测定CO2在原油中的扩散系数的装置的制作方法

本实用新型涉及油气采集工程技术领域，尤其涉及一种测定CO2在原油中的扩散系数的装置。

背景技术：

二氧化碳的大量排放所引发的全球气候变暖的问题日趋严峻。用二氧化碳提高原油采收率，不仅可以达到二氧化碳的埋存效果，而且可以提高油藏原油的采收率，因此二氧化碳提高原油采收率技术被广泛的应用于油田。

目前在采用二氧化碳驱油的过程中，二氧化碳在饱和原油岩心中的质量传递规律对于注入二氧化碳的运移特征的预测显得尤为重要。因此二氧化碳在饱和原油岩心中的扩散系数的测定对于二氧化碳驱油技术的发展具有重要的意义。美国《油气杂志》EOR调查表明，二氧化碳驱已经发展成为除热采外最有效的EOR手段，在美国与加拿大目前二氧化碳混相驱规模较大。目前很多燃煤发电厂、乙烷制乙烯作业项目等会排放大量二氧化碳尾气。按照调研注入每吨二氧化碳可换石油液体0.25～0.45吨计算，利用这批二氧化碳进行提高采收率技术攻关能够增加年产量4～6万吨。目前多采用PVT(Pressure-Volume-Temperature，压力-体积-温度)方法测量二氧化碳在原油中的扩散系数，测量的过程主要在向盛有原油的反应釜中通入二氧化碳气体，通过测量反应釜中的各项反应参数计算得到CO2在原油中的扩散系数。

然而在上述的测量过程中，并未涉及多孔介质对扩散过程的影响，因而上述的测量数据并不能反映真实地层中在多孔介质中CO2与原油的扩散系数以及扩散过程，具有一定的局限性。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种测定CO2在原油中的扩散系数的装置，能够分析CO2在微观孔喉条件下与原油的扩散过程以及确定CO2在原油中的扩散系数。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种测定CO2在原油中的扩散系数的装置，包括：

CO2供应组件，原油供应组件、扩散反应组件和测量组件。

扩散反应组件具有供CO2和原油发生扩散反应的反应室，CO2供应组件和原油供应组件通过多通阀与反应室的反应腔连接，反应腔中设置有至少一个与反应腔连通的盲孔，且反应室具有部分透光的侧壁。

测量组件包括设置在多通阀的管道上的压力检测件，位于反应室的透光侧壁外部的反应记录组件，以及与压力检测件和反应记录组件电性连接的处理装置，压力检测件用于测量反应腔内的反应压力，反应记录组件用于记录反应腔内的CO2的体积变化和原油的体积变化，处理装置用于根据反应压力、CO2的体积和原油的体积确定CO2在原油中的扩散系数。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，扩散反应组件还包括透光的壳体，反应室置于壳体中，以在壳体的内壁和反应室的外壁之间形成环形腔。

CO2供应组件和原油供应组件通过多通阀与反应腔的进料口连接。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，扩散反应组件还包括温度调控件。

温度调控件包括加热罩和用于控制加热罩的加热温度的控温装置，加热罩包围在壳体外围，加热罩与控温装置电性连接。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，扩散反应组件还包括压力调控件。

环形腔包括位于反应室上方的第一环形腔和位于反应室下方的第二环形腔，且第一环形腔和第二环形腔互不连通。

压力调控件包括第一压力泵和第二压力泵，第一压力泵的输出端与第一环形腔连通，用于调节进入第一环形腔的液体的流量，从而调控反应室上方的压力值。

第二压力泵的输出端与第二环形腔连通，用于调节进入第二环形腔的液体的流量，从而调控反应室下方的压力值。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，CO2供应组件包括依次连接的CO2储气瓶、用于提高CO2流通压力的增压泵、用于减少CO2气体含水量的干燥管、用于检测CO2气体流通量的气体流量计和单向阀。

单向阀的流通方向朝向扩散反应组件，且单向阀的输出端与多通阀的其中一个输入端连通。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，原油供应组件包括平流泵和中间容器。

中间容器包括分别设置在中间容器两端的进液口和出液口，以及位于中间容器内部的活塞，活塞将中间容器的内腔分隔为互不连通的第一腔室和第二腔室。

第一腔室和进液口连通，第二腔室和出液口连通。

平流泵的出液口通过进液口与第一腔室连通，第二腔室通过出液口与多通阀的其中另一个输入端连通。

第二腔室用于盛装原油，平流泵用于向第一腔室泵入液体，推动活塞向第二腔室移动，以使第二腔室中的原油通过出液口和多通阀进入反应腔。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，该测定CO2在原油中的扩散系数的装置还包括用于回收原油的废液回收装置，废液回收装置与反应腔的出料口连接。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，废液回收装置和反应腔的出料口之间还连接有调压阀，调压阀用于调整反应腔的出料口的流通压力。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，该测定CO2在原油中的扩散系数的装置还包括光源件，光源件设置在壳体的外部，且光源件的出光方向朝向反应室的反应腔。

在上述的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，可选的是，壳体和反应室之间设置有蓝宝石玻璃片。

本实用新型提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，该装置通过设置扩散反应组件，以供CO2在原油中发生扩散反应，其中扩散反应组件中的反应腔内设置有至少一个盲孔，用于分析微观孔喉条件对CO2在原油中扩散产生的影响，以模拟实际油气储层中CO2的扩散过程。通过在扩散反应组件中设置温度调控件和压力调控件，可以有效且精确的调控反应腔中的反应压力以及反应温度，分析反应压力及反应温度对CO2扩散过程的影响。通过在测量组件中设置压力检测件和反应记录组件，实时获取扩散反应过程中的反应压力、CO2的体积和原油的体积以最终确定CO2在原油中的扩散系数。因此本实用新型能够分析CO2在微观孔喉条件下与原油的扩散过程以及确定CO2在原油中的扩散系数，提高CO2在原油中扩散系数的测定精确性。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的CO2供应组件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的原油供应组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的一种结构的反应室的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的另一种结构的反应室的结构示意图；

附图标记说明：

100-测定CO2在原油中的扩散系数的装置；

10-CO2供应组件；

11-CO2储气瓶；

12-增压泵；

13-干燥管；

14-气体流量计；

15-单向阀；

20-原油供应组件；

21-平流泵；

22-中间容器；

221-活塞；

222-第一腔室；

223-第二腔室；

30-扩散反应组件；

31-反应室；

311-反应腔；

312-盲孔；

32-温度调控件；

321-加热罩；

322-控温装置；

33-压力调控件

331-第一压力泵；

332-第二压力泵；

34-壳体；

341-第一环形腔；

342-第二环形腔；

40-测量组件；

41-压力检测件；

42-反应记录组件；

50-多通阀；

60-废液回收装置；

70-调压阀；

80-光源件；

90-蓝宝石玻璃片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的结构示意图。图2为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的CO2供应组件的结构示意图。图3为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的原油供应组件的结构示意图。图4为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的结构示意图。图5为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的一种结构的反应室的结构示意图。图6为本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置的扩散反应组件的另一种结构的反应室的结构示意图。

参照附图1至附图6所示，本实用新型实施例提供一种测定CO2在原油中的扩散系数的装置100，包括：

CO2供应组件10，原油供应组件20、扩散反应组件30和测量组件40。

扩散反应组件30具有供CO2和原油发生扩散反应的反应室31，CO2供应组件10和原油供应组件20通过多通阀50与反应室31的反应腔311连接，反应腔311中设置有至少一个与反应腔311连通的盲孔312，且反应室31具有部分透光的侧壁。

测量组件40包括设置在多通阀50的管道上的压力检测件41，位于反应室31的透光侧壁外部的反应记录组件42，以及与压力检测件41和反应记录组件42电性连接的处理装置，压力检测件41用于测量反应腔311内的反应压力，反应记录组件42用于记录反应腔311内的CO2的体积变化和原油的体积变化，处理装置用于根据反应压力、CO2的体积和原油的体积确定CO2在原油中的扩散系数。

需要说明的是，本实施例提供的反应室31可以是具有反应腔311的密闭腔室结构，在该反应室31的两端可以设置进料口和出料口，以供CO2和原油进入和流出。其中反应室31的内部可以设置至少一个盲孔312，参照附图5和6所示，该盲孔312可以设置为方形孔、圆形孔或其余形状的盲孔312，并且盲孔312的尺寸在微米级，例如当盲孔312为圆形孔时，圆形孔的直径以及盲孔312的深度可以是几微米至几十微米之间，在实际的使用中，可以根据需要上述的范围内调整盲孔312的形状和具体的尺寸，本实施例对的盲孔312具体形状和尺寸并不加以限制。

进一步地，反应室31的部分侧壁为透光的，可以理解的是该反应室31的部分侧壁由透光材料制成，透光部分和不透光部分一体成型；也可以是反应室31整体由透光材料制成，保证其具有透光的侧壁。供测量组件40中的反应记录组件42可以该反应室31的透光侧壁观察反应室31中的CO2扩散反应过程并记录在扩散反应过程中CO2和原油的体积变化。

其中，该反应记录组件42可以至少包括显微摄像头和与其电性连接的显示器，显微摄像头记录反应室31中的反应过程，并将其通过显示器显示出来以供工作人员查看。其中显微摄像头可以是具有放大倍数的摄像头，其中放大的具体倍数可以根据需要而定，以清楚观察CO2在原油中的扩散气泡以及气泡变化过程为目的。

进一步地，参照附图1所示，CO2供应组件10和原油供应组件20可以通过多通阀50同时与反应室31连通，其中多通阀50可以是供上述三者连接的三通阀，也可以是四通阀、五通阀或六通阀，以供其余部件与反应室31连接，本实施例对多通阀50的具体结构并不加以限制。

进一步地，扩散反应组件30还包括透光的壳体34，反应室31置于壳体34中，以在壳体34的内壁和反应室31的外壁之间形成环形腔。

CO2供应组件10和原油供应组件20通过多通阀50与反应腔311的进料口连接。

需要说明的是，该壳体34可以是透光的树脂、玻璃或其他材质制成，通过在反应室31的外部设置壳体34，以在两者之间形成环形腔，该环形腔可以与压力调控件33和温度调控件32连接，以调节反应室31内的压力和温度，相比于直接将压力调控件33和温度调控件32直接与反应室31连接，本实施例的连接方式在调节温度和压力的过程调节较为缓慢，通过环形腔的压力和温度影响反应室31的温度和压力，以避免反应室31温度和压力骤然变化或频繁变化，影响CO2在原油中的扩散反应。

其中，处理装置可以是计算机，计算机获取上述的测量数据后，通过预设的计算程序确定最终的扩散系数，提高扩散系数的测定效率。

具体的，扩散反应组件30还包括温度调控件32。

温度调控件32包括加热罩321和用于控制加热罩321的加热温度的控温装置322，加热罩321包围在壳体34外围，加热罩321与控温装置322电性连接。

需要说明的是，该加热罩321可以是包裹在壳体34的外部，并暴露出供反应记录组件42观察作用的可透光部分，加热罩321的热量可以透过环形腔作用在反应室31中。

具体的，扩散反应组件30还包括压力调控件33。

环形腔包括位于反应室31上方的第一环形腔341和位于反应室31下方的第二环形腔342，且第一环形腔341和第二环形腔342互不连通。

压力调控件33包括第一压力泵331和第二压力泵332，第一压力泵331的输出端与第一环形腔341连通，用于调节进入第一环形腔341的液体的流量，从而调控反应室31上方的压力值。

第二压力泵332的输出端与第二环形腔342连通，用于调节进入第二环形腔342的液体的流量，从而调控反应室31下方的压力值。

需要说明的是，参照附图5和附图6所示，第一压力泵331和第二压力泵332可以是向第一环形腔341和第二环形腔342泵入液体，以调控反应室31上下两侧的压力值，该液体可以是水、油体或其他可以是传递压力的液体。本实施例分别利用第一压力泵331和第二压力泵332调控反应室31上下两侧的压力值，两处的压力值可以是相同的，也可以不同的，这样的设置可以研究上下两侧压力对CO2在原油中的扩散过程的影响，充分模拟油气储层的真实环境，提高CO2在原油中的扩散系数测定的真实性和准确性。

具体的，参照附图2所示，CO2供应组件10包括依次连接的CO2储气瓶11、用于提高CO2流通压力的增压泵12、用于减少CO2气体含水量的干燥管13、用于检测CO2气体流通量的气体流量计14和单向阀15。

单向阀15的流通方向朝向扩散反应组件30，且单向阀15的输出端与多通阀50的其中一个输入端连通。

具体的，参照附图3所示，原油供应组件20包括平流泵21和中间容器22。

中间容器22包括分别设置在中间容器22两端的进液口和出液口，以及位于中间容器22内部的活塞221，活塞221将中间容器22的内腔分隔为互不连通的第一腔室222和第二腔室223。

第一腔室222和进液口连通，第二腔室223和出液口连通。

平流泵21的出液口通过进液口与第一腔室222连通，第二腔室223通过出液口与多通阀50的其中另一个输入端连通。

第二腔室223用于盛装原油，平流泵21用于向第一腔室222泵入液体，推动活塞221向第二腔室223移动，以使第二腔室223中的原油通过出液口和多通阀50进入反应腔311。

进一步地，该测定CO2在原油中的扩散系数的装置100还包括用于回收原油的废液回收装置60，废液回收装置60与反应腔311的出料口连接，经过扩散反应后剩余的原油可以通过出料口进入废液回收装置60。

进一步地，废液回收装置60和反应腔311的出料口之间还连接有调压阀70，调压阀70用于调整反应腔311的出料口的流通压力，从而便于调控反应腔311中的反应压力值，只有当反应腔311中的压力值高于该调压阀70的压力时，原油可由该调压阀70进入废液回收装置60中。

进一步地，该测定CO2在原油中的扩散系数的装置100还包括光源件80，光源件80设置在壳体34的外部，且光源件80的出光方向朝向反应室31的反应腔311，以保证反应记录组件42能够清晰记录反应室31中的反应过程。

进一步地，壳体34和反应室31之间设置有蓝宝石玻璃片90，蓝宝石玻璃片90的硬度较高且耐磨性较高，可以有效防止反应室31的外壁面在使用过程中被划伤或损坏。

本实用新型实施例提供的测定CO2在原油中的扩散系数的装置，该装置通过设置扩散反应组件，以供CO2在原油中发生扩散反应，其中扩散反应组件中的反应腔内设置有至少一个盲孔，用于分析微观孔喉条件对CO2在原油中扩散产生的影响，以模拟实际油气储层中CO2的扩散过程。通过在扩散反应组件中设置温度调控件和压力调控件，可以有效且精确的调控反应腔中的反应压力以及反应温度，分析反应压力及反应温度对CO2扩散过程的影响。通过在测量组件中设置压力检测件和反应记录组件，实时获取扩散反应过程中的反应压力、CO2的体积和原油的体积以最终确定CO2在原油中的扩散系数。因此本实用新型实施例能够分析CO2在微观孔喉条件下与原油的扩散过程以及确定CO2在原油中的扩散系数，提高CO2在原油中扩散系数的测定精确性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。