其下部为塑料接头，两者密封连接，在其铜质接头上部分别利用卡套式接头8密封 连接供气软管I18、供气软管II16和供气软管III7,在其塑料接头下部分别密封连接大 径针头14、中径针头22和小径针头10,所述容器盖13安装在实验容器12上部，并在其上 部开有大径针头14、中径针头19、小径针头10和非接触式超声波连续液位传感器11的安 装孔；所述数字流量型蠕动累I1、数字流量型蠕动累II2、数字流量型蠕动累III3、气体 流量计I4、气体流量计III5、气体流量计II17、非接触式超声波连续液位传感器11、摄 像机15、测试控制板20、总开关21和计算机22组成本装置的测试控制部分，所述数字流量 型蠕动累I1、数字流量型蠕动累II2和数字流量型蠕动累III3放置在试验台6上，并通 过导线连接测试控制板20,所述气体流量计I4、气体流量计II17和气体流量计III5分 别安装在供气软管I18、供气软管II16和供气软管III7上，并通过导线连接测试控制板 20,所述非接触式超声波连续液位传感器11安装在容器盖13上部的安装孔中，并利用导线 连接测试控制板20,所述总开关21安装在测试控制板20的主电源上，所述摄像机15安装 在试验台6下部，其摄像头对准实验容器12,并通过数据线连接计算机22。
[0020] 在使用本发明之前，首先在实验容器12中用一定量油溶性表面活性剂与原油配 置一定浓度的溶液，记录此时溶液高度和体积hi和V1，在本发明实施例中，待测样品为一种 油溶性表面活性剂与原油配置的溶液，溶液浓度为0. 50wt%，hi为1. 33cm，Vi为3. 8ml;打 开总开关21，分别设定数字流量型蠕动累I1、数字流量型蠕动累II2和数字流量型蠕动 累III3的流量qi、Q2和q3,之后驱动数字流量型蠕动累I1、数字流量型蠕动累n2和数 字流量型蠕动累III3工作，将空气通过小径针头10、大径针头14和中径针头19注入溶液 中生成小气泡，气泡在表面活性剂的作用下分散在原油中生成泡沫油，由于气泡的存在，泡 沫油体积不断膨胀，实验容器12中的高度不断增加，当泡沫油生产速度与气泡破裂速度相 同时，待非接触式超声波连续液位传感器11检测到的液面高度在某一数值小范围波动超 过15秒后，停止数字流量型蠕动累I1、数字流量型蠕动累II2和数字流量型蠕动累III 3工作，从而停止注气，此时泡沫油体积和高度为最大值和hm"，利用非接触式超声波连 续液位传感器11记录泡沫油的高度的变化，利用气体流量计I4、气体流量计II17和气体 流量计III5分别记录总的供气量Qi、Q2和Q3,利用计算机22记录时间t和数据变化情况， 利用摄像机15监测实验容器中泡沫油的高度变化过程W及泡沫油气泡大小等形态特征。 本发明实施例中，只有数字流量型蠕动累I1工作，W流速Qi= 0. 297ml/min的速度将空气 通过大径针头注入乳状液中生成泡沫油，泡沫油体积和高度最大值Vmay和h分别为20ml 和7cm，从原始高度和体积hi和V趣到泡沫油体积和高度最大值Vmax和hmax所用时间t= 90min，供气量Qi= 26. 73ml;停止注气后，由于气泡的破裂，泡沫油高度和体积不断降低， 当高度为上升的最大高度的一半时，记录时间为Ti/2,通过W下公式计算膨胀系数和气体捕 获系数，用于评价泡沫油膨胀和气体捕获能力
，本发明实施例中， Ti/2= 211min，SR= 5. 26,GF= 60. 61 %，上述参数表明，泡沫油半衰期为211min，最大可W膨胀为原来高度的5. 26倍，60. 61 %的注入气体被捕获在稠油中形成泡沫油；通过更换不 同原油和表面活性剂浓度，数字流量型蠕动累I1、数字流量型蠕动累II2和数字流量型 蠕动累III3的使用个数和流速，变换针头使用的数量和孔径，设定不同的实验条件。本实 施例中改变油溶性表面活性剂的浓度、调整进气实验分支管路个数，改变数字流量型蠕动 累流速，变换针头使用的孔径进行重复实验，研究油溶性表面活性剂浓度、气泡生成速度、 气泡分散程度和气泡大小对泡沫油有效性的影响规律，实验参数和结果见表1和图5。
[0021] 表1流速对泡沫油有效性的影响
[0022]
【主权项】
1. 一种评价泡沫油生成有效性的装置及方法，其特征在于：包括数字流量型蠕动泵 I(1)、数字流量型蠕动泵II(2)、数字流量型蠕动泵III(3)、气体流量计I(4)、气体流量计 III(5)、试验台（6)、供气软管III(7)、卡套式接头（8)、密封连接接头（9)、小径针头（10)、 非接触式超声波连续液位传感器（11)、实验容器（12)、容器盖（13)、大径针头（14)、摄像机 (15)、供气软管II(16)、气体流量计II(17)、供气软管I(18)、中径针头（19)、测试控制板 (20)、总开关（21)、计算机（22)，其中数字流量型蠕动泵I(1)、供气软管I(18)、卡套式接头 (8)、密封连接接头（9)和大径针头（14)依次连接，组成大径进气实验分支管路；数字流量 型蠕动泵II(2)、供气软管II(16)、卡套式接头（8)、密封连接接头（9)和中径针头（19)依 次连接，组成中径进气实验分支管路；数字流量型蠕动泵III(3)、供气软管III(7)、卡套式 接头（8)、密封连接接头（9)和小径针头（10)依次连接，组成小径进气实验分支管路；容器 盖（13)安装在实验容器（12)上部，并在其上部开有大径针头（14)、中径针头（19)、小径针 头（10)和非接触式超声波连续液位传感器（11)的安装孔；数字流量型蠕动泵1(1)、数字 流量型蠕动泵II(2)、数字流量型蠕动泵III(3)、气体流量计I(4)、气体流量计III(5)、气 体流量计II(17)、非接触式超声波连续液位传感器（11)、摄像机（15)、测试控制板（20)、总 开关（21)和计算机（22)组成本装置的测试控制部分。2. 根据权利要求1所述的一种评价泡沫油生成有效性的装置及方法，其特征在于：密 封连接接头（9)有两部分组成，其上部为铜质接头，其下部为塑料接头，两者密封连接，在 其铜质接头上部分别利用卡套式接头（8)密封连接供气软管I(18)、供气软管11(16)和供 气软管III(7)，在其塑料接头下部分别密封连接大径针头（14)、中径针头（19)和小径针头 (10);大径针头（14)、中径针头（19)和小径针头（10)采用不锈钢制成，长度为10. 16cm，其 内径依次为0. 413mm、0. 26mm、0. 159mm，其末端为垂直于轴线的平面，安装时其下部末端距 离实验容器（12)底部0.Imm;实验容器（12)采用透明材料制成。3. 根据权利要求1所述的一种评价泡沫油生成有效性的装置及方法，其特征在于：利 用上述装置生产人工泡沫油，并定量评价泡沫油稳定性、膨胀以及捕获气体能力的方法，包 括以下步骤： (1) 在实验容器（12)中用一定量油溶性表面活性剂与原油配置一定浓度的溶液，记录 此时的溶液高度和体积匕和Vi; (2) 打开总开关（21)，设定分别设定数字流量型蠕动泵I(1)、数字流量型蠕动泵II(2) 和数字流量型蠕动泵III(3)的流量qi、％和q3,之后驱动数字流量型蠕动泵I(1)、数字流 量型蠕动泵11(2)和数字流量型蠕动泵111(3)工作，将空气通过大径针头（14)、中径针头 (19)和小径针头（10)注入溶液中生成小气泡生产泡沫油，利用非接触式超声波连续液位 传感器（11)记录泡沫油的高度的变化，利用气体流量计I(4)、气体流量计II(17)和气体流 量计111(5)记录总的供气量QpQjPQ3，利用计算机（22)记录时间t和数据的变化情况， 利用摄像机（15)记录实验容器（12)中泡沫油的高度变化过程以及泡沫油气泡大小等形态 特征； (3) 当非接触式超声波连续液位传感器（11)检测到的液面高度在某一数值小范围波 动超过15秒时，停止驱动数字流量型蠕动泵I(1)、数字流量型蠕动泵II(2)和数字流量型 蠕动泵III(3)工作，从而停止注气，此时泡沫油体积和高度为最大值VmadPhmax; (4) 停止注气后，当高度为最大高度的一半时，记录时间为T1/2，用于评价泡沫油稳定 性； (5) 通过以下公式计算膨胀系数（SR)和气体捕获系数（GF)，用于评价泡沫油膨胀和气 体捕获能力：Q=QJQfQ3(6) 通过更换不同原油和表面活性剂浓度，调整进气实验分支管路个数，改变数字流量 型蠕动泵流速，变换针头使用的孔径，设定不同的实验条件。
【专利摘要】本发明涉及一种评价泡沫油生成有效性的装置及方法，属于石油化工技术领域。其包括数字流量型蠕动泵、气体流量计、密封连接接头、小径针头、非接触式超声波连续液位传感器、实验容器、大径针头、中径针头、测试控制板、计算机等，其中数字流量型蠕动泵、供气软管、密封连接接头和不同孔径针头等依次连接，组成进气实验分支管路，数字流量型蠕动泵、气体流量计、非接触式超声波连续液位传感器、测试控制板和计算机等组成测试控制部分。本发明结构简单、操作方便，可实现计算机的自动化测量与控制，能够可视化泡沫油生成、膨胀以及消失过程，定量评价泡沫油稳定性、膨胀以及捕获气体能力，是一种实用的评价泡沫油增油机理的装置和方法。
【IPC分类】G01N33/28
【公开号】CN104965062
【申请号】CN201510267763
【发明人】孙晓飞, 张艳玉, 董明哲, 林承焰, 方潇
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月22日