本实用新型属于原油特性测试技术领域，特别是涉及一种无剪切条件下溶气原油制备与溶解度测量装置。
背景技术：
由于原油热采开发成本较高以及油藏适应性的限制，气体驱采油成为目前采油的主导、有效的方法。气体驱采油是指通过向油藏注入气体驱动采油，在油藏高温、高压的环境中，气体极易溶于原油形成溶气原油，改变原油流动性能。在研究溶气原油流动性能的系统中，通常需要在一定温度、压力下将气体溶于原油进行溶气原油的制备,从而进行流动实验。众多试验表明，溶气原油特性不但取决于制备的温度、压力，而且更大程度上受剪切条件的影响。当气体溶于原油时，需要3～4天完成溶解。为降低气液平衡时间，通常对原油进行搅拌增大气液接触面积，但同时搅拌剪切在一定程度上会改变溶气原油性质，对实验结果造成更大的影响。因此，溶气原油制备过程中，剪切条件与气液平衡时间存在一定的矛盾关系。原油溶气后，在稀释作用、胶团破坏作用、分子力作用的共同影响下，原油粘度大幅度降低，但不同溶气量对体系粘度具有不同的改善效果，因此研究不同温度、压力下，气体在原油内的溶解度对工程实践具有重要意义。
为制备溶气原油并测量其溶解度，李玉星等人提出了一种溶气原油制备与溶解度测量装置（李玉星, 李曼曼, 张建. 超临界CO2在稠油中的溶解度以及体积系数研究[J]. 科学技术与工程, 2013, 13(1)：53-57）。在高温高压反应釜内制备溶气原油，反应釜内设有叶片桨用于搅拌加速溶解。注气系统用于注气加压，气液两相通过搅拌降低平衡时间。根据油相体积及反应釜容积计算得到未溶解气体体积，注气量与未溶解气体量之差即溶解气体量，从而得到溶解度。其存在主要问题是，叶片搅拌对溶气原油具有一定剪切作用，造成样品性质的改变。此外，反应釜内存在一定气体空间用于维持压力，即存在气液两相，无法得到单相的溶气原油，即无法制备不饱和溶气原油。由于溶解度计算需要测量总注气体积、油相体积、实验气相空间体积、温度、压力等参数，因此测量结果存在较大误差。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种无剪切条件下制备单相溶气原油、并且能够进行溶解度精确测量的装置。
本实用新型采用活塞筒制备溶气原油，利用活塞与手动计量泵可进行压力微调，得到单相溶气原油。为加快气液平衡，同时避免剪切对溶气原油的破坏，采用多孔微通道分布式注气与转动溶气相结合，夹持装置固定活塞筒，利用摆线针轮减速机和电机，使活塞筒连续转动从而达到气液平衡。活塞筒上部为带压溶气原油，下部为水，采用降压自排水法测量气体在原油中的溶解度，将活塞筒与排水法有效结合，简化了排水装置，释放的气体可重复利用进行下组实验，测量结果精确。
本实用新型具体的技术方案如下：
一种溶气原油制备与溶解度测量装置，包括注气系统、注油系统和配样系统三个部分，所述注气系统和注油系统通过三通阀与配样系统连接；所述注气系统依次包括高压气瓶、降压阀、止回阀和连接管路，高压气瓶提供气源，降压阀用于控制实验压力，止回阀防止气体回流；所述注油系统包括依次连接的油罐、螺杆泵、在线乳化仪和连接管路；所述配样系统包括活塞筒、量筒和手动计量泵，所述活塞筒内设有可自由移动的活塞，将活塞筒分隔为两个互不连通的隔室；所述活塞筒的第一隔室装有溶气稠油，通过上方三通阀与注气、注油系统连接；所述活塞筒的第二隔室装有水，下方通过闸阀与手动计量泵连接，可进行压力微调；所述活塞筒的第二隔室下方设有排水阀，排水阀下部设有一个量筒，通过泄压放气排水实现自排水测溶气量。
所述活塞筒被夹持装置固定并通过连接的摆线针轮减速机和电机实现转动溶气。
所述活塞筒侧壁设有三条微通道管线，实现分布式注气，加速气体溶解。
所述活塞筒上方设有放空阀。
所述在线乳化仪后侧设置回路管线与油罐相连，用于制备油水乳状液。
所述油罐下方还设有排污阀。
所述油罐上方设有电动搅拌器。
所述油罐外部设有外层夹套，由水浴提供循环热水控制原油加热温度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）注油无需流量计，采用手动计量泵进行计量注油量。
（2）手动计量泵结合活塞可对活塞配样筒压力进行微调，制备单相溶气原油。
（3）采用转动溶气方法，加快了气液平衡速度，避免了叶桨搅拌的剪切作用对溶气原油的破坏。
（4）采用自排水法测量溶气量，排水与溶气装置一体化，流程简单灵活。
（5）原油注入设置小回路，可在线进行油水乳化。
（6）利用三向阀，可进行原油、气体的在线注入，无需手动装卸原油。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本实用新型。以下内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定为本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代， 都应当视为属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型包括注气系统、注油系统和配样系统三个部分，所述注气系统和注油系统通过三通阀5与配样系统连接。
其中所述的注气系统包括依次连接的高压气瓶1、降压阀2、单向阀3和连接其中的管路。高压气瓶1为系统提供气源与压力；降压阀2与高压气瓶1相连，用于调节气源压力至实验所需压力；单向阀3连接降压阀2，保证气体单向流动，防止回压过高产生回流。
所述注油系统包括球阀四17、球阀五18、在线乳化仪19、螺杆泵20、球阀六21、球阀七22、油罐23和水浴24。所述水浴24与油罐23外层夹套相连，可加热原油至实验所需温度；油罐23上设有电动搅拌器，可对油水乳状液进行搅拌。油罐23下方设有球阀七22，用于油罐23内液体的排放。螺杆泵20驱动油水乳状液流动，在线乳化仪19可实现油水的在线乳化。所述在线乳化仪19后侧设置回路管线，与油罐23相连，形成小回路进行局部循环流动，可制备油水乳状液。
所述配样系统包括放空阀4、三通阀5、球阀一6、球阀二7、球阀三8、夹持装置9、摆线针轮减速机10、电机11、活塞筒12、闸阀一13、闸阀二14、量筒15、手动计量泵16。其中活塞筒12内设有活塞，可自由移动，其上部为第一隔室，装有溶气原油，下部为第二隔室，装有水。活塞筒12的第一隔室内设有压力传感器、温度传感器，用于监测溶气原油实时压力与温度。活塞筒12右侧设置三条微通道注气管线，结合上方注气管线，利用三通阀5、球阀一6、球阀二7、球阀三8控制气体流通，进行多方位注气，增大气液接触面积，加速气体在原油中的溶解。活塞筒12下部通过闸阀二14与手动计量泵16相连，通过手动计量泵16将水泵入活塞筒下部，可调节筒内溶气原油压力。活塞筒12外部设有不锈钢加热套在筒体外加热，形式为活页开启式，加热温度由温控仪设置控制值。活塞筒12被夹持装置9固定，电机11提供动力，摆线针轮减速机10进行转速控制，通过连杆机构与夹持装置9使活塞筒12连续转动,进行无剪切转动溶气，缩短溶气平衡时间。活塞筒12上方设有放空阀，用于排气放空。活塞筒12下部设有闸阀一13，可进行泄压排水。闸阀一13下部设有量筒15，通过计量泄压排出水的体积来计算气体的体积。
本实用新型具体操作过程说明如下：
油水乳状液的制备：如图1所示，原油与水按一定比例注入油罐23内，水浴24循环热水，加热油罐23内油水混合液至实验温度，同时打开油罐23上方电机搅拌油水混合物，当温度达到实验温度时，打开球阀六21、球阀五18，关闭球阀七22、球阀四17，开启螺杆泵20与在线乳化仪19循环油水混合液并进行在线乳化，直至油水乳化完成。
溶气原油制备：利用手动计量泵16将活塞放置活塞筒12底部，关闭注油系统中的球阀五18、球阀七22，打开球阀四17、球阀六21，打开活塞筒12上方放空阀4，利用螺杆泵20注入一定量油水混合液。关闭所有阀门，打开放空阀4、闸阀二14，利用手动计量泵向上推动活塞，直至放空阀4内有液体出现，活塞筒容积与泵入水的体积之差即为注油量。三通阀门5与注气系统连接，打开高压气瓶1，向活塞筒12内注入一定量气体，手动计量泵16向活塞筒12下部注入水缓慢加压并转动溶气。随着筒内第一隔室体积变小（即增加压力），第一隔室压力会突变增大后逐渐下降稳定，此时认为未达到饱和状态；当筒内第一隔室体积变小，压力增大后不再下降则认为原油溶气完成，达到饱和状态，记录此时的温度、压力。
溶解度测量：溶气原油制备完成后，关闭所有阀门，打开闸阀一13进行缓慢泄压。当活塞筒12内压力降低至常压后，关闭闸阀一13，利用量筒15测量排水体积，即为溶解气体体积，结合注油量计算此温度压力下的溶解度。测量完成后改变试验温度、压力进行下一组实验。
综上，通过多孔微通道分布式注气与转动溶气制备溶气原油，既加快了气液平衡速度，又避免了叶桨搅拌的剪切作用对溶气原油的破坏，手动计量泵与活塞可实现压力的调控与单相溶气原油的制备，利用活塞筒自排水法测量不同实验温度、压力下的气体溶解度，装置具有一体化集成性、简易性、灵活性、测量精确、具有广泛的适用性。