升泡仪及其使用方法与流程

本发明涉及油气田开发领域，是指一种用于测试油气最小混相压力的装置及其使用方法，具体是一种能辅助脱离气泡的升泡仪及其使用方法。

背景技术：

近年来，随着CO₂混相驱油技术的不断发展，油气最小混相压力(MMP)的测量技术改进也备受关注，该值是油田现场实施CO₂驱油技术及油藏方案制定的关键参数之一，精确而快速地获取该值是石油科技工作者解决诸多驱油技术难题的关键。目前，获得油气最小混相压力(MMP)值的测试方法包括：细管测试法、界面张力测试法和升泡仪法，其中的细管测试法普遍应用于各大石油公司及科研院所，但是细管测试法在使用过程中存在耗时长(约5周)、成本高、实验模型标准化程度低等缺点，而界面张力法因其存在受人为因素影响严重、使用受限的不足而使用较少，升泡仪法具有耗时短、符合油藏内部CO₂驱过程、属于油气多次接触等优点，通常测试一个样品可在几个小时内完成，因此，升泡仪法具有相当广阔的应用前景。

升泡仪法的测试原理为：将一个垂直向上不锈钢针管插入玻璃筒的底部，玻璃筒内预先充入原油，通过针尖向玻璃筒内注入一个小气泡(通常为氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)或天然气(NG))，利用摄像系统观察气泡在原油中的运动特征；最后根据运动特点和行程来确定油气最小混相压力(MMP)。

然而，在实验测试过程中发现，气体通过针管后并从针尖出来时，经常挂在针尖处，不易脱落，而且继续注入气体后，导致针尖处气泡不断增大后才能脱离，每次气泡大小不一造成实验误差较大，测试不准确，因此，如何使气泡容易且及时地脱落，并以均匀的大小脱落成为目前迫切需要解决的难题。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，对现有的结构进行优化设计，提供一种升泡仪及其使用方法，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种升泡仪，其能使气泡及时脱落，且气泡大小一致，能实现油气最小混相压力的测试，实验准确性高、可重复性好。

本发明的另一目的是提供一种升泡仪的使用方法，其能使气泡及时脱落，且气泡大小一致，能实现油气最小混相压力的测试，实验准确性高、可重复性好。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种升泡仪，其中，所述升泡仪包括：金属釜，其一侧沿竖直方向设有多个摄像头，其另一侧设有与多个所述摄像头相对的光源体；玻璃筒，其位于所述金属釜内，所述玻璃筒的上端固设于所述金属釜的顶壁并与第一泵相连，所述玻璃筒的下端为开口，所述玻璃筒通过所述开口与所述金属釜相连通；气体注入针管，其针尾端与第二泵相连，其针头端穿过所述金属釜的底壁伸入所述玻璃筒内；两个电磁线圈，所述电磁线圈与控制器相连，两个所述电磁线圈位于所述金属釜内并对称地设于所述玻璃筒的两侧，所述电磁线圈与所述气体注入针管的针头端水平相对。

在优选的实施方式中，所述金属釜的顶壁设有密封端盖，所述玻璃筒固设于所述密封端盖，所述玻璃筒通过所述密封端盖与所述第一泵相连。

在优选的实施方式中，所述气体注入针管与所述金属釜的底壁之间设有密封丝堵。

在优选的实施方式中，所述电磁线圈为半圆形。

在优选的实施方式中，所述电磁线圈外包覆防水层。

本发明还提供一种如上所述的升泡仪的使用方法，其中，所述升泡仪的使用方法包括如下步骤：

步骤a：通过第一泵向金属釜内充满水直至所述金属釜内的压力为第一设定压力，再通过所述第一泵以第二设定压力向玻璃筒内注入原油，并在所述玻璃筒内形成油水界面，所述第二设定压力大于所述第一设定压力；

步骤b：通过第二泵以第三设定压力向气体注入针管泵入气体，所述第三设定压力大于所述第一设定压力且小于所述第二设定压力；

步骤c：开通控制器，使两个电磁线圈产生交替电磁场，直至所述气体注入针管的针头端产生的气泡在交替电磁场的作用下脱离所述针头端，再开启摄像头进行记录。

优选的，在所述步骤a中，所述油水界面位于所述气体注入针管的针头端的上方。

优选的，在所述步骤a中，所述第二设定压力比所述第一设定压力高0.05Mpa。

优选的，在所述步骤b中，所述第三设定压力比所述第一设定压力高0.02Mpa。

优选的，在所述步骤b与所述步骤c之间还包括步骤b1，当所述气体注入针管的针头端出现肉眼可见的气泡时，停止所述第二泵。

本发明的升泡仪及其使用方法的特点及优点是：

1、通过第一泵为流体注入提供动力，其以第一设定压力向金属釜内注入水，使金属釜提供高压环境，并通过第一泵以高于第一设定压力的第二设定压力向玻璃筒内注入原油，使原油与水在玻璃筒内生成油水界面，为油气混相的分析提供模拟环境；

2、通过第二泵以高于第一设定压力且低于第二设定压力的第三设定压力向气体注入针管中注入气体，直至气体注入针管的针头端出现肉眼可见的气泡，保证气泡大小的一致性，使气泡在原油中走过的行程基本相同，方便进行定量分析；

3、通过在玻璃筒的两侧对称的设置电磁线圈，使两个电磁线圈之间产生交替电磁场作用于针头端，使针头端发生震荡，进而控制气泡脱落，使气泡脱落受控，保证大小一致的气泡及时、顺利地进入玻璃筒内的原油中，并通过摄像头进行拍照记录，以实现气泡在原油中形态变化的分析，确定油气最小混相压力(MMP)的值；

本发明实现了在不同温度和压力下，使气体注入针管的针头端的气泡及时地脱落进入玻璃筒内的原油中进行上升，保证气泡大小一致，气泡脱落受控，保证了试验的一致性和可重复性，提高了测试精度，排除了人为误差，解决了升泡过程中气泡大小不一导致计算结果变化较大的难题，缩短了测量时间，能为油气混相驱油方式在油田的大规模应用提供了强有力的技术支持和参考数据，进而提高石油采收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的升泡仪的结构示意图；

图2为本发明的升泡仪的使用方法的流程图。

附图标号说明：

1光源体，2金属釜，3玻璃筒，4原油，5水，6油水界面，7第一密封丝堵，8第一电磁线圈，9第三密封丝堵，10第二泵，11密封端盖，12第一泵，13摄像头，14第二密封丝堵，15第二电磁线圈，16气泡，17气体注入针管，18控制器，19电线，20管柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一：

如图1所示，本发明提供一种升泡仪，其中，所述升泡仪包括：金属釜2，其一侧沿竖直方向设有多个摄像头13，其另一侧设有与多个所述摄像头13相对的光源体1；玻璃筒3，其位于所述金属釜2内，所述玻璃筒3的上端固设于所述金属釜2的顶壁并与第一泵12相连，所述玻璃筒3的下端为开口，所述玻璃筒3通过所述开口与所述金属釜2相连通；气体注入针管17，其针尾端与第二泵10相连，其针头端穿过所述金属釜2的底壁伸入所述玻璃筒3内；两个电磁线圈，所述电磁线圈与控制器18相连，两个所述电磁线圈位于所述金属釜2内并对称地设于所述玻璃筒3的两侧，所述电磁线圈与所述气体注入针管17的针头端水平相对。

具体的，金属釜2可为圆筒形或长方体形等，玻璃筒3为圆筒形，且金属釜2和玻璃筒3均为是透明的，以提供观察气泡形态变化的可视区域，通过位于金属釜2外的光源体1能照明位于金属釜2内的玻璃筒3，进而为摄像头13记录玻璃筒3内气泡16的移动提供透射光源，其中的光源体1可以为一个，也可以为沿竖直方向设置的多个，且多个光源体1可与多个摄像头13一一对应设置，以提供更加充分的照明效果，摄像头13也可以根据摄像记录的需要设置其数量，在此不做限制；在一实施例中，本发明的气泡仪可放置于恒温空气浴装置内，以为试验提供所需的温度条件。

进一步的，所述金属釜2的顶壁设有密封端盖11，所述玻璃筒3固设于所述密封端盖11，所述玻璃筒3通过所述密封端盖11与所述第一泵12相连，具体的，金属釜2为密闭的，密封端盖11紧设于金属釜2的顶壁的中央，以保证金属釜2的密封，密封端盖11上插设管柱20，管柱20的一端与位于金属釜2外的第一泵12相连，管柱20的另一端与连接于密封端盖11下方的玻璃筒3内腔相连通，以实现通过玻璃筒3间接向金属釜2内注入水5，实现金属釜2内的高压环境，同时通过第一泵12直接向浸入在高压环境中的玻璃筒3内注入原油4，当然管柱20也可设有分支管柱，以通过分支管柱直接与金属釜2内腔相连通，在此不做限制。

进一步的，所述电磁线圈为半圆形，即每个电磁线圈包括一个半圆形边和一个敞口，两个电磁线圈分别为第一电磁线圈8和第二电磁线圈15，第一电磁线圈8的敞口与第二电磁线圈15的敞口相对地设置在玻璃筒3的两侧，并同时与气体注入针管17的针头端相对，第一电磁线圈8的半圆形边的中央处连接有电线19，电线19穿出金属釜2的侧壁而连接于控制器18，同时第二电磁线圈15也通过电线19穿出金属釜2的侧壁而连接于控制器18，使控制器18可交替地单独控制两个电磁线圈而产生交替电磁场，以使第一电磁线圈8和第二电磁线圈15之间形成的交替电磁场作用于针头端，使针头端发生震荡，进而使针头端的气泡16脱离；其中，所述电磁线圈外包覆防水层，该防水层可为特氟龙涂层，当然也可对电磁线圈进行其他防水处理，以防止电磁线圈在金属釜2内的水中发生漏电现象，同时浸入金属釜2内的电线19也可作防水处理，例如包覆有防水层。

进一步的，所述气体注入针管17与所述金属釜2的底壁之间设有第三密封丝堵9，以保证气体注入针管17与金属釜2的接触处不会发生泄漏，同时，连接第一电磁线圈8与控制器18的电线19在穿过金属釜2时套设有第一密封丝堵7，连接第二电磁线圈15与控制器18的电线19在穿过金属釜2时套设有第二密封丝堵14，以实现密封，保证金属釜2内的高压环境，避免金属釜2内的水发生泄漏，造成气泡16上升过程中的行程不同，使油气最小混相压力测试不准确。

本发明实现了在不同温度和压力下，使气体注入针管17的针头端的气泡16按照要求的大小进行脱离，脱离受控，且气泡的大小一致，保持实验的一致性和可重复性，测试精度高。

实施方式二：

本发明提供一种如实施方式一所述的升泡仪的使用方法，该实施方式中的升泡仪与实施方式一的结构、工作原理和有益效果相同，在此不再赘述。如图2所示，所述升泡仪的使用方法包括如下步骤：

步骤a：通过第一泵12向金属釜2内充满水5直至所述金属釜2内的压力为第一设定压力，再通过所述第一泵12以第二设定压力向玻璃筒3内注入原油4，并在所述玻璃筒3内形成油水界面6，所述第二设定压力大于所述第一设定压力；

步骤b：通过第二泵10以第三设定压力向气体注入针管17泵入气体，所述第三设定压力大于所述第一设定压力且小于所述第二设定压力；

步骤c：开通控制器18，使两个电磁线圈产生交替电磁场，直至所述气体注入针管17的针头端产生的气泡16在交替电磁场的作用下脱离所述针头端，再开启摄像头13进行记录。

具体的，在试验开始前，即在所述步骤a之前，将所有设备的电源接通，通过升泡仪外部设置的恒温空气浴装置设置需要的试验温度，然后将第一泵12的工作介质设置为水，通过第一泵12向金属釜2内注入水5至金属釜2内的压力达到第一设定压力，再将第一泵12的工作介质更换为原油，并将第一泵12设定为恒压模式，使第一泵12以高于第一设定压力的第二设定压力向玻璃筒3内注入原油4至油水界面6，停止第一泵12向金属釜2内的注入，接着开启第二泵10，使第二泵10以第三设定压力向气体注入针管17内注入气体，例如CO₂或N₂，接着开通控制器18，使第一电磁线圈8和第二电磁线圈15产生交替的电磁场，并作用于针头端使其震荡，使针头端的气泡16在振动中脱落，停止控制器18，当然，如果气泡16没有脱落，可以通过调整控制器18，以增加第一电磁线圈8和第二电磁线圈15的磁场强度，直至针头端的气泡16脱离再停止控制器18，之后立即开启摄像头13，实时采集气泡16的上升直至消失的图像，可以通过多次试验记录多个气泡16的上升，通过记录的多个气泡16的形态变化，确定油气最小混相压力(MMP)。

进一步的，在所述步骤a中，所述油水界面6位于所述气体注入针管17的针头端的上方，避免原油4的高压阻碍气泡16的脱出，也避免气泡16刚刚从针头端脱下时的不稳定而造成试验不准确。

进一步的，所述第二设定压力比所述第一设定压力高0.05Mpa，以保证原油能顺利注入具有高压的玻璃筒3中，且使原油4只存在于玻璃筒3中，而不会从玻璃筒3的下端开口流出；更进一步的，在所述步骤b中，所述第三设定压力比所述第一设定压力高0.02Mpa，且比第二设定压力低0.03Mpa，使气体注入针管17中的气体既不会因金属釜2内高压环境而无法进入玻璃筒3，也不会因气体注入针管17与金属釜2内太大的压差而造成气体迅速地进入玻璃筒3，更不会对气泡16在原油4中的上升过程产生上升动力，使气体注入针管17中的气体在针头端产生的气泡16脱出受控，且气泡16在原油4中上升时行程基本一致，保证了试验数据的一致性和可重复性。

进一步的，在所述步骤b与所述步骤c之间还包括步骤b1，当所述气体注入针管17的针头端出现肉眼可见的气泡16时，停止所述第二泵10，使试验过程中的产生的气泡16大小一致，避免第二泵10一直开启而向气体注入针管17内一直注入气体造成气泡16变大，进而造成试验中的气泡16大小不一，影响测试精度和准确性。

本发明的升泡仪及其使用方法的特点及优点是：

1、通过第一泵12为流体注入提供动力，其以第一设定压力向金属釜2内注入水5，使金属釜2提供高压环境，并通过第一泵12以高于第一设定压力的第二设定压力向玻璃筒3内注入原油，使原油4与水5在玻璃筒3内生成油水界面6，为油气混相的分析提供模拟环境；

2、通过第二泵10以高于第一设定压力且低于第二设定压力的第三设定压力向气体注入针管17中注入气体，直至气体注入针管17的针头端出现肉眼可见的气泡16，保证气泡16大小的一致性，使气泡16在原油4中走过的行程基本相同，方便进行定量分析；

3、通过在玻璃筒3的两侧对称的设置电磁线圈，使两个电磁线圈之间产生交替电磁场作用于针头端，使针头端发生震荡，进而控制气泡16脱落，使气泡16脱落受控，保证大小一致的气泡16及时、顺利地进入玻璃筒3内的原油4中，并通过摄像头13进行拍照记录，以实现气泡16在原油中形态变化的分析，确定油气最小混相压力(MMP)的值；

本发明实现了在不同温度和压力下，使气体注入针管17的针头端的气泡16及时地脱落进入玻璃筒3内的原油中进行上升，保证气泡16大小一致，气泡16脱落受控，保证了试验的一致性和可重复性，提高了测试精度，排除了人为误差，解决了升泡过程中气泡16大小不一导致计算结果变化较大的难题，缩短了测量时间，能为油气混相驱油方式在油田的大规模应用提供了强有力的技术支持和参考数据，进而提高石油采收率。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。