一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法和装置。该装置包括柱塞泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、摄像机、PVT容器、分离瓶、气体指示瓶；PVT容器连接压力表，PVT容器设置柱塞及可视窗口；柱塞泵与第一中间容器连通，第一中间容器与PVT容器连通；柱塞泵与第二中间容器连通，第二中间容器与PVT容器连通；柱塞泵与第三中间容器连通，第三中间容器与PVT容器连通；摄像机设在PVT容器可视窗口一侧；分离瓶与PVT容器连通；分离瓶与气体指示瓶连通。本发明的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法是利用上述装置完成的。本发明的方法和装置适用测量衰竭油藏油水乳化体系中CO2在原油和水中的溶解度，操作简单，测量结果准确。
【专利说明】一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法和装置，特别涉及一种 衰竭油藏油水乳化体系中二氧化碳在原油和水中溶解度的测试方法和装置，属于石油采收 测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着全球工业的快速发展，CO2等温室气体的排放量大幅度上升，造成全球气候变 暖，引起海平面上升等一系列严峻的问题。因此，温室气体的高效减排方法成为世界关注的 执占。
[0003] 地质埋存技术被认为是近期内最有效的解决温室气体排放的途径，其埋存的主要 场所包括枯竭的油气藏、深部的盐水储层、不能开采的煤层和深海等。其中，深部盐水层因 其具有分布面积广、厚度大、储存容量大等优势而受到了广泛的关注，但是其对于CO2的循 环利用并不能很好的体现。
[0004] 油藏埋存的方法则能很好的解决上述深部盐水层埋存的问题。随着国内部分油田 已进入开发的中后期以及气驱技术在国内外现场应用规模的不断扩大，利用衰竭、废弃、高 含水的油藏埋存CO2不仅能够解决CO2的排放问题同时能够循环利用CO2进行驱油从而提 高原油的采收率，实现社会效益和经济效益的双赢。
[0005] 衰竭油藏的CO2埋存技术，溶解度是衡量其埋存量的一个关键参数，如何获得准确 的、真实的CO2溶解度成为本领域解决油藏埋存的关键技术问题。
[0006] 目前有关CO2在原油和水中溶解度的测试方法主要是通过分离油水两相，分别对 油相和水相进行闪蒸实验从而得到CO2在油相以及水相中的溶解度。该方法对于常规油藏 中的CO2溶解度求解是有效的，但是对于衰竭油藏并不适用，其原因在于衰竭油藏中的油水 主要以乳状液的形式存在且不易分离。由于在矿场设计以及油藏模拟中，都需要油藏条件 下CO2溶解度的数据来了解CO2驱油过程中CO2的注入速率以及注入量。因此，急需一种衰 竭油藏油水乳化体系中CO2在原油和水中溶解度的测试方法。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种测量二氧化碳在原油和水中溶解 度的方法和装置，该方法和装置适用于测量衰竭油藏油水乳化体系中二氧化碳在原油和水 中的溶解度，而且操作简单，测试结果准确。
[0008] 为了达到上述目的，本发明首先提供了 一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的 装置，该装置包括柱塞泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、摄像机、PVT容器、 分离瓶、气体指示瓶；
[0009] 所述PVT容器连接有压力表，所述PVT容器设置有柱塞及可视窗口；
[0010] 所述柱塞泵通过第五阀门与第一中间容器连通，所述第一中间容器通过第一阀门 与所述PVT容器连通；
[0011] 所述柱塞泵通过第六阀门与第二中间容器连通，所述第二中间容器通过第二阀门 与所述PVT容器连通；
[0012] 所述柱塞泵通过第七阀门与第三中间容器连通，所述第三中间容器通过第三阀门 与所述PVT容器连通；
[0013] 所述摄像机设置在所述PVT容器的可视窗口 一侧；
[0014] 所述分离瓶通过第四阀门与所述PVT容器连通；所述分离瓶与所述气体指示瓶连 通；所述气体指示瓶连接有气量计。
[0015] 本发明提供的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置中，优选地，所述分离瓶 下端设置有天平。
[0016] 根据本发明的具体实施方案，优选地，所述第五阀门位于所述第一中间容器的下 方，所述第一阀门位于所述第一中间容器的上方。
[0017] 根据本发明的具体实施方案，优选地，所述第六阀门位于所述第二中间容器的下 方，所述第二阀门位于所述第二中间容器的上方。
[0018] 根据本发明的具体实施方案，优选地，所述第七阀门位于所述第三中间容器的下 方，所述第三阀门位于所述第三中间容器的上方。
[0019] 本发明提供的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置中，优选地，与所述柱塞 泵连通的管线分三支分别与第五阀门、第六阀门、第七阀门连通。
[0020] 本发明提供的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置中，优选地，与所述PVT 容器连通的管线分三支分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门连通。
[0021] 根据本发明的具体实施方案，优选地，所述第四阀门位于所述PVT容器的下方。
[0022] 本发明还提供了一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法，该方法通过上述 装置进行，该方法包括以下步骤：
[0023] 步骤一：测量分离瓶质量；
[0024] 步骤二：向PVT容器注入盐水、原油，使得PVT容器中的油水混合物的矿化度达到 预定值，其中预定矿化度根据试验情况确定，然后向PVT容器注入占油水混合物80mol %以 下的CO2气体；
[0025] 步骤三：将PVT容器加热至温度为室温_180°C，并对PVT容器加压至0_150MPa (优 选150MPa以下），在所述压力和温度下，计算所述盐水的密度和所述原油的密度；
[0026] 步骤四：推动PVT容器的柱塞，待气体指示瓶中不再有气泡产生时，记录PVT容器 的柱塞的数值变化，并记录此时的气量计读数和分离瓶的体积；
[0027] 步骤五：利用天平称量分离瓶以及其内液体的质量；
[0028] 步骤六：清洗分离瓶并烘干，测量其质量；
[0029] 重复进行步骤一至步骤六，保证两次取样的体积不同，并记录PVT容器的柱塞的 数值变化、气量计读数、分离瓶读数、分离瓶以及其内液体的质量；
[0030] 步骤七：根据上述记录的数据，计算0)2在原油和水中的溶解度，完成0) 2在原油和 水中溶解度的测量。
[0031] 本发明提供的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法中，优选地，通过以下步 骤计算CO2在原油中的溶解度Sw和CO2在水中的溶解度S。：
[0032] 首先，根据分离瓶质量Hitl、盐水的密度Pw、原油的密度P。、分离瓶以及其内液体 的质量Hi1、重复试验中分离瓶质量m'、重复试验中分离瓶以及其内液体的质量m2、分离瓶的 体积V1、重复试验中分离瓶的体积V2，利用方程组1、2进行两次求解方程组分别得到两次取 样中油水乳化液中油和水各自的体积Vwl、V&、Vw2，单位为cm3 ;
【权利要求】
1. 一种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置，该装置包括柱塞泵、第一中间容器、 第二中间容器、第三中间容器、摄像机、PVT容器、分离瓶、气体指示瓶； 所述PVT容器连接有压力表，所述PVT容器设置有柱塞以及可视窗口； 所述柱塞泵通过第五阀门与第一中间容器连通，所述第一中间容器通过第一阀门与所 述PVT容器连通； 所述柱塞泵通过第六阀门与第二中间容器连通，所述第二中间容器通过第二阀门与所 述PVT容器连通； 所述柱塞泵通过第七阀门与第三中间容器连通，所述第三中间容器通过第三阀门与所 述PVT容器连通； 所述摄像机设置在所述PVT容器的可视窗口一侧； 所述PVT容器通过第四阀门与所述分离瓶连通； 所述分离瓶与所述气体指示瓶连通； 所述气体指示瓶连接有气量计。
2. 根据权利要求1所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置，其特征在于，所 述分离瓶下端设置有天平。
3. 根据权利要求1所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置，其特征在于，与 所述柱塞泵连通的管线分三支分别与第五阀门、第六阀门、第七阀门连通。
4. 根据权利要求1所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置，其特征在于，与 所述PVT容器连通的管线分三支分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门连通。
5. -种测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法，该方法通过权利要求1-4任一项所 述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的装置进行，该方法包括以下步骤： 步骤一：测量分离瓶质量； 步骤二：向PVT容器注入盐水、原油，使PVT容器中的油水混合物的矿化度达到预定值， 然后向PVT容器注入占油水混合物的80mo1 %以下的C02气体； 步骤三：将PVT容器加热至温度为室温-180°C，并对PVT容器加压至0-150MPa，优选为 150MPa以下，在所述压力和温度下，计算所述盐水的密度和所述原油的密度； 步骤四：推动PVT容器的柱塞，待气体指示瓶中不再有气泡产生时，记录PVT容器的柱 塞的数值变化，并记录此时的气量计读数和分离瓶的体积； 步骤五：称量分尚瓶以及其内液体的质量； 步骤六：清洗分离瓶并烘干，测量其质量； 重复进行步骤一至步骤六，保证两次取样的体积不同，记录PVT容器的柱塞的数值变 化、气量计读数、分离瓶读数、分离瓶以及其内液体的质量； 步骤七：根据上述记录的数据，计算co2在原油和水中的溶解度，完成co2在原油和水中 溶解度的测量。
6. 根据权利要求5所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法，其特征在于，通 过以下步骤计算C02在原油中的溶解度Sw和C02在水中的溶解度S。： 首先，根据分离瓶质量％、盐水的密度Pw、原油的密度P。、分离瓶以及其内液体的质 量^、重复试验中分离瓶质量m'、重复试验中分离瓶以及其内液体的质量m2、分离瓶的体积 Vl、重复试验中分离瓶的体积v2，利用方程组1、2进行两次求解方程组分别得到两次取样中 油水乳化液中油和水各自的体积Vd、Vwl、入2、Vw2，单位为cm3 ;
然后，将所得结果代入方程组3,根据气量计读数％、重复试验中气量计读数V2，求得气 油比&和气水比Rw;
最后，根据常温L、常压匕，通过所得结果得到原油溶解C02的体积V#，单位为cm3,以及 水溶解C02的体积Vwg，单位为cm3,进而通过已知的原油和水在常温常压下的密度P。。、Pw。 和相对分子质量虬、1^以及公式4,得到C02在原油中的溶解度Sw和C02在水中的溶解度S。， 单位为mol/mol。
7. 根据权利要求5所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法，其特征在于，该 方法适用于测量衰竭油藏中C02在原油和水中的溶解度。
8. 根据权利要求5所述的测量二氧化碳在原油和水中溶解度的方法，其特征在于，利 用所述摄像机记录所述PVT容器内盐水、原油和C02三者的混合体系的变化情况。
【文档编号】G01N5/00GK104406878SQ201410549509
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】张可, 马德胜, 李实 , 秦积舜, 陈兴隆, 刘晓蕾 申请人:中国石油天然气股份有限公司