一种高温高压无间断浸泡旋转洗油的装置及方法与流程

本发明涉及用于砾岩、致密岩、大直径砂岩以及特殊岩心等不同规格的岩样洗油装置，尤其涉及一种高温高压无间断浸泡旋转洗油的装置及方法。

背景技术：

在石油科研行业，洗油仪是岩心清洗、烘干所必不可少的仪器，用于清洗含油岩心中原油及其可溶物。洗油仪的工作原理是：溶剂室内的液态溶剂被加热变成溶剂蒸汽，进入冷凝室后冷凝为干净的液态溶剂，冷凝后的液态溶剂留存至蒸馏室，然后从蒸馏室进入岩心室，清洗岩心室内的岩心。目前岩心清洗多使用高温高压多功能洗油仪，该洗油仪存在以下问题：(1)洗油存在周期长，自动化程度较低；(2)岩心室为密闭式，岩心室中溶剂的加入量不易掌握，不能及时了解岩心的洗油情况；(3)不具备往复循环洗油和抽真空的功能，因此，洗油效率大大降低；(4)不具备过压、断水和断电保护的功能，因此，安全性能较低；(5)洗油效率低，洗油效果不理想，尤其对于砾岩、致密岩、大直径砂岩等特殊岩心的洗油效率更低。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足而提供一种高温高压无间断浸泡旋转洗油的装置及方法。该洗油仪具有洗油周期短、自动化程度高、洗油效率高和安全可靠的特点。

本发明公开了一种高温高压无间断浸泡旋转洗油的装置，包括溶剂罐、冷凝罐、岩心清洗罐、控制系统和岩心清洗罐加压系统。

所述的溶剂罐由溶剂室、第一液位显示器、第一加热管、第一气动阀和第一手动阀组成；所述的第一液位显示器安装在溶剂室的左侧壁外侧，第一加热管安装在溶剂室的内底部，第一气动阀通过管线连接于溶剂室右侧壁离底部的距离为10-15cm，第一手动阀通过管线连接于溶剂室右侧壁离底部的距离为2-5cm。

所述的冷凝罐由排空室、冷凝室、积液室、第一液位控制开关、第二气动阀和第二手动阀组成；所述的冷凝室顶部为排空室、底部为积液室，积液室侧壁外侧安装有第一液位控制开关，第二气动阀安装于积液室的底部，第二手动阀位于排空室的顶部。

所述的岩心清洗罐包括岩心室、岩心筒、第二液位控制开关、第二加热管、第三气动阀和第三手动阀；所述的岩心筒安装在岩心室内部，第二液位控制开关安装在岩心室的侧壁外侧，第二加热管安装在岩心室的内底部，第三气动阀通过管线连接于岩心室的左侧壁顶部，第三手动阀通过管线连接于岩心室的底部。

所述的控制系统包括溶剂罐温度控制系统和岩心清洗罐温度控制系统组成，所述的溶剂罐温度控制系统控制第一加热管的温度，岩心清洗罐温度控制系统控制第二加热管的温度。

所述的岩心罐加压系统由依次连接的高压氮气瓶、压力表和第四气动阀组成，第四气动阀的一端通过管线连接岩心清洗罐的右侧壁的顶部，另一端通过管线连接于高压氮气瓶，高压氮气瓶的顶部安装有压力表。

所述的溶剂罐上方通过管线连接于冷凝罐，所述的冷凝罐的底部和侧壁中部分别通过第二气动阀和第三气动阀连接于岩心清洗罐的侧壁靠近顶部的位置，所述的岩心清洗罐的侧壁底部通过第一气动阀连接于溶剂罐，所述的岩心清洗罐的侧壁顶部通过第四气动阀连接于岩心清洗罐加压系统。

其特征在于，所述的岩心筒为内部中空的圆柱筒体结构，其底部均匀安装有进液孔，其侧壁靠近顶部均匀安装有出液孔；所述的岩心清洗罐还包括旋转机构和高压视窗，所述的旋转机构由电机、电机吊板、承重板、第一磁铁座、第二磁铁座和轴承组成，岩心室置于承重板上面，电机通过电机吊板固定在承重板的下面，第一磁铁座固定在电机的轴上，轴承内圈固定在岩心室内底部，第二磁铁座固定在轴承外圈上，岩心筒通过插销定位在第二磁铁座上，利用磁场作用由电机可带动第二磁铁座的旋转，从而使岩心筒在岩心室内旋转，所述的高压视窗安装在岩心室的左侧壁。

本发明的一较佳实施方式中，所述的控制系统还包括电机控制系统，电机控制系统控制电机正转和反转的时间与频率以及停机时间。

本发明的一较佳实施方式中，所述的冷凝室内安装一断水保护系统，所述的断水保护系统由由热电耦、温控表和继电器组成，热电耦插在冷凝室内，热电耦检测冷凝室内的温度，并将检测到的温度反馈至温控表，当热电耦检测到的温度超出温控表的设定温度时，继电器断开溶剂罐的加热，第一加热管停止加热。

本发明的一较佳实施方式中，所述的岩心清洗罐的侧壁连接一抽真空系统，所述的抽真空系统由依次连接的真空泵、真空容器和第五气动阀组成。

本发明的一较佳实施方式中，所述的出液孔的最低位置离岩心筒顶部的距离为岩心筒高度的1/5-1/4。

本发明的一较佳实施方式中，所述的进液孔的内径为1-2cm，所述的出液孔的内径为0.5-1.0cm。

本发明的一较佳实施方式中，所述的视窗的顶部离岩心室顶部的距离为5-10cm，所述的视窗的底部离岩心室底部的距离为2-5cm。

本发明的一较佳实施方式中，所述的溶剂罐、冷凝罐、岩心清洗罐和管线均采用316L不锈钢材料。

本发明另一个目的公开了一种高压无间断浸泡旋转岩心洗油的方法，具体包括如下步骤：

(1)填装岩心：将洗油岩心放入岩心清洗罐内的岩心筒中。

(2)岩心抽真空：打开第五气动阀，利用抽真空系统对洗油岩心进行抽真空，直至真空压力表的压力显示为-0.095MPa为止。

(3)加洗油溶剂：往岩心清洗罐中加入洗油溶剂，洗油溶剂的液位低于最低出液孔的位置；往溶剂罐种加入洗油溶剂，洗油溶剂的加入量为罐溶剂溶剂的60-80％。

(4)电加热：打开第一加热管和第二加热管，溶剂罐的温度设定为105℃，超过100℃洗油溶剂开始蒸发，岩心清洗罐的温度设为100℃。

(5)岩心清洗罐加压：打开第四气动阀，向岩心清洗罐中增加氮气，使岩心清洗罐中压力达到10MPa后关闭第四气动阀。

(6)岩心清洗：由电机控制系统控制电机开始工作，电机正转和反转的时间分别为15-20min和10-15min；所述电机正转和反转的频率分别为200-300rpm和100-200rpm；所述的电机停机时间为5-10min；岩心实现高温高压无间断浸泡旋转清洗。

在岩心清洗过程中，当热电耦检测到的温度超出温控表的设定温度时，继电器断开溶剂罐的加热，第一加热管停止加热。

(7)更换洗油溶剂：根据视窗的观察情况确定是否需要更换洗油溶剂，更换洗油溶剂时，首先打开第三手动阀，排出岩心清洗罐中的洗油溶剂，洗油溶剂排完后关闭第三手动阀，打开第二气动阀，积液室内的洗油溶剂流入岩心清洗罐，当岩心清洗罐中洗油溶剂的液位低于最低出液孔的位置时，关闭第二气动阀。

(8)重复步骤(4)、(5)、(6)、(7)，直至观察到岩心清洗干净为止。

(9)洗油溶剂回收：关闭第一气动阀，打开第三手动阀，回收岩心清洗罐中的洗油溶剂，然后关闭第三手动阀。

(10)岩心烘干：保持岩心清洗罐内的温度，让岩心烘干约0.5-1.0小时后取出。

本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的视窗，可观察岩心的洗油情况，根据观察结果确定是否继续进行洗油，能有效节省洗油时间，提高了工作效率；

(2)本发明的抽真空系统能够实现在岩心清洗前的抽真空，提高了洗油溶剂在岩心中的侵入量，从而提高了洗油效率；

(3)本发明的岩心筒安装有进液孔和出液孔，洗油溶剂从进液孔进入岩心，通过岩心筒带动岩心的旋转，将进入岩心中的洗油溶剂从出液口甩出，从出液口甩出的洗油溶剂由于重力的作用下落至岩心筒的底部重新从进液口进入岩心筒的岩心内部，通过洗油溶剂的循环运动从而提高岩心的清洗效率和效果，同时节省了洗油溶剂的用量；

(4)本发明的控制系统具有超温、过压、断水、断电保护的功能，提高了仪器的智能化、安全性和可靠性。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限于本发明的范围，其中：

图1：为本发明的岩心洗油仪的结构示意图；

图2：为本发明岩心洗油仪的岩心清洗罐的结构示意图；

图3：为本发明岩心洗油仪的断水保护系统的结构示意图。

具体实施方式

对了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，先对照附图1、2和3说明本发明。

如图1所示，本发明提供的高温高压无间断浸泡旋转岩心洗油仪，包括溶剂罐1、冷凝罐2、岩心清洗罐3、控制系统4和岩心清洗罐加压系统5。溶剂罐1由溶剂室11、第一液位显示器12、第一加热管13、第一气动阀14和第一手动阀15组成；第一液位显示器12安装在溶剂室11的左侧壁外侧，第一加热管13安装在溶剂室11的内底部，第一气动阀14通过管线连接于溶剂室11右侧壁离底部的距离为10-15cm，第一手动阀15通过管线连接于溶剂室11右侧壁离底部的距离为2-5cm。冷凝罐2由排空室21、冷凝室22、积液室23、第一液位控制开关24、第二气动阀25和第二手动阀26组成；冷凝室22顶部为排空室21、底部为积液室23，积液室23侧壁外侧安装有第一液位控制开关24，第二气动阀25安装于积液室23的底部，第二手动阀26位于排空室21的顶部。岩心清洗罐3包括岩心室31、岩心筒32、第二液位控制开关33、第二加热管34、第三气动阀35和第三手动阀36；岩心筒32安装在岩心室31内部，第二液位控制开关33安装在岩心室31的侧壁外侧，第二加热管34安装在岩心室31的内底部，第三气动阀35通过管线连接于岩心室31的左侧壁顶部，第三手动阀36通过管线连接于岩心室31的底部。控制系统4包括溶剂罐温度控制系统41和岩心清洗罐温度控制系统42组成，溶剂罐温度控制系统41控制第一加热管13的温度，岩心清洗罐温度控制系统42控制第二加热管34的温度。岩心罐加压系统5由依次连接的高压氮气瓶51、压力表52和第四气动阀53组成，第四气动阀53的一端通过管线连接岩心清洗罐3的右侧壁的顶部，另一端通过管线连接于高压氮气瓶51，高压氮气瓶51的顶部安装有压力表52。溶剂罐1上方通过管线连接于冷凝罐2，冷凝罐2的底部和侧壁中部分别通过第二气动阀25和第三气动阀35连接于岩心清洗罐3的侧壁靠近顶部的位置；岩心清洗罐3的侧壁底部通过第一气动阀14连接于溶剂罐1，岩心清洗罐3的侧壁顶部通过第四气动阀53连接于岩心清洗罐加压系统5。

如图2所示，岩心筒32为内部中空的圆柱筒体结构，其底部均匀安装有进液孔321，其侧壁靠近顶部均匀安装有出液孔322；岩心清洗罐3还包括旋转机构37和高压视窗38；旋转机构37由电机371、电机吊板372、承重板373、第一磁铁座374、第二磁铁座375和轴承376组成，岩心室31置于承重板373上面，电机371通过电机吊板372固定在承重板373的下面，第一磁铁座374固定在电机371的轴上，轴承376内圈固定在岩心室31内底部，第二磁铁座375固定在轴承376外圈上，岩心筒32通过插销定位在第二磁铁座375上，利用磁场作用由电机可带动第二磁铁座375的旋转，从而使岩心筒32在岩心室31内旋转；高压视窗38安装在岩心室31的左侧壁。

为了提高岩心的清洗效果和效率，控制系统4还包括电机控制系统43，电机控制系统43控制电机371正转和反转的时间与频率以及停机时间。

为了提高洗油仪的智能化水平和安全性能，设置了断水保护系统6，如图1和3所示，冷凝室22内安装一断水保护系统6；断水保护系统6由由热电耦61、温控表62和继电器63组成，热电耦61插在冷凝室22内，热电耦61检测冷凝室22内的温度，并将检测到的温度反馈至温控表62，当热电耦61检测到的温度超出温控表62的设定温度时，继电器63断开溶剂罐1的加热，第一加热管13停止加热。

为了进一步提高岩心的清洗效果，岩心清洗罐3的侧壁连接一抽真空系统7，所述的抽真空系统7由依次连接的真空泵71、真空容器72和第五气动阀73组成。

本实施方式中，所述的出液孔322的最低位置离岩心筒32顶部的距离为岩心筒高度的1/5-1/4。

本实施方式中，进液孔321的内径为1-2cm，所述的出液孔322的内径为0.5-1.0cm。

本实施方式中，视窗38的顶部离岩心室31顶部的距离为5-10cm，所述的视窗38的底部离岩心室31底部的距离为2-5cm。

进一步，为了避免洗油溶剂腐蚀，溶剂罐1、冷凝罐2、岩心清洗罐3和管线均采用316L不锈钢材料。

本发明的高压无间断浸泡旋转岩心洗油的方法，具体包括如下步骤：

(1)填装岩心：将洗油岩心放入岩心清洗罐3内的岩心筒32中。

(2)岩心抽真空：打开第五气动阀73，利用抽真空系统7对洗油岩心进行抽真空，直至真空压力表的压力显示为-0.095MPa为止。

(3)加洗油溶剂：往岩心清洗罐3中加入洗油溶剂，洗油溶剂的液位低于最低出液孔的位置；往溶剂罐1种加入洗油溶剂，洗油溶剂的加入量为罐溶剂溶剂的60-80％。

(4)电加热：打开第一加热管13和第二加热管34，溶剂罐1的温度设定为105℃，超过100℃洗油溶剂开始蒸发，岩心清洗罐3的温度设为100℃。

(5)岩心清洗罐加压：打开第四气动阀53，向岩心清洗罐3中增加氮气，使岩心清洗罐3中压力达到10MPa后关闭第四气动阀53。

(6)岩心清洗：由电机控制系统43控制电机371开始工作，电机371正转和反转的时间分别为15-20min和10-15min；所述电机371正转和反转的频率分别为200-300rpm和100-200rpm；所述的电机371停机时间为5-10min；岩心实现高温高压无间断浸泡旋转清洗。

在岩心清洗过程中，当热电耦61检测到的温度超出温控表62的设定温度时，继电器63断开溶剂罐1的加热，第一加热管13停止加热。

(7)更换洗油溶剂：根据视窗的观察情况确定是否需要更换洗油溶剂，更换洗油溶剂时，首先打开第三手动阀36，排出岩心清洗罐3中的洗油溶剂，洗油溶剂排完后关闭第三手动阀36，打开第二气动阀25，积液室23内的洗油溶剂流入岩心清洗罐3，当岩心清洗罐3中洗油溶剂的液位低于最低出液孔的位置时，关闭第二气动阀25。

(8)重复步骤(4)、(5)、(6)、(7)，直至观察到岩心清洗干净为止。

(9)洗油溶剂回收：关闭第一气动阀14，打开第三手动阀36，回收岩心清洗罐3中的洗油溶剂，然后关闭第三手动阀36。

(10)岩心烘干：保持岩心清洗罐3内的温度，让岩心烘干约0.5-1.0小时后取出。

由上所述，本发明的岩心洗油仪具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的视窗，可观察岩心的洗油情况，根据观察结果确定是否继续进行洗油，能有效节省洗油时间，提高了工作效率；

(2)本发明的抽真空系统能够实现在岩心清洗前的抽真空，提高了洗油溶剂在岩心中的侵入量，从而提高了洗油效率；

(3)本发明的岩心筒安装有进液孔和出液孔，洗油溶剂从进液孔进入岩心，通过岩心筒带动岩心的旋转，将进入岩心中的洗油溶剂从出液口甩出，从出液口甩出的洗油溶剂由于重力的作用下落至岩心筒的底部重新从进液口进入岩心筒的岩心内部，通过洗油溶剂的循环运动从而提高岩心的清洗效率和效果，同时节省了洗油溶剂的用量；

(4)本发明的控制系统具有超温、过压、断水、断电保护的功能，提高了仪器的智能化、安全性和可靠性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化和修改，均应属于本发明保护的范围。