油品配样器及其配样方法与流程

本发明涉及石油开发领域，尤其涉及油品配样器及其配样方法。

背景技术：

针对处于地层内未被开采的含气原油，为了研究该含气原油的物理或者化学属性，技术人员常常按照含气原油中气体与原油的比例，在容器中分别注入气体与原油样品，然后密封容器，再利用电机带动容器转动，促进容器内部的油气混合，进而制备出与含气原油中气体与原油的比例相同的油气混合物。

上述油气混合物的制备过程，存在以下缺点与不足之处：

(1)机械搅拌下的原油与气体难以混合均匀，使得模拟地层条件下的含气原油仿真度较差。地层条件下原油与气体之间经过了亿万年的混合，因此油气分布极为均匀，在常规机械混合的方法下，注入的油和气均从容器底部或顶部单点注入，在容器内靠分子扩散和重力上浮与下沉作用进行混合。当底部注入气体、且原油粘度较高时，注入的气体由于运移阻力过大难以进入容器顶部的原油中，导致底部气体多，顶部气体少；当顶部注入气体、且原油粘度较高时，注入的气体由于上浮作用，难以进入底部的原油中，导致顶部气体多，底部气体少。因此，难以得到混合均匀、仿真度较高的油气混合物。

(2)油气混合速度慢。容器的内部为中空设置，电机带动容器的旋转为单一的水平或者垂直旋转，仅仅依靠气体与原油之间的分子扩散和颠倒旋转时的重力作用，难以快速均匀的混合油气，因此需要较长的时间来混合。对于稠油及超稠油样品的复配，通常需要混合1个月以上，严重影响制备的进度。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供油品配样器及其配样方法，用于解决上述问题中的至少一种。

为了实现上述目的，本发明提供的一种油品配样器，该配样器包括：

支架；

本体，所述本体具有能容纳原油和气体的空腔；

第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述本体传动连接，以驱使所述本体相对所述支架绕第一轴线转动；

搅拌装置，其中，所述搅拌装置包括：

密封件，所述密封件设置在所述本体的一端部，用于将所述本体的所述空腔与外界隔离；

第二驱动装置，设置在所述本体的空腔外；

外磁转子，所述外磁转子位于所述本体的空腔外，所述外磁转子与所述第二驱动装置传动连接，所述第二驱动装置能驱动所述外磁转子相对所述本体绕第二轴线转动，所述第二轴线与所述第一轴线不平行；

内磁转子，所述内磁转子位于所述本体的空腔内，所述内磁转子与所述外磁转子磁力耦合，使得所述内磁转子能在所述外磁转子的带动下相对所述本体绕第二轴线转动，从而能在所述本体的空腔内进行搅拌；

所述本体上设置有具有开闭功能并与所述本体的空腔连通的气口，以用于与气体控制装置连接。

进一步的，所述第一轴线与所述第二轴线之间的夹角为90°。

进一步的，所述内磁转子包括磁性件以及与所述磁性件的下端传动连接的搅拌件，所述搅拌件位于所述空腔内。

进一步的，所述搅拌件包括与所述磁性件的下端传动连接的管柱以及套设在所述管柱上的搅拌叶片，所述管柱上设置有若干个沿所述管柱的轴线排布的注气孔，所述管柱与设置在本体上的气口相连通。

进一步的，所述气口上设置有注气管，所述注气管的一端伸入到所述管柱内，所述注气管的另一端伸出本体外，以用于与气体控制装置连接。

进一步的，所述支架包括：

并排设置的第一子支架和第二子支架；

横设在所述第一子支架与所述第二子支架之间的平衡杆，所述第一驱动装置与所述平衡杆传动连接，使得所述平衡杆能在所述第一驱动装置的驱动下相对所述支架旋转；

所述本体设置在所述平衡杆上，使得所述本体能在所述平衡杆的带动下相对所述支架旋转。

进一步的，所述平衡杆的两端设置有连接所述第一子支架以及第二子支架的轴承。

进一步的，所述本体上设置有加热装置，所述加热装置用于对所述空腔内的原油和气体进行加热。

进一步的，所述加热装置为套设在所述本体外的电加热套。

进一步的，所述本体上设置有能用于检测所述空腔内的温度以及压力的检测装置。

进一步的，所述检测装置为多个，多个所述检测装置分别设置在所述本体的上端、中部以及下端。

进一步的，所述本体上设置有能开闭的原油注入口。

进一步的，所述原油注入口设置在所述本体的底部。

进一步的，所述本体、所述密封件和所述搅拌件的材料为不导磁材料。

进一步的，所述密封件具有一凸起部，所述凸起部内形成有与所述本体的空腔连通的空腔，所述外磁转子套设在所述凸起部上，所述内磁转子套设在所述空腔内；所述内磁转子与所述外磁转子磁力耦合，使得所述内磁转子能在所述外磁转子的带动下相对所述本体绕第二轴线转动。

进一步的，所述密封件位于所述空腔的一侧设置有限位件，用于将所述内磁转子限位在所述空腔内。

进一步的，所述第一驱动装置以及第二驱动装置为伺服电机。

本发明还公开了一种油品配样方法，它包括以下步骤：

对油品配样器进行抽真空处理；

在抽真空处理结束后，向油品配样器内注入一定量的原油；

在注入一定量的原油后，向油品配样器内注入气体，在注入气体的同时，使油品配样器绕第一轴线旋转，并且对油品配样器内绕第二轴线进行搅拌，并且对油品配样器内的温度进行控制，其中所述第二轴线与所述第一轴线不平行；

当油品配样器内的温度达到预定温度值，且油品配样器内的压力达到预定压力值时，停止向油品配样器注入气体；

在停止向油品配样器注入气体后，维持油品配样器绕第一轴线旋转，并且维持对油品配样器内绕第二轴线进行搅拌，并且使油品配样器内的温度维持在预定温度值，直至油品配样器内的气油比达到预定气油比。

进一步的，所述预定温度值、预定压力值以及预定气油比均为与需要复配的油样相对应的油藏的温度、压力和气油比。

进一步的，所述预定温度值为50℃，所述预定压力值为9MPa，所述预定气油比为20m³/m³。

进一步的，所述油品配样器绕第一轴线旋转的转速为10-100r/min。

进一步的，所述油品配样器绕第二轴线旋转的转速为1-20r/min。

进一步的，每隔一周获取所述空腔上中下三段中的油气混合物的气油比，当上中下三段中的油气混合物的气油比相同且达到实验预定气油比时，再保持油品配样器绕第一轴线以及第二轴线进行旋转以及保持油品配样器的工作温度72小时，然后取出油气混合物。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的油品配样器的搅拌件上设置有沿搅拌件的纵向方向排布的注气孔，将以前常规的容器底部单点注气变为纵向均匀分布式的多点注气。对于高粘稠油，可实现纵向均匀注气，大大减少了原油粘度对气体运移造成的阻力。同时，本发明的油品配样器的搅拌件上设置有搅拌叶，在搅拌叶在转动过程中，促使底部和中部油气向外部和顶部快速运移，到达配样器本体内壁和顶部后在挤压作用下进一步混合，避免了常规方法的仅仅顶底方向运移时顶底气油分布不均的情况。因此，可以得到混合均匀、仿真度较高的地层含气原油样品。

(2)本发明的油品配样器采用外置磁转子驱动内磁转子的传动方式，避免了外部驱动杆穿过密封件而伸入到本体的空腔时，驱动杆与密封件之间存在间隙，进而防止驱动杆在高速旋转过程中的密封失效，保证了空腔与外界的完全隔离，大大提高了油品配样器的密封性，进而能在较高的压力下复配油样。

(3)本发明的油品配样器同时设置有第一驱动装置和第二驱动装置，第一驱动装置带动本体旋转的同时，第二驱动装置带动搅拌装置能对空腔内的原油和气体进行搅拌，两者转动方向刚好垂直，且具有内转+外传双重功能，提高了油气复配速率。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的油品配样器的结构示意图。

以上附图说明：

10、第一驱动装置；11、外磁转子；12、电磁体；13、控制开关；20、加热装置；21、本体；211、空腔；22、密封件；23、内磁转子；24、管柱；241、注气孔；25、限位件；26、检测装置；27、搅拌叶；28、气口；29、原油注入口；30、传动件；31、第二驱动装置；32、平衡杆；33、支架；331、第一子支架；332、第二子支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种油品配样器。参照图1所示，该油品配样器包括：支架33；本体21，本体21具有能容纳原油和气体的空腔；第一驱动装置10，第一驱动装置10与本体21传动连接，以驱使本体21相对支架33绕第一轴线转动；搅拌装置，搅拌装置包括：密封件22，密封件22设置在本体21的一端部，用于将本体21的空腔211与外界隔离；第二驱动装置31，设置在本体21的空腔211外；外磁转子11，外磁转子11位于本体21的空腔211外，外磁转子11与第二驱动装置31传动连接，第二驱动装置31能驱动外磁转子11相对本体21绕第二轴线转动，第二轴线与第一轴线不平行；内磁转子23，内磁转子23位于本体21的空腔211内，内磁转子23与外磁转子11磁力耦合，使得内磁转子23能在外磁转子11的带动下相对本体21绕第二轴线转动，从而能在本体21的空腔内进行搅拌；本体21上设置有具有开闭功能并与本体21的空腔连通的气口28，以用于与气体控制装置连接。

在本实施方式中，支架33可以包括并排设置的第一子支架331和第二子支架332，第一子支架331和第二子支架332可以为纵向截面为三角形的框架结构。第一子支架331和第二子支架332的底部可以设置在地面上。支架33的端部用于设置横设在第一子支架331和第二子支架332之间的平衡杆32。本申请不限于此实施方式，例如，支架33可以为以可以放置本体21的底座，本体21设置在底座上，只要满足支架33上能设置油品配样器的本体21，都符合本申请的要求。

第一驱动装置10可以和平衡杆32传动连接。具体的，第一驱动装置10可以设在支架33或地面上。第一驱动装置10与平衡杆32之间可以通过齿轮与链条配合的传动方式进行传动，使得第一驱动装置10能带动平衡杆32相对第一轴线旋转。其中，平衡杆32的轴线可以为第一轴线。

具体的，平衡杆32可以包括两段，第一段的一端与第一子支架331的端部相连接，第一段的另一端与本体21的外侧壁相连接。同样的，第二段的一端与第二子支架332的端部相连接，第二端的另一端与本体21的外侧壁相连接。优选的，平衡杆32可以与本体21的中部相连接。

在其它的实施方式中，本体21的侧壁或者底部可以直接焊接在平衡杆32上，使得本体21能在平衡杆32的带动下相对支架33转动。本申请不对本体21与平衡杆32的连接方式以及向对位置进行限制。

优选的，平衡杆32的两端设置有连接第一子支架331以及第二子支架332的轴承。平衡杆32的端部套设在轴承内，轴承可以与支架33的端部相固定，平衡杆32能相对支架33转动，使得平衡杆32以及本体21在转动的过程中更加的稳定。

在本实施方式中，第一驱动装置10以及第二驱动装置31可以为伺服电机。在实际的设计与生产过程中，第一驱动装置10以及第二驱动装置31还可以为其它动力装置，例如：内燃机。本申请不对驱动装置的类型作具体的限制。

在本实施方式中，本体21可以为一圆柱体。本体21内设置有具有能容纳原油和气体的空腔。空腔可以向上敞开，进而再本体21的上端形成开口。优选的，空腔可以为圆柱形，空腔的横向截面的圆形半径可以根据本体21的横向截面半径进行确认，进而保证本体21具有符合工作压力要求的一定厚度的侧壁。

本体21的开口一端上可以设置有搅拌装置，其用于搅拌注入到空腔内的原油和气体。具体的，搅拌装置可以包括密封件22，密封件22可以封堵本体21的开口端，进而能将开口端密封，使得空腔与外界相隔离。具体的，密封件22可以为顶盖，顶盖和开口端可以通过螺纹连接的方式相密封连接。

外磁转子11可以设置在密封件22不位于空腔211的一侧，进而外磁转子11可以位于空腔外。密封件22具有一凸起部，凸起部内形成有与本体21的空腔连通的空腔211，外磁转子11套设在凸起部上；内磁转子23套设在空腔内，内磁转子23与外磁转子11磁力耦合，使得内磁转子23能在外磁转子11的带动下相对本体21绕第二轴线转动。

具体的，密封件22可以为截面形状为“凸”形的结构。外磁转子11可以为与密封件22的凸起相配合的圆筒，使得圆筒可以套设在凸起上，圆筒的内侧壁和凸起的外侧壁之间还可以套设有轴承，进而保证外磁转子11与密封件22之间相对转动的稳定性。第二驱动装置31能驱动外磁转子11相对本体21旋转。

优选的，外磁转子11可以为电磁体12，外界设置有连通外磁转子11的电源以及控制开关13，当电源接通后，外磁转子11具有磁性。在其它实施方式中，外磁转子11也可以为永久性磁体。

内磁转子23设置在密封件22靠近空腔211一侧。具体的，内磁转子23可以为能伸入截面形状为“凸”形的密封件22凹槽的空间内，内磁转子23与外磁转子11磁力耦合，内磁转子23能在外磁转子11的带动下相对本体21旋转。优选的，内磁转子23上还设置有限位件25，使得内磁转子23能保持伸入凹槽内的状态，且相对密封件22旋转。

上述的内磁转子23与外磁转子11的耦合方式不对本申请进行限制，只要满足没有驱动轴穿设在密封件22上而伸入到空腔内对原油和气体进行搅拌，进而保证空腔211的密封性，都是符合本申请的发明目的。内外磁转子11的耦合只是以优选的实施方式。

当采用传统的搅拌方式时，即直接将搅拌件伸入容器内对容器内的液体进行搅拌时；虽然容器上设置有密封容器的空腔211的端盖，但不可避免的，驱动搅拌件的驱动轴会穿过密封端盖，驱动轴和密封端盖之间不可避免的会存在间隙，使得密封端盖对容器的密封性有一定的影响。容器内的最高压力只能达到10MPa。本发明的油品配样器采用外置磁转子驱动内磁转子23的传动方式，避免了外部搅拌杆直接伸入油品配样器的本体21内部，从而密封件22可以完全的将本体21的开口端密封，进而保证空腔与外界相隔离，大大提高了油品配样器的密封性；同时可以密封件22在高速旋转过程中的密封失效，使得该发明的空腔211内的压力能达到70MPa，进而能在较高的压力下复配油样。

在本实施方式中，搅拌件包括与磁性件的下端传动连接的管柱24，套设在管柱24上的搅拌叶27片，管柱24上设置有若干个沿管柱24的轴线排布的注气孔，管柱24与设置在本体21上的气口28相连通，使得外界的气体可以通过气口28注入到空腔内。

搅拌件包括与内磁转子23传动连接的管柱24，以及套设在管柱24上的搅拌叶27片。具体的，管柱24的上端与内磁转子23的下端面相固定连接。管柱24的轴线可以与内磁转子23的轴线相重合。管柱24上设置有若干个沿管柱24的轴线排布的注气孔，管柱24与设置在本体21上的气口28相连接，使得外界的气体可以通过注气孔注入到空腔内。

在一个优选的实施方式中，注气孔可以以一定的距离间隔排布在管柱24上，或者随机的沿轴线方向排布。

在本实施方式中，气口28可以设置在本体21的底部。气口28上可以设置有注气管，注气管的一端能伸入空腔内。更进一步的，该端部可以伸入到管柱24的内腔中，注气管的另一端能伸出本体21外，且与外界的气体控制装置相连接，使得注气管能向空腔内注气气体或对空腔抽真空，且注入空腔内的气体可以从注气孔中排出。注气管可以选择性的打开或者关闭，当需要注气时，打开注气管；当停止注气时，关闭且密封注气管。具体的，注气管可以采用滑动密度的方式进行密封。

本发明的油品配样器的搅拌件上设置有沿搅拌件的纵向方向排布的注气孔，将以前常规的容器底部单点注气变为纵向均匀分布式的多点注气，对于高粘稠油，可实现纵向均匀注气，大大减少了原油粘度对气体运移造成的阻力。同时，本发明的油品配样器的搅拌件上设置有搅拌叶27，在搅拌叶27在转动过程中，促使底部和中部油气向外部和顶部快速运移，到达配样器本体21内壁和顶部后在挤压作用下进一步混合，避免了常规方法的仅仅顶底方向运移时顶底气油分布不均的情况。因此，可以得到混合均匀、仿真度较高的地层含气原油样品。

在本实施方式中，内磁转子23围绕旋转的第一轴线与本体21围绕旋转的第二轴线之间的夹角大于0°小于180°。

在另一个优选的实施方式中，内磁转子23围绕旋转的第一轴线与本体21围绕旋转的第二轴线之间的夹角为90°。

本发明的油品配样器同时设置有第一驱动装置10和第二驱动装置31，第一驱动装置10带动本体21旋转的同时，第二驱动装置31带动搅拌装置能对空腔内的原油和气体进行搅拌，两者转动方向刚好垂直，且具有内转+外传双重功能，提高了油气复配速率。

在一个优选的实施方式中，本体21上可以设置有加热装置20，加热装置20用于对空腔内的原油和气体进行加热。具体的，加热装置20可以为一套设在本体21外的电加热套。电加热套以完全覆盖本体21外侧壁的表面积为准。加热装置20用于将油品配样器升高到合适的工作温度，进而满足制备油气混合物的要求。

在另一个优选的实施方式中，本体21上设置有能用于检测空腔内的温度以及压力的检测装置26。检测装置26用于检测空腔内的温度以及压力，进而可以根据检测的数据通过加热装置20以及气口28来调节温度以及压力。

更优选的，本体21的上端、中部以及下端分别设置有能用于检测空腔内的温度以及压力的检测装置26，使得检测装置26能同时检测空腔内不同位置的温度以及压力。

在本实施方式中，本体21上设置有能开闭的原油注入口29。当需要向空腔内注入原油时，打开原油注入口29，注入原油。当开始配制时，关闭原油注入口29。优选的，原油注入口29设置在本体21的底部，且与气口28并排设置。

在本实施方式中，本体21、搅拌件以及密封件22的材质为不导磁材料。具体的，本体21、搅拌装置为聚醚醚酮(PEEK)材质，聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种性能优异的特种工程塑料，与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势，耐正高温260°、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、浓硫酸、抗辐射、超强的机械性。一方面，聚醚醚酮(PEEK)材质可以满足机械设备的强度要求，另一方面，聚醚醚酮(PEEK)材质使得本体21以及搅拌装置不会被内磁钻子或外磁转子11磁化，进而保证内磁转子23与外磁转子11之间不受其它可能被磁化的部件的干扰，而更好的磁力耦合。

本发明还公开了一种油品配样方法，该方法采用上述的油品配样器，它包括以下步骤：

对油品配样器进行抽真空处理；

在本步骤中：抽真空设备可以与油品配样器上的气口28相连接进而对油品配样器进行抽真空，当油品配样器的空腔内的气压达到0.00001MPa时，抽真空结束。

在抽真空处理结束后，向油品配样器内注入一定量的原油，优选为1升；

在本步骤中，原油可以通过设置在油品配样器上的原油注入口29注入到空腔中。

在注入一定量的原油后，向油品配样器内注入气体，在注入气体的同时，使油品配样器绕第一轴线旋转，并且对油品配样器内绕第二轴线进行搅拌，并且对油品配样器内的温度进行控制，其中第二轴线与第一轴线不平行；

在本实步骤中：油品配样器绕第一轴线旋转的转速为10-100r/min，油品配样器绕第二轴线旋转的转速为1-20r/min。

当油品配样器内的温度达到预定温度50℃，且油品配样器内的压力达到预定压力9MPa时，停止向油品配样器注入气体。

在停止向油品配样器注入气体后，维持油品配样器绕第一轴线旋转，并且维持对油品配样器内绕第二轴线进行搅拌，并且使油品配样器内的温度维持在预定温度50℃，直至油品配样器内的气油比达到预定气油比20m³/m³。

在本实施方式中，油品配样方法还包括步骤：

每隔一周获取空腔上中下三段中的油气混合物的气油比，当上中下三段中的油气混合物的气油比相同且达到预定气油比时，再保持油品配样器绕第一轴线以及第二轴线进行旋转以及保持油品配样器的工作温度72小时，然后取出油气混合物。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。