一种原油氧化反应生成气体组分分析实验装置的制作方法

本实用新型涉及石油开发领域，尤其是一种原油氧化反应生成气体组分分析实验装置。

背景技术：

20世纪60年代以来，世界上许多国家包括加拿大等国家都开展过火烧油层、油藏注空气技术研究，许多稠油油藏均开展火烧油层矿场试验和注空气矿场试验，均取得了技术上和经济上的成功；油藏注空气技术在我国起步较晚，火烧油层技术虽然早有尝试，但受限于当时工艺水平，未能取得明显进展，不过由于空气来源广，成本低廉，近几年来火烧油层技术又受到广泛关注。

火烧油层技术是一种用电的、化学的等方式使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气使油层原油持续燃烧的一种采油方法。

注空气采油技术通过空气压缩机向地层中注入一定数量的空气，再注入一定数量的复合催化剂，以加速氧气消耗，经过一系列化学反应后，除氧后的气体将填充地层空隙，降低原油黏度，调整吸气剖面，补充地层能量，改善稠油蒸汽吞吐效果。

上述两种采油技术注入介质均选用来源广、成本低的空气，均在地层发生氧化反应，使得产出气体组分与注入气体组分产生较大差异，气体组分变化是判断两种采油技术实施情况的重要判断依据，也是室内研究两种技术的主要数据支撑，通过室内实验精确计量气体组分的变化，可以深化对两种采油技术的理解。

现有的气体组分分析实验装置在进行火烧油层技术和注空气采油技术尾气分析时，存在实验气体中的水或水蒸气影响气体分析仪的准确测量的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其能对注入的实验气体进行干燥，防止实验气体中的水影响测量准确性。

为达到上述目的，本实用新型提出一种原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其包括依次连接的实验气体入口、入口减压阀、一级气液分离器、干燥罐、二级气液分离器和气体分析仪。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，入口减压阀与一级气液分离器之间还连接有第一三通阀门，干燥罐与二级气液分离器之间还连接有第二三通阀门；第一三通阀门的入口与入口减压阀连接，第一三通阀门的第一出口与一级气液分离器连接，第一三通阀门的第二出口与第二三通阀门的第一入口连接，第二三通阀门的第二入口与干燥罐连接，第二三通阀门的出口与二级气液分离器连接。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，原油氧化反应生成气体组分分析实验装置还包括依次连接的标气瓶、标气减压阀和标气入口，标气入口与入口减压阀连接。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，入口减压阀包括并联的氧气减压阀和公用减压阀。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，标气瓶包括用于对气体分析仪进行零点标定的氮气标气瓶，氮气标气瓶通过标气入口与公用减压阀连接，氮气标气瓶与标气入口之间连接一个标气减压阀。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，标气瓶包括氧气标气瓶、二氧化碳标气瓶、一氧化碳标气瓶和甲烷标气瓶，氧气标气瓶通过标气入口与氧气减压阀连接，二氧化碳标气瓶、一氧化碳标气瓶和甲烷标气瓶分别通过标气入口与公用减压阀连接，氧气标气瓶、二氧化碳标气瓶、一氧化碳标气瓶和甲烷标气瓶与标气入口之间分别连接一个标气减压阀。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，气体分析仪包括并联的氧气分析仪和烟气分析仪。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，氧气分析仪与二级气液分离器之间、以及烟气分析仪与二级气液分离器之间分别连接一个转子流量计。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，气体分析仪与二级气液分离器之间还连接有转子流量计。

如上所述的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其中，连接气体分析仪与转子流量计的管线上还连接有排空阀门。

本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置的特点和优点是：

1、本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，通过设置一级气液分离器、干燥罐和二级气液分离器，能够对实验进行干燥处理，通过设置一级气液分离器和二级气液分离器，对实验气体干燥前后的含水情况有直观了解，最大程度的保护气体分析仪安全使用，避免实验气体中的水或水蒸气进入气体分析仪造成气体传感器测量不准甚至损坏；

2、本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，通过设置标气管路，使标定流程简单、省时，避免标气管路和实验管路之间的反复安装拆卸，提高气体分析仪标定效率；

3、本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，测量准确、安全，便于操作，能有效提高实验效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置的俯视示意图；

图2是本实用新型中标气管路的示意图；

图3是本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置的侧视图。

主要元件标号说明：

1实验气体入口 2入口减压阀 3一级气液分离器

4干燥罐 5二级气液分离器 6气体分析仪

61氧气分析仪 62烟气分析仪 7第一三通阀门

71入口 72第一出口 73第二出口

8第二三通阀门 81第一入口 82第二入口

83出口 9转子流量计 91氧气转子流量计

92烟气转子流量计 10排空阀门 11标气瓶

111氧气标气瓶 112二氧化碳标气瓶 113一氧化碳标气瓶

114甲烷标气瓶 12标气减压阀 121氧气标气减压阀

122二氧化碳标气减压阀 123一氧化碳标气减压阀 124甲烷标气减压阀

13标气入口 14仪表 15支架

16脚轮 17储物箱 18桌面

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供一种原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，其包括通过管线依次连接的实验气体入口1、入口减压阀2、一级气液分离器3、干燥罐4、二级气液分离器5和气体分析仪6构成的实验管路。

在实验时，实验气体(为原油氧化反应生成气体)从实验气体入口1进入入口减压阀2，入口减压阀2对气体进行减压调控，减压后的气体进入一级气液分离器3，通过一级气液分离器3可以观察气体的含水情况，气体再进入干燥罐4，干燥罐4对气体进行干燥，经过干燥处理的气体再进入二级气液分离器5，通过二级气液分离器5可以观察气体中的水或水蒸气是否被完全去除，然后气体进入气体分析仪6，通过气体分析仪6中的气体传感器即可分析实验气体中各组分的浓度，从而能够研究原油氧化反应生成气体与原注入地层气体的组分变化。

本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，由于设置了一级气液分离器、干燥罐和二级气液分离器，能够对实验进行干燥处理，通过设置一级气液分离器和二级气液分离器，对实验气体干燥前后的含水情况有直观了解，最大程度的保护气体分析仪安全使用，避免实验气体中的水或水蒸气进入气体分析仪造成气体传感器测量不准甚至损坏，实验的测量准确性、连续性和可重复性好。

进一步，气体分析仪6与二级气液分离器5之间还连接有转子流量计9，通过设置转子流量计9，可以对进入气体分析仪6的气体流量进行调节，保证流量稳定，提高气体分析仪的测量准确性。

进一步，连接气体分析仪6与转子流量计9的管线上连接有排空阀门10，从而能够在观察到二级气液分离器5有液体凝结现象时，即在实验气体中的水或水蒸气未被干燥罐4完全去除时，或实验气体超压或流量失控时，打开排空阀门10将实验气体直接排出，避免实验气体进入气体分析仪造成测量不准或损坏，保护整个实验装置。

其中，气体分析仪所用气体传感器样品压力2-8PSIG(即13789.52Pa-55158.08Pa)，排放压力为大气压力，操作温度5℃-40℃，测量精度±0.01％。

另外，干燥罐4的容积例如为200ml，内置变色干燥剂，下方配有阀门，实验后可以排空罐内液体，反复使用。

在一个优选的实施例中，入口减压阀2与一级气液分离器3之间还连接有第一三通阀门7，干燥罐4与二级气液分离器5之间还连接有第二三通阀门8，第一三通阀门7的入口71与入口减压阀2连接，第一三通阀门7的第一出口72与一级气液分离器3连接，第一三通阀门7的第二出口73与第二三通阀门8的第一入口81连接，第二三通阀门8的第二入口82与干燥罐4连接，第二三通阀门8的出口83与二级气液分离器5连接。

本实施例通过设置第一三通阀门7和第二三通阀门8，增加了不对实验气体进行干燥的实验管路，即关闭第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82，实验气体依次流经实验气体入口1、入口减压阀2、第一三通阀门7(即第一三通阀门7的入口71和第二出口73)、第二三通阀门8(即第二三通阀门8的第一入口81和出口83)、二级气液分离器5和气体分析仪6这一实验管路，而不会流经一级气液分离器3和干燥罐4进行干燥，从而实现了一级气液分离器3与二级气液分离器5的自由切换，可以根据实验具体条件灵活选择是否进行气体干燥。

如图1、图2所示，在一个具体实施例中，原油氧化反应生成气体组分分析实验装置还包括由依次连接的标气瓶11、标气减压阀12和标气入口13构成的标气管路或标气系统，标气入口13与入口减压阀2连接。

因此，在进行标定时，由于无需对标气进行干燥，先将第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82关闭，然后打开标气瓶11，标气瓶11中的标气依次流经标气减压阀12、标气入口13、入口减压阀2、第一三通阀门7、第二三通阀门8和二级气液分离器5，进入气体分析仪6，即可对气体分析仪6进行标定。

本实施例通过设置标气管路，标定流程简单、省时，避免标气管路和实验管路之间的反复安装拆卸，提高气体分析仪标定效率。

另外，本实施例的操作流程简化，所需读取示数和所有操作开关，包含实验气体入口1的开关、标气入口13的开关、一级气液分离器3的开关、二级气液分离器5的开关、入口减压阀2的开关、转子流量计9的开关和排空阀门10的开关，均放置于平面操作面板上，可以根据实验要求不同进行任意调换，各部件模块化，易于更换。

进一步，入口减压阀2包括并联的氧气减压阀21和公用减压阀22，氧气减压阀21用于对氧气进行减压，公用减压阀22用于对除氧气外的其他气体进行减压，具体是，标气入口13通过两条管线(图未示出)分别与氧气减压阀21和公用减压阀22连接，以便于气体进入对应的氧气减压阀21或公用减压阀22，两条管线在经过入口减压阀后，在第一三通阀门7处合并为一路。在实验或标气时，可选择将不希望气体通过的一个减压阀关闭。

其中，标气瓶11的数量为多个，分别用于盛装一种组分的气体，标气减压阀12的数量与标气瓶11的数量相同，每一个标气瓶连接一个标气减压阀。

如图2所示，进一步，标气瓶11包括用于对气体分析仪6进行零点标定的氮气标气瓶(图未示出)，氮气标气瓶通过标气入口13与公用减压阀22连接，氮气标气瓶与标气入口13之间连接一个标气减压阀(图未示出)。因此在对气体分析仪6进行零点标定时，关闭第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82，打开氮气标气瓶，氮气依次流经标气减压阀、公用减压阀22、第一三通阀门7、第二三通阀门8和二级气液分离器5，进入气体分析仪6，对气体分析仪6进行零点标定。

其中，由于图2为标气管路的侧视图，入口减压阀2与标气减压阀12之间的标气入口13未示出。

进一步，标气瓶11还包括用于标定组分上限的氧气标气瓶111、二氧化碳标气瓶112、一氧化碳标气瓶113和甲烷标气瓶114，氧气标气瓶111通过标气入口13与氧气减压阀21连接，二氧化碳标气瓶112、一氧化碳标气瓶113和甲烷标气瓶114分别通过标气入口13与公用减压阀22连接，氧气标气瓶111与标气入口13之间连接氧气标气减压阀121，二氧化碳标气瓶112与标气入口13之间连接二氧化碳标气减压阀122，一氧化碳标气瓶113与标气入口13之间连接一氧化碳标气减压阀123，甲烷标气瓶114与标气入口13之间连接甲烷标气减压阀124。

例如，对气体分析仪6标定氧气组分上限时，关闭第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82，打开氧气标气瓶111，氧气依次流经标气减压阀121、标气入口13、氧气减压阀21、第一三通阀门7、第二三通阀门8和二级气液分离器5，进入气体分析仪6，对气体分析仪6标定氧气组分上限；

对气体分析仪6标定二氧化碳组分上限时，关闭第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82，打开二氧化碳标气瓶112，二氧化碳气体依次流经标气减压阀122、标气入口13、公用减压阀22、第一三通阀门7、第二三通阀门8和二级气液分离器5，进入气体分析仪6，即可对气体分析仪6标定二氧化碳组分上限；

对气体分析仪6标定一氧化碳组分上限、甲烷组分上限时，操作和气体流动路径与二氧化碳标定相同，容不赘述。

进一步，气体分析仪6包括并联的氧气分析仪61和烟气分析仪62，氧气分析仪61用于分析实验气体中氧气的浓度，烟气分析仪62用于分析实验气体中烟气(包括二氧化碳、一氧化碳和甲烷)的浓度。

在如图1所示的实施例中，氧气分析仪61与二级气液分离器5之间连接氧气转子流量计91，烟气分析仪62与二级气液分离器5之间连接烟气转子流量计92，由于氧气分析仪61对测量气体流量的要求，与烟气分析仪62对测量气体流量的要求不同，通过设置转子流量计，可以对进入氧气分析仪61和烟气分析仪62的实验气体的流量分别进行调节。

在如图3所示的实施例中，原油氧化反应生成气体组分分析实验装置还包括用于放置实验管路的桌面18、支撑在桌面18下方的支架15、连接在支架15下方的脚轮16、与标气减压阀12连接以显示气体压力的仪表14、设于支架15侧面的气体分析仪面板13。

采用本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置，对原油氧化反应生成气体进行组分测定时，实验步骤如下：

首先，对气体分析仪6进行标定，操作步骤如下述步骤S1-步骤S5：

步骤S1：关闭第一三通阀门7的第一出口72和第二三通阀门8的第二入口82(或者说关闭第一三通阀门7)；

步骤S2：打开氮气标气瓶，氮气依次流经氮气标气减压阀、标气入口13、公用减压阀22、第一三通阀门7、第二三通阀门8和二级气液分离器5，进入转子流量计9；

步骤S3：调节转子流量计9，使进入氮气符合气体分析仪6的流量需求；

步骤S4：氮气进入气体分析仪6，对气体分析仪6进行零点标定；

步骤S5：对一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷组分进行标定，按如上步骤S2-步骤S4重复，其中，对氧气标定时，氧气通过的是氧气减压阀21，对其它气体标定时，气体通过的是公用减压阀22。

标定完成后，注入实验气体进行气体组分分析，操作步骤如下述步骤S6-步骤S10：

步骤S6：确保各个标气瓶关闭，将实验气接入实验气体入口1；

步骤S7：关闭第一三通阀门7的第二出口73和第二三通阀门8的第一入口81(或者说打开第一三通阀门7)，实验气体依次通过入口减压阀2的公用减压阀22、第一三通阀门7、一级气液分离器3、干燥罐4、二级气液分离器5，确保二级气液分离器5内无液体凝结；若二级气液分离器5内出现液体凝结，转入下面的步骤S10；

步骤S8：根据测量组分需求，调节转子流量计9，使进入实验气体符合气体分析仪6的流量需求；

步骤S9：实验气体进入气体分析仪6，气体分析仪6测量实验气体中各组分的浓度，记录各组分浓度，并与注入地层前的原注入气体比较，分析各组分浓度变化；

步骤S10：打开转子流量计9外接的排空阀门10，将实验气体排出。

本实用新型的原油氧化反应生成气体组分分析实验装置与现有技术相比，有如下优势：

1、具有自由切换的两级气液分离器，对分析气体干燥前后的含水情况有直观了解，保护气体分析仪安全使用，也可以根据实验具体条件灵活选择是否进行气体干燥；

2、拥有独立的标气瓶位和标气管路，通过操作面板即可进行气体分析仪中气体传感器的标定，避免标气管路和实验管路之间的反复安装拆卸；

3、分路转子流量计可以将进入气体分流，以不同流量进入对应气体分析仪，从而满足不同组分测量所需瞬时流量；

4、操作面板具备进入气体降压、进入气体限流、进入气体干燥和仪表示数显示等功能，简化实验操作流程，操作集中于操作面板，减少操作流程、节约操作时间，大大提升实验效率；

5、尾部排空阀门与实验气体入口和标气入口之间配有紧急开关，紧急情况下打开紧急开关，实验气体(或标气)直接从实验气体入口(或标气入口)依次流经紧急开关、排空阀门排出，不进入实验管路，保护实验装置平台。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。