度及组分传质含量的测量计算方法，其特征在于，所述方法包括步骤 (1)提供权利要求I至5任意一项所述的高压多相流体密度测量装置，并进行实验准备,将已知质量和体积HI# V3i的测试球放入分析筒内，并安装好内模型和外模型； (2)准备已知质量的压力P1、温度Tl条件下的气体；准备已知体积的同条件下的液体；两者均由特定容器盛装； (3)将外模型处于上述压力P1、温度Tl条件，并将分析筒上部抽真空，使底活塞与测试球、顶活塞接触；底活塞下部流体与内、外模型间的围压流体压力逐步升压至压力值Pl ;静置I小时以上，使内、外模型的温度一致； (4)由加注装置将盛装的气体和液体从顶活塞的流体通孔依次定量注入分析筒内，静置30分钟； (5)将三个感应线圈分别精确调至流体起始线、两相界面处及流体终止线处，记录LI、L2值，LI为流体起始线至两相界面处的距离，L2为两相界面处至流体终止线的距离； (6)控制顶活塞上的电磁铁，将测试球释放，测量球在流体I中自由下落，到达两相界面处的感应线圈感应，自动记录测试球从释放到两相界面处的用时tl ;之后小球继续在流体中自由下落，到达终止线的感应线圈感应，自动记录测试球4从两相界面到流体终止线的用时t2 ； (7)由下述公式计算两相流体的密度
7.根据权利要求6所述的测量计算方法，其特征在于，所述加注装置包括耐压容器和推动部件，所述耐压容器由容器筒，活塞，中空丝堵和控制容器筒内流体进出的阀门组成，阀门位于容器筒的外部，并连接在容器筒的一端，中空丝堵连接在容器筒的另一端，活塞可移动地密封连接在容器筒内，所述推动部件包括推动杆，推动杆的一端穿过中空丝堵而连接在活塞上。
8.根据权利要求6所述的测量计算方法，其特征在于，所述推动部件还包括容置膛，所述容置膛包括前挡板，膛壁和后挡板，所述膛壁连接在前、后挡板之间，膛壁的上部呈凹弧形，所述容器筒放置在膛壁的凹弧形上，并挡止于前、后挡板之间，所述前挡板的上部设有卡管槽，所述推动杆可移动地连接在后挡板上。
9.根据权利要求8所述的测量计算方法，其特征在于，所述推动杆包括丝扣杆和扳手杆，扳手杆连接在丝扣杆的一端，丝扣杆的另一端穿过所述中空丝堵而连接在所述活塞上；所述活塞的面向所述丝扣杆的一面设有冠状槽，所述丝扣杆的另一端设有顶头，所述顶头与冠状槽相对应。
10.根据权利要求7所述的测量计算方法，其特征在于，所述中空丝堵具有外丝扣和外盖，外丝扣连接在外盖的一侧，外丝扣与容器筒配合连接，外盖挡止于容器筒外，中空丝堵上设有中空通道。
全文摘要
本发明公开了一种高压多相流体密度测量装置及其测量计算方法，测量装置包括内模型和外模型，所述内模型设置在外模型内，所述内模型包括分析筒，其上、下部分别设有顶活塞和底活塞，顶活塞内设有用于放置电磁铁的磁铁孔，顶活塞上轴向设有流体通孔，底活塞在分析筒内为可上下移动设置，分析筒的顶、底端分别密封连接有上端盖和下端盖，上端盖位于顶活塞上方，下端盖位于底活塞的下方，上端盖设有第一液体孔，下端盖设有第二液体孔；标尺，其设置分析筒一侧，并对应感应线圈的位置；测试球，其由于球外壁和永磁体内核组成，永磁体内核设在球外壁的内部，测试球设置在分析筒的内部；感应线圈，其通过线圈调节件可上下移动地套设在分析筒的外部。
文档编号G01N33/28GK102901690SQ20121041053
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者陈兴隆, 秦积舜, 李实 , 俞宏伟, 张可 申请人:中国石油天然气股份有限公司