一种在线色谱减压进样装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种在线色谱减压进样装置及方法。该装置至少包括：腔体、外丝缸、内丝杠、可动活塞体、单流阀、可视窗、上端盖、下端托、测气色谱仪、真空泵、PVT流体相态分析仪、测油色谱仪取样瓶、测油色谱仪、密度计、控制器、压力传感器、步进电机和电加热器。该方法包括以下步骤：对腔体进行抽真空；设定实验温度；将高压地层流体样品注入腔体；使腔体内的压力达到0.5-0.1MPa；使油品进入测油色谱仪；使油品进入密度计；启动步进电机使内丝杠转动带动外丝杠转动，使可动活塞体向腔体上侧移动，腔体内的气体进入测气色谱仪，停止步进电机。本发明的装置及方法实现了高压地层流体的在线取样、在线转样和自动载样。
【专利说明】一种在线色谱减压进样装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在线色谱减压进样装置及方法，属于油气田开发领域中的地层流体相态分析【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着国内外新的油气田不断被发现，地层流体样品相态分析测试量不断加大。油藏流体样品的测试分析项目主要包括:闪蒸实验、差异分离、定容衰竭、粘度测试、色谱分析、密度测试等。主要的测试参数主要包括:气油比、体积系数、压缩系数、井流物组成、死油密度、残余油密度、地层油粘度等参数，这其中大部分参数的获得都离不开利用色谱法分析油气组成。
[0003]主流的气相色谱仪，一般的进气压力不能高于IMPa，进液压力为常压。在地层流体相态分析过程中，对于气体样品的取样，一般是将PVT流体相态分析仪内的高压气体降压后采用IOOmL注射器手动取气，然后注入到色谱仪中；对于液体样品的取样，一般是将PVT流体相态分析仪内的高压液体降压后注入到2mL的色谱仪专用取样瓶中，然后放入色谱仪上进行分析。
[0004]然而，常规的地层流体相态测试压力通常在25_130MPa之间，如何实现地层流体高压取样后直接进入色谱仪分析一直是本领域亟待解决的难题之一。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种在线色谱减压进样装置及方法。本发明的在线色谱减压进样装置及方法能够实现高压地层流体的高压在线取样、在线转样、自动载样，能够为油气藏流体的高压测试分析提供有力的技术支持。
[0006]为达上述目的，本发明提供一种在线色谱减压进样装置，其至少包括:
[0007]腔体、外丝缸、内丝杠、可动活塞体、单流阀、可视窗、上端盖、下端托、测气色谱仪、真空泵、PVT流体相态分析仪、测油色谱仪取样瓶、测油色谱仪、密度计、控制器、压力传感器、步进电机和电加热器；
[0008]其中，所述外丝缸、可动活塞体和单流阀位于所述腔体的内部，所述内丝杠部分位于所述腔体的内部，所述外丝杠与所述内丝杠呈套管状连接，所述内丝杠纵向贯穿所述腔体，所述外丝杠的两端与所述腔体的上内壁和下内壁接触，所述可动活塞体与所述外丝杠相连接(螺接)，并且所述可动活塞体的两端与所述腔体的两侧内壁接触，所述单流阀位于所述可动活塞体上，所述内丝杠带动所述外丝杠转动，所述外丝杠带动所述可动活塞体上下移动，所述可动活塞体用于为地层流体样品中的气体和液体(油品)分别提供进入测气色谱仪和测油色谱仪的动力，所述单流阀用于保证地层流体样品中的气体单向流动(自下而上，即，自地层流体样品的进入方向流向测气色谱仪的方向)；
[0009]所述可视窗位于所述腔体的侧表面的下部，用于观测地层流体样品中的原油的量；[0010]所述上端盖位于所述腔体的顶部，所述下端托位于所述腔体的底部，上端盖与下端托的作用是保护腔体并固定外丝杠和内丝杠；
[0011]所述测气色谱仪通过管线与所述腔体的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第一阀门，该测气色谱仪用于在线分析地层流体样品中的气体组分组成(地层流体样品中的气体通过管线及测气色谱仪的注射器进入测气色谱仪);
[0012]所述真空泵通过管线与所述腔体的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第五阀门，该真空泵用于对腔体内部进行抽真空；
[0013]所述测油色谱仪取样瓶和所述密度计通过管线及三通与所述腔体的侧面下部相连接，并且于靠近所述腔体的管线上设有第三阀门，于靠近所述测油色谱仪取样瓶的管线上设有第六阀门，于靠近所述密度计的管线上设有第二阀门，所述测油色谱仪取样瓶位于所述测油色谱仪中，所述测油色谱仪用于在线分析地层流体样品中的原油组分组成(地层流体样品中的原油通过测油色谱仪取样瓶进入测油色谱仪)，所述密度计用于测量地层流体样品中的原油的密度；
[0014]所述PVT流体相态分析仪通过管线与所述腔体的侧面下部相连接，并且于该管线上设有第四阀门，该PVT流体相态分析仪用于测试地层流体样品的高压物性并盛放该地层流体样品(连接PVT流体相态分析仪的腔体出口可以位于连接测油色谱仪取样瓶和密度计的腔体出口的下方)；
[0015]所述压力传感器连接于所述腔体的侧面上部，用于测定及显示所述腔体内的压力；
[0016]所述步进电机位于所述腔体的底部并与所述内丝杠相连接，用于控制所述内丝杠转动；
[0017]所述电加热器位于所述腔体的底部，用于为所述腔体提供实验温度；
[0018]所述控制器连接于所述压力传感器、所述步进电机以及所述电加热器，用于对所述压力传感器、所述步进电机以及所述电加热器进行控制。
[0019]在上述的装置中，优选地，所述电加热器为电加热管，并且其位于所述下端托内，以更好地向腔体提供热量。
[0020]在上述的装置中，优选地，在所述上端盖及所述下端托与所述腔体接触的位置设有垫片；在所述外丝杠的两端与所述腔体的上内壁和下内壁接触的位置，以及所述可动活塞体的两端与所述腔体的两侧内壁接触的位置设有O型圈。所述垫片和所述O型圈起到密封腔体的作用。本领域技术人员还可以视需要在上述装置中增加垫片和O型圈等密封部件，以增强腔体的密封性。
[0021]在本发明中，所述测气色谱仪和所述测油色谱仪均为本领域常规使用的气相色谱仪，对地层流体样品中的气体组分和原油组分的组成分析的方法均可以为本领域常规采用的气相色谱法。
[0022]本发明还提供一种在线色谱减压进样方法，其为采用上述的在线色谱减压进样装置进行进样的方法，该方法包括以下步骤:
[0023](I)、关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第六阀门，打开第五阀门并启动真空泵,对腔体进行抽真空；
[0024](2)、利用控制器设定电加热器的加热温度为实验温度；[0025](3)、关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第五阀门和第六阀门，打开第四阀门，将PVT流体相态分析仪中的高压地层流体样品注入到腔体内，通过可视窗观察注入的高压地层流体中的油品(原油)量可见(注入的油品量不可超过可视窗的顶端)，关闭第四阀门；
[0026](4)、移除真空泵，打开第五阀门，当腔体内的压力达到0.5-lMPa时，关闭第五阀门；
[0027](5)、打开第三阀门和第六阀门，使腔体内的一定量的油品进入测油色谱仪取样瓶进而进入测油色谱仪(当测油色谱仪取样瓶的位置高于连接测油色谱仪取样瓶和密度计的腔体出口的位置时，油品由于腔体内外的压力差而进入测油色谱仪取样瓶；此外，还可以视情况利用控制器控制步进电机使内丝杠转动，带动外丝杠转动，进而使可动活塞体向腔体下侧移动，使腔体内的油品进入测油色谱仪)，关闭第六阀门；
[0028](6)、打开第二阀门，使一定量的油品进入密度计(当密度计的位置高于连接测油色谱仪取样瓶和密度计的腔体出口的位置时，油品由于腔体内外的压力差而进入密度计)，关闭第二阀门和第三阀门；
[0029](7)、打开第一阀门，利用控制器控制步进电机使内丝杠转动，带动外丝杠转动，进而使可动活塞体向腔体上侧(气体一侧)移动并保持腔体内的压力为0.3-0.8MPa，腔体内的气体进入测气色谱仪，当测气色谱仪显示“注入成功”后关闭第一阀门，停止步进电机。
[0030]在上述的在线色谱减压进样方法中，优选地，对腔体进行抽真空的时间为2小时。
[0031]在上述的在线色谱减压进样方法中，优选地，所述实验温度为室温至180°C。
[0032]在上述的在线色谱减压进样方法中，优选地，注入到腔体内的高压地层流体样品的体积为10_30mL。
[0033]在上述的在线色谱减压进样方法中，优选地，进入测油色谱仪取样瓶的油品的体积为 0.5-lmLo
[0034]在上述的在线色谱减压进样方法中，优选地，进入密度计的油品的体积为3_5mL。
[0035]本发明提供了一种在线色谱减压进样装置及方法，该装置和方法实现了高压在线取样、在线转样、自动载样；为油气藏流体的高压测试分析节省了大量时间，省去了大量的中间环节，避免了人为误差及环境的干扰；并且实现了在线测气组成、测油组成、测油密度的连续完成；还提高了实验技术的集成度，为油气藏流体相态测试技术的自动化控制提供了可能，为油气藏流体的高压测试分析提供了有力的技术支持，能够更好地服务于油田生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为实施例1的在线色谱减压进样装置的结构示意图。
[0037]主要组件符号说明:
[0038]腔体I外丝缸2内丝杠3可动活塞体4单流阀5可视窗6
[0039]上端盖7下端托8测气色谱仪9真空泵10 PVT流体相态分析仪11
[0040]测油色谱仪取样瓶12密度计13控制器14压力传感器15
[0041]步进电机16电加热管17第一阀门18第二阀门19第三阀门20
[0042]第四阀门21第五阀门22第六阀门23测油色谱仪24【具体实施方式】
[0043]实施例1
[0044]本实施例提供一种在线色谱减压进样装置，如图1所示，其至少包括:
[0045]腔体1、外丝缸2、内丝杠3、可动活塞体4、单流阀5、可视窗6、上端盖7、下端托8、测气色谱仪9、真空泵10、PVT流体相态分析仪11、测油色谱仪取样瓶12、测油色谱仪24、密度计13、控制器14、压力传感器15、步进电机16、电加热管17 ；
[0046]其中，所述外丝缸2、可动活塞体4和单流阀5位于所述腔体I的内部，所述内丝杠3部分位于所述腔体I的内部，所述外丝杠2与所述内丝杠3呈套管状连接，所述内丝杠3纵向贯穿所述腔体，所述外丝杠2的两端与所述腔体I的上内壁和下内壁接触，在外丝杠2与腔体I接触的位置设有O型圈，所述可动活塞体4与所述外丝杠2相连接(螺接)，并且所述可动活塞体4的两端与所述腔体I的两侧内壁接触，在可动活塞体4与腔体I接触的位置设有O型圈，所述单流阀5位于所述可动活塞体4上，所述内丝杠3带动所述外丝杠2转动，所述外丝杠2带动所述可动活塞体4上下移动，所述可动活塞体4用于为地层流体样品中的气体提供进入测气色谱仪9的动力，所述单流阀5用于保证地层流体样品中的气体单向流动(自下而上，即，自地层流体样品的进入方向流向测气色谱仪9的方向)；
[0047]所述可视窗6位于所述腔体I的侧表面的下部，用于观测地层流体样品中的原油的量；
[0048]所述上端盖7位于所述腔体I的顶部，所述下端托8位于所述腔体的底部，上端盖7与下端托8的作用是保护腔体I并固定外丝杠2和内丝杠3，在上端盖7及下端托8与腔体I连接的位置设有垫片；
[0049]所述测气色谱仪9通过管线与所述腔体I的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第一阀门18，该测气色谱仪9用于在线分析地层流体样品中的气体组分组成；
[0050]所述真空泵10通过管线与所述腔体I的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第五阀门22，该真空泵10用于对腔体I内部进行抽真空；
[0051]所述测油色谱仪取样瓶12和所述密度计13通过管线及三通与所述腔体I的侧面下部相连接，并且于靠近所述腔体I的管线上设有第三阀门20，于靠近所述测油色谱仪取样瓶12的管线上设有第六阀门23，于靠近所述密度计13的管线上设有第二阀门19，所述测油色谱仪取样瓶12位于所述测油色谱仪24中，所述测油色谱仪24用于在线分析地层流体样品中的原油组分组成，所述密度计13用于测量地层流体样品中的原油的密度；
[0052]所述PVT流体相态分析仪11通过管线与所述腔体I的侧面下部相连接，并且于该管线上设有第四阀门21，该PVT流体相态分析仪11用于测试地层流体样品的高压物性并盛放该地层流体样品；
[0053]所述压力传感器15连接于所述腔体I的侧面上部，用于测定及显示所述腔体I内的压力；
[0054]所述步进电机16位于所述腔体I的底部并与所述内丝杠3相连接，用于控制所述内丝杠3转动；
[0055]所述电加热管17位于所述腔体I底部的下端托8内，用于为所述腔体I提供实验
温度;
[0056]所述控制器14连接于所述压力传感器15、所述步进电机16以及所述电加热管17，用于对所述压力传感器15、所述步进电机16以及所述电加热管17进行控制。
[0057]实施例2
[0058]本实施例提供一种在线色谱减压进样方法，其为采用实施例1的在线色谱减压进样装置进行进样的方法，该方法包括以下步骤:
[0059](I)、关闭第一阀门18、第二阀门19、第三阀门20、第四阀门21和第六阀门23，打开第五阀门22并启动真空泵10，对腔体I进行2小时抽真空；
[0060](2)、利用控制器14设定电加热管17的加热温度为实验温度30°C ；
[0061](3)、关闭第一阀门18、第二阀门19、第三阀门20、第五阀门22和第六阀门23，打开第四阀门21，将PVT流体相态分析仪11中的高压地层流体样品注入到腔体I内，注入量为20mL，通过可视窗6观察注入的高压地层流体中的油品量可见(注入的油品量不可超过可视窗6的顶端)，关闭第四阀门21 ；
[0062](4)、移除真空泵10，打开第五阀门22，当采用压力传感器15检测到腔体I内的压力达到0.6MPa时，关闭第五阀门22 ；
[0063](5)、打开第三阀门20和第六阀门23，使腔体I内的一定量的油品进入测油色谱仪取样瓶12进而进入测油色谱仪24，关闭第六阀门23，进入测油色谱仪取样瓶12的油品的体积为0.6mL ；
[0064](6)、打开第二阀门19，利用腔体I内的压力使一定量的油品进入密度计13，关闭第二阀门19和第三阀门20，进入密度计13的油品的体积为3-5mL ；
[0065](7)、打开第一阀门18，利用控制器14控制步进电机16使内丝杠3转动，带动外丝杠2转动，进而使可动活塞体4向腔体I上侧(气体一侧)移动并保持腔体I内的压力为
0.65MPa，腔体I内的气体进入测气色谱仪9，当测气色谱仪9显示“注入成功”后关闭第一阀门18，停止步进电机16。
【权利要求】
1.一种在线色谱减压进样装置，其至少包括: 腔体、外丝缸、内丝杠、可动活塞体、单流阀、可视窗、上端盖、下端托、测气色谱仪、真空泵、PVT流体相态分析仪、测油色谱仪取样瓶、测油色谱仪、密度计、控制器、压力传感器、步进电机和电加热器； 其中，所述外丝缸、可动活塞体和单流阀位于所述腔体的内部，所述内丝杠部分位于所述腔体的内部，所述外丝杠与所述内丝杠呈套管状连接，所述内丝杠纵向贯穿所述腔体，所述外丝杠的两端与所述腔体的上内壁和下内壁接触，所述可动活塞体与所述外丝杠相连接，并且所述可动活塞体的两端与所述腔体的两侧内壁接触，所述单流阀位于所述可动活塞体上,所述内丝杠带动所述外丝杠转动,所述外丝杠带动所述可动活塞体上下移动；所述可视窗位于所述腔体的侧表面的下部； 所述上端盖位于所述腔体的顶部，所述下端托位于所述腔体的底部； 所述测气色谱仪通过管线与所述腔体的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第一阀门；所述真空泵通过管线与所述腔体的侧面上部相连接，并且于该管线上设有第五阀门；所述测油色谱仪取样瓶和所述密度计通过管线及三通与所述腔体的侧面下部相连接，并且于靠近所述腔体的管 线上设有第三阀门，于靠近所述测油色谱仪取样瓶的管线上设有第六阀门，于靠近所述密度计的管线上设有第二阀门，所述测油色谱仪取样瓶位于所述测油色谱仅中； 所述PVT流体相态分析仪通过管线与所述腔体的侧面下部相连接，并且于该管线上设有第四阀门； 所述压力传感器连接于所述腔体的侧面上部，用于测定及显示所述腔体内的压力； 所述步进电机位于所述腔体的底部并与所述内丝杠相连接，用于控制所述内丝杠转动； 所述电加热器位于所述腔体的底部，用于为所述腔体提供实验温度； 所述控制器连接于所述压力传感器、所述步进电机以及所述电加热器，用于对所述压力传感器、所述步进电机以及所述电加热器进行控制。
2.根据权利要求1所述的在线色谱减压进样装置，其中，所述电加热器为电加热管，并且其位于所述下端托内。
3.根据权利要求1或2所述的在线色谱减压进样装置，其中，在所述上端盖及所述下端托与所述腔体接触的位置设有垫片；在所述外丝杠的两端与所述腔体的上内壁和下内壁接触的位置，以及所述可动活塞体的两端与所述腔体的两侧内壁接触的位置设有O型圈。
4.一种在线色谱减压进样方法，其为采用权利要求1-3任一项所述的在线色谱减压进样装置进行进样的方法，该方法包括以下步骤: (1)、关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第六阀门，打开第五阀门并启动真空泵,对腔体进行抽真空； (2)、利用控制器设定电加热器的加热温度为实验温度； (3)、关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第五阀门和第六阀门，打开第四阀门，将PVT流体相态分析仪中的高压地层流体样品注入到腔体内，通过可视窗观察注入的高压地层流体中的油品量可见，关闭第四阀门；(4)、移除真空泵，打开第五阀门，当腔体内的压力达到0.5-lMPa时，关闭第五阀门； (5)、打开第三阀门和第六阀门，使腔体内的一定量的油品进入测油色谱仪取样瓶进而进入测油色谱仪，关闭第六阀门； (6)、打开第二阀门，使一定量的油品进入密度计，关闭第二阀门和第三阀门； (7)、打开第一阀门，利用控制器控制步进电机使内丝杠转动，带动外丝杠转动，进而使可动活塞体向腔体上侧移动并保持腔体内的压力为0.3-0.8MPa，腔体内的气体进入测气色谱仪，当测气色谱仪显示“注入成功”后关闭第一阀门，停止步进电机。
5.根据权利要求4所述的在线色谱减压进样方法，其中，对腔体进行抽真空的时间为2小时。
6.根据权利要求4所述的在线色谱减压进样方法，其中，所述实验温度为室温至180。。。
7.根据权利要求4所述的在线色谱减压进样方法，其中，注入到腔体内的高压地层流体样品的体积为10-30mL。
8.根据权利要求4所述的在线色谱减压进样方法，其中，进入测油色谱仪取样瓶的油品的体积为0.5_lmL。
9.根据权利要求4所述的在线色谱减压进样方法，其中，进入密度计的油品的体积为3_5mL0
【文档编号】G01N30/20GK103454362SQ201310370011
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】张可, 马德胜, 李实 , 秦积舜, 陈兴隆, 李军 申请人:中国石油天然气股份有限公司