用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气勘探开发与石油化工技术领域，具体涉及一种用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置及方法。
【背景技术】
[0002]溶解度是衡量溶质在溶剂中达到溶解平衡状态时的溶解能力的重要参数，在化工生产及科研中应用非常广泛。由于溶解速率受到温度、压力、溶质及溶剂本身的性质等的影响，因此判断溶质在溶剂中的溶解状态以及是否达到了溶解平衡是影响溶解度测定是否准确的关键性因素。
[0003]测定流体物质之间互溶度/溶解度的方法主要有浊点法和分析法。浊点法是将预先配置好的一定浓度的溶质与溶剂放入平衡釜内，逐渐改变压力或温度，直至观察到某一相开始出现或消失，在此温度和压力下已溶解的溶质量即该温度和压力下的溶解度。
[0004]现有技术在用浊点法测定溶解度时，判断溶解平衡的方法一般采用肉眼目测观察或通过可视窗口用激光监测系统来观察溶质的溶解情况。后者由计算机来采集电信号或者用带LED灯的摄像头记录，在计算机上播放，从而实现了溶解过程的可视化。尽管利用激光与摄像头监测溶解平衡过程比传统的目测法更加准确可靠，具有很好的重现性。但是这两种方法均需要使用透射光(LED灯光或激光)，这就需要在溶解釜的对称两侧安装可视窗口，这对于高温高压溶液监测存在较大的风险。这是因为玻璃视镜所能承受的温度大多在2000C以下，且高温高压下玻璃视镜和釜体壁之间的密封较难实现。因此，导致在高温高压条件下，不能采用该方法监测溶解平衡过程。
[0005]分析法是将过量的溶质置于待测液体溶剂中，在恒温恒压下密封后进行连续或者间断的搅拌，直到充分溶解形成平衡体系。再通过从平衡釜内的每一相中取样至平衡釜外，在常压下进行组成分析，得到各相组成，从而求得相平衡数据。分析各组分采用的分析方法依据被测物质的物理化学特性，例如气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、重量法等测试方法。目前采用分析法测定溶解度时判断溶解平衡的通用方法是，通过两次以上测定两相的浓度保持不变。但这种测试方法的测试结果不一定准确。
[0006]综上，现有的浊点法和分析法在测定仅涉及到两相流体且要求的温度和压力均较低。而且均不适用于较精确地判断在高温高压下、尤其是涉及油气水三相共存时的溶解状态。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的一个技术问题是，提供一种用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置，其能在高温高压条件下较精确地检测出油气水三相的溶解状态。
[0008]针对该问题的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置，包括:
[0009]耐高温高压的溶解机构，
[0010]溶解平衡监测机构，其包括分别与溶解机构中的溶解釜连接的荧光监测组件和电阻率测定组件，其中，荧光监测组件通过荧光的变化来监测溶解釜内的油、气和水三相的溶解状态；电阻率测定组件根据电阻率的变化来监测溶解釜内的油、气和水三相的溶解状态。
[0011]与现有技术相比，本发明的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置具有以下优点。通过采用在高温高压条件下工作的荧光监测组件和电阻率测定组件这两套监测组件，分别对溶解机构的溶解釜内的油气水三相的溶解状态进行检测。这两套监测组件之间起到相互验证的作用，因此检测出的结果更准确。而且若两套监测组件均检测到溶解釜内的油气水三相已达到平衡状态，则能判断在高温高压条件下的溶解釜内的油、气、水已经达到平衡状态。
[0012]在一个实施例中，所述荧光监测组件包括:
[0013]荧光计，用于产生荧光和接收返回的荧光；
[0014]蓝宝石视窗，安装在溶解釜上；
[0015]至少三根导光筒，其分别对应溶解釜内的油、气和水三相，与荧光计连接时用于将荧光计产生的荧光引导到蓝宝石视窗和将从蓝宝石视窗返回的荧光传给荧光计。通过溶解釜内的油、气和水三相返回的荧光强度来判断溶解状态。溶解釜内的油、气和水三相达到溶解平衡时，返回的荧光强度不再发生变化。
[0016]在一个优选的实施例中，所述荧光监测组件还包括压帽、垫片和密封件，所述压帽为中空状，压帽的一端与导光筒连接，压帽的另一端经垫片将蓝宝石视窗抵接在溶解釜的壁面的视窗口上，密封件设在蓝宝石视窗与溶解釜的视窗口之间。由于溶解釜工作在高温高压条件下，蓝宝石视窗由耐高温高压的材料制成。另外，压帽与溶解釜的视窗口之间为螺纹连接，溶解釜的视窗口为靠近外壁面的孔口直径比靠近内壁面的孔口直径大的阶梯孔，压帽将蓝宝石视窗压接在溶解釜的视窗口上。为了避免压帽安装时对蓝宝石视窗造成磨损，压帽与蓝宝石视窗之间设有垫片。密封件用于对溶解釜的视窗口与蓝宝石视窗的连接处密封，从而避免在高温高压下溶解釜内的流体逸出或流出。
[0017]在一个优选的实施例中，所述荧光计连接在滑轨式升降定位支架上，所述荧光计沿滑轨式升降定位支架滑动从而分别与对应溶解釜内的油、气和水三相的导光筒连接。通过滑轨式升降定位支架能实现一个荧光计与多个导光筒分别连接从而实现监测不同位置是否达到平衡状态的目的。不仅节约了设备成本，也避免了因采用不同的荧光计带来的检测结果之间的偏差。
[0018]在一个实施例中，高温高压溶解机构还包括箱式电加热炉和磁力搅拌器，其中:
[0019]箱式电加热炉，用于容纳并对耐高温高压的溶解釜加热；
[0020]磁力搅拌器，其中的磁力产生部件设在箱式电加热炉的外部，其中的搅拌部件伸入溶解釜体的流体内。磁力搅拌器的磁力产生部件价格较高，将其设在箱式电加热炉的外部，能提高磁力搅拌器的磁力产生部件的使用寿命。从而降低成本。
[0021]在一个实施例中，所述电阻率测定组件包括电阻率巡检仪和若干组电极，所述电极连接在溶解釜上与溶解釜内的流体接触，所述电阻率巡检仪与电极电连接。优选地，电阻率巡检仪为直流低电阻测试仪。
[0022]在一个优选的实施例中，设有八组所述电极，八组电极沿溶解釜的壁面等间距从上往下设置。所述电极均为钼电极。通过设置八组电极，分别检测溶解釜不同高度位置处的溶解状态。
[0023]本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种能更精确地检测到平衡状态的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的方法。
[0024]针对该技术问题，提供的技术解决方案是，提供一种用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的方法，其采用上述的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置，并包括以下步骤:
[0025]通过荧光监测组件中返回荧光的变化判断溶解釜中的油、气、水三相的溶解状态；
[0026]通过电阻率测定组件根据电阻率的变化来判断溶解釜内的油、气、水三相的溶解状态；
[0027]若在同一时间通过荧光监测组件和电阻率测定组件两种方式监测到的溶解状态相同，则能判断该时间溶解釜内的溶解状态。
[0028]通过两种检测方式相互检验，从而能使检测结果更准确。
[0029]在一个优选的实施例中，通过荧光监测组件测试溶解釜内的三相溶解状态时，若达到溶解平衡状态，返回的荧光的强度不再发生变化。
[0030]在一个优选的实施例中，通过电阻率测定组件测试溶解釜内的三相溶解状态时，若达到溶解平衡状态，通过电阻率测定组件监测到的电阻率不再变化。
[0031]进一步地，若通过荧光监测组件和电阻率测定组件两种方式均监测到溶解釜内的油气水三相均达到溶解平衡状态，则能判断溶解釜内油、气和水三相达到平衡状态。对油、气和水三相的平衡状态的判断更准确。
【附图说明】
[0032]图1所示是本发明的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置的一种具体实施例。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0034]如图1所示为本发明的用于监测溶解釜内的油气水的溶解状态的装置的一种具体实施例。在该实施例中，该装置包括耐高温高压的溶解釜1、用于给溶解釜I加热的箱式电加热炉2以及分别与溶解釜I连接的荧光监测组件和电阻率测定组件。
[0035]其中，荧光监测组件主要包括用于产生荧光和接收返回的荧光的荧光计3、安装在溶解釜I上的蓝宝石视窗4和对荧光计3的荧光进行引导的导光筒5。其中，导光筒5至少有三个，分别对应溶解釜I内的油、气和水三相设置。导光筒5与荧光计3为能拆式连接，节省荧光计3，从而能节省成本。由于石油具有荧光性，而水与天然气不发荧光。因此，当石油溶解于水或天然气后，水相或气相也能发出一定波长的。发出的荧光再经过导光筒5与蓝宝石视窗4反射到荧光计3中测定荧光强度大小。另外，由于在高温高压条件下，随着原油在地层水与天然气中的溶解增多，水相和气相的荧光强度会增加。当三相流体相互溶解达到平衡时，荧光强度不再发生变化。根据上述溶解中荧光强度的变化，能判断原油在水相与气相中的溶解状态或是否达到了溶解平衡。
[0036]在一个优选的实施例中，蓝宝石视窗4被压帽6的一端压接在溶解釜I的视窗口上。溶解釜I的视窗口为阶梯孔状，阶梯