专利名称：带压饱和溶气原油流变性测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种原油流变性测量装置，尤其适用于带压饱和溶气原油流变性测量。
背景技术：
我国生产的原油多为易凝高粘原油，这类原油在常温下流动性较差，传统上采用 的加热输送工艺虽行之有效，但也存在输油能耗高、允许的输量变化范围小、管道允许停输 时间有限等弊端。因此，易凝高粘原油的节能、安全输送一直是我国石油储运界面临的主要 技术难题。原油溶气改性技术属于掺稀释剂降粘技术，它是一种有效改善易凝高粘原油低温 流动性的方法。近些年来，随着多相输送技术在我国油田矿场集输管路中的应用，对原油溶 气改性技术的研究变得越来越重要。在矿场集输管路输送压力下，油/气或油/气/水多 相共存，管路内的原油通常为溶有一定轻烃组分(C1-C4和少量C5+组分)的带压饱和溶 气原油。与脱气原油相比较，带压饱和溶气原油的凝点、粘度等流变参数显著降低，低温流 动性得到明显改善。因此，基于带压饱和溶气原油流变性的矿场集输管路设计与运行管理 具有显著优势，能够大幅提高集输管路设计、运行的经济性和安全性。为指导原油溶气改性 技术在矿场集输管路中的应用，必须从流变学角度开展带压饱和溶气原油的流变性研究工 作。其中，带压饱和溶气原油的流变性测量是指导原油溶气改性技术应用的重要依据。由于整个测量过程是在几个到几十个大气压的带压状态下进行的，因此，对带压 饱和溶气原油粘-温特性、屈服特性、触变性等流变性的测量非常困难。而对带压饱和溶气 原油流变性的研究是指导原油溶气改性技术应用的关键。目前国内学者已开发出通过落球 粘度计法测量带压饱和溶气原油粘度的实验装置。这种实验装置包括一个密闭圆柱形储样 筒和钢球，首先将带压饱和溶气原油油样装入储样筒，然后使钢球在筒内做自由落体运动， 通过测量钢球下落时间或速度来确定油样的粘度。这种测量装置只能够测量牛顿流体温度 范围内溶气原油的粘度，不能测量非牛顿流体温度范围内溶气原油的表观粘度，也不能测 量溶气原油的屈服特性、触变性等流变性质，而这些流变性质是指导油田矿场集输系统优 化设计和经济、安全运行的关键。
发明内容本实用新型的目的是提供一种带压饱和溶气原油流变性测量装置，迅速而准确的 测量带压饱和溶气原油的流变性质，为指导原油溶气改性技术的应用提供重要依据。本实用新型的目的主要通过制备样品(或取样)和测定两步来实现，即由室内带 压饱和溶气原油制备装置或油田现场带压饱和溶气原油取样装置与高压流变仪组合来实 现。其中，室内带压饱和溶气原油制备装置主要用于制备不同溶气条件下的带压饱和溶气 原油油样，也可以用油田现场带压饱和溶气原油取样装置直接获取油田现场井口带压饱和 溶气原油油样，然后将室内制备好的油样或者现场取回的油样注入到高压流变仪中，进行流变性测量。 本流变性测量装置包括油样准备和流变性测定两部分，油样准备部分是室内带压 饱和溶气原油制备装置或者油田现场带压饱和溶气原油取样装置，流变性测定部分是高压 流变仪。室内带压饱和溶气原油制备装置主要由高压釜、手动液压计量泵、电动搅拌器、活 塞式储样筒、压力控制阀、气源钢瓶、精密压力表、阀组以及管线组成。活塞式储样筒的底部 通过阀门和管线与手动液压计量泵连接，活塞式储样筒的顶部通过压力控制阀、阀门和管 线分别与气源钢瓶和高压釜的进口连接。室内带压饱和溶气原油制备装置的高压釜的出口 与高压流变仪的进口管线相连接。油田现场带压饱和溶气原油取样装置主要由手动液压计量泵、活塞式储样筒、精 密压力表、阀组以及管线组成。活塞式储样筒的底部通过阀门和管线与手动液压计量泵连 接，活塞式储样筒的顶部通过阀门和管线分别与井口管路和大气相连接。活塞式储样筒顶 部的排气口与高压流变仪的进口管线相连接。本实用新型的有益效果是可以通过室内带压饱和溶气原油制备装置制备溶气原 油油样，也可以用油田现场带压饱和溶气原油取样装置直接获取油田现场溶气原油油样， 因此，实验所用油样的获取很方便，流变性的测定在高压流变仪中进行，可以测量带压饱和 溶气原油的粘_温特性、屈服特性和触变性等流变性质。
图1是室内带压饱和溶气原油制备装置与高压流变仪连接示意图。图2是油田现场带压饱和溶气原油取样装置与高压流变仪连接示意图。图3是室内带压饱和溶气原油制备装置或现场取样装置中活塞式储样筒剖面图。图中，1-精密压力表，2-阀门，3-高压釜，4-水杯，5-手动液压计量泵，6 -电动搅 拌器，7-阀门，8-阀门，9-活塞式储样筒，10-阀门，11-阀门，12-精密压力表，13-压力控制 阀，14-阀门，15-气源钢瓶，16-高压流变仪，17-阀门，18-阀门，19-阀门，20-阀门，21-排 气口，22-顶部连接件，23-卡环，24-密封钢盖，25-密封圈，26-钢制筒体，27-活塞，28-出 水孔，29-拉杆，30-底部连接件，31-固定件。
具体实施方式
以下结合附图和实施例来进一步描述本实用新型。本实施例是一实验样机，其构成如图1 2所示。本流变性测量装置包括油样准 备和流变性测定两部分，油样准备部分是室内带压饱和溶气原油制备装置或者油田现场带 压饱和溶气原油取样装置，流变性测定部分是高压流变仪。图1是室内带压饱和溶气原油制备装置与高压流变仪连接示意图。其中，室内带 压饱和溶气原油制备装置主要由高压釜3、手动液压计量泵5、电动搅拌器6、活塞式储样筒 9、压力控制阀13、气源钢瓶15、精密压力表1和12、阀组以及管线组成。活塞式储样筒9底 部通过阀门和管线与手动液压计量泵5连接，活塞式储样筒9顶部通过压力控制阀13、阀门 和管线分别与气源钢瓶15和高压釜3进口连接。制备油样结束后，高压釜3的出口与高压 流变仪进口管线相连接，以向高压流变仪内注入油样进行流变性测量。图2是油田现场带压饱和溶气原油取样装置与高压流变仪连接示意图。其中，油田现场带压饱和溶气原油取样装置主要由手动液压计量泵5、活塞式储样筒9、精密压力表 12、阀组以及管线组成。活塞式储样筒9底部通过阀门和管线与手动液压计量泵5连接，活 塞式储样筒9顶部通过阀门和管线分别与井口管路和大气连接。取样结束后，将排气口 21 与高压流变仪进口管线相连，以向高压流变仪内注入油样进行流变性测量。油样制备装置和取样装置中所说的活塞式储样筒9的剖面图如图3所示，它是一 圆柱筒。连接件22、30分别通过卡环23与上下端的密封钢盖24固定在一起，连接件22、30 上分别套有密封圈25 ；密封钢盖24通过螺纹和钢制筒体26连接在一起；顶部连接件22上 有两个圆柱孔，孔的顶部有螺纹，一个连接压力表，另一个通过管线与高压釜3和气源钢瓶 15连接；钢制筒体26内有移动活塞27和拉杆29，活塞27与拉杆29之间用螺纹连接，拉杆 29的下端也有螺纹，与手动液压计量泵5相连；拉杆29为钢制管线，在顶部开有一出水孔 28，可向活塞27下部空间注入液体，以达到给活塞上部气体加压的目的；活塞27上套有两 个密封圈；固定件31主要用于固定压紧套在拉杆上的密封圈。工作原理及过程，首先通过室内带压饱和溶气原油制备装置制备溶气原油油样或 者通过油田现场带压饱和溶气原油取样装置获取油田现场溶气原油油样，然后利用高压流 变仪测量带压饱和溶气原油的流变性，具体工作原理如下室内带压饱和溶气原油的制备首先打开高压釜3的釜盖，将一定质量的脱气原 油加入其中，然后密闭高压釜3 ；将室内带压饱和溶气原油制备装置的线路连接好，用溶解 气气源对整个装置进行扫气，并检查装置的密闭性及安全性；关闭所有阀门，打开气源钢瓶 和阀14，通过压力控制阀13调节气源压力到合适的压力范围，逐步打开阀7、阀8，使高压 釜3和活塞式储样筒9上部空间内充满一定压力的溶解气；关闭阀14和压力控制阀13，打 开阀11，通过手动液压计量泵5控制高压釜3和活塞式储样筒9内气体的压力为某一溶气 压力；打开高压釜3温控系统，使釜内温度恒定为某一溶气温度，并在此温度下开启电动搅 拌器6，促进气体在原油中的溶解；随着气体不断溶解于原油中，高压釜3内压力降低，此时 通过手动液压计量泵5来控制高压釜3内的压力始终为某一溶气压力；当高压釜3内压力 2小时内不发生变化时，即可认为原油溶气达到饱和。也可以直接从油田现场获取带压饱和溶气原油的油样首先将油田现场带压饱和 溶气原油取样装置的线路连接好并将全部阀门关闭，然后将活塞式储样筒9的顶部通过阀 门和管线与井口管路相连接，依次打开阀门19、8、11、10，管路内的油气混合物在井口回压 作用下流入活塞式储样筒9，当活塞式储样筒9中的活塞下移到达底部时，关闭阀19 ；稍微 打开阀20，在微小压差作用下放掉活塞式储样筒9内多余的气体，同时利用手动液压计量 泵5对活塞式储样筒9逐步加压，以保持活塞式储样筒9内的压力不变；当排气口 21有油 样溢出时，关闭阀20 ；重复上述操作步骤，直到活塞式储样筒9的绝大部分空间内充满溶气 原油油样为止。带压饱和溶气原油流变性的测量首先将高压流变仪进口管 线接气源钢瓶，打开 阀17、阀18，用溶解气对高压流变仪进行扫气，然后先后关闭阀18、阀17，并控制密闭体系 中的气体压力在实验压力附近；将进口管线接高压釜3的出口或者接油田现场带压饱和溶 气原油取样装置的排气口 21，从而与高压流变仪组成一个密闭系统；打开阀17，稍微打开 阀18，使带压饱和溶气原油在微小压差作用下缓慢进入高压流变仪中；当油样从高压流变 仪出口管线流出时，说明油样已充满高压流变仪中，先后关闭阀18、阀17。然后，通过流变仪设定实验步骤，进行流变性测量。 由以上工作原理可见，本实用新型结构较为简单，可用于测量不同溶气条件下(如溶气压力、溶解气种类、原油组成等)室内自制带压饱和溶气原油或油田现场带压饱和 溶气原油的流变性。
权利要求一种带压饱和溶气原油流变性测量装置，包括油样准备和流变性测定两部分，油样准备部分是室内带压饱和溶气原油制备装置或者油田现场带压饱和溶气原油取样装置，流变性测定部分是高压流变仪，其特征是①室内带压饱和溶气原油制备装置主要由高压釜(3)、手动液压计量泵(5)、电动搅拌器(6)、活塞式储样筒(9)、压力控制阀(13)、气源钢瓶(15)、精密压力表(1)和精密压力表(12)、阀组以及管线组成，活塞式储样筒(9)的底部通过阀门和管线与手动液压计量泵(5)相连接，活塞式储样筒(9)的顶部通过压力控制阀(13)、阀门和管线分别与气源钢瓶(15)和高压釜(3)的进口相连接，高压釜(3)的出口与高压流变仪的进口管线相连接；或②油田现场带压饱和溶气原油取样装置由手动液压计量泵(5)、活塞式储样筒(9)、精密压力表(12)、阀组以及管线组成，活塞式储样筒(9)的底部通过阀门和管线与手动液压计量泵(5)相连接，活塞式储样筒(9)的顶部通过阀门和管线分别与井口管路和大气连接，取样结束后，连接大气的排气口与高压流变仪的进口管线相连接。
2.根据权利要求1所述的带压饱和溶气原油流变性测量装置，其特征是所说的活塞式 储样筒(9)是一圆柱筒，连接件(22)和连接件(30)分别通过卡环(23)与上下端的密封钢 盖(24)固定在一起，连接件(22)、连接件(30)上分别套有密封圈(25)，密封钢盖(24)通 过螺纹和钢制筒体(26)连接在一起，顶部连接件(22)上有两个圆柱孔，孔的顶部有螺纹， 一个连接压力表，另一个通过管线与高压釜⑶和气源钢瓶(15)连接，钢制筒体(26)内有 移动活塞(27)和拉杆(29)，活塞(27)与拉杆(29)之间用螺纹连接，拉杆(29)的下端也有 螺纹，与手动液压计量泵(5)相连，拉杆(29)为钢制管线，在顶部开有一出水孔(28)，用于 向活塞(27)下部空间注入液体，活塞(27)上套有两个密封圈，套在拉杆上的密封圈上装有 固定件(31)。
专利摘要本实用新型提供了一种带压饱和溶气原油流变性测量装置，由室内带压饱和溶气原油制备装置或油田现场带压饱和溶气原油取样装置与高压流变仪组成。室内油样制备装置或者现场取样装置提供实验所需油样，然后将油样注入到高压流变仪中进行流变性测量，实验所用油样的获取很方便，可以测量带压饱和溶气原油的粘-温特性、屈服特性和触变性等流变性质。
文档编号G01N11/00GK201773053SQ201020002050
公开日2011年3月23日 申请日期2010年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者于涛, 吴建, 夏炳焕, 李传宪, 李保平, 杨飞, 鲁彦伯 申请人:中国石油大学(华东)