一種應用ct測量油氣最小混相壓力的裝置與方法
【專利摘要】一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置與方法，屬于石油開采工程【技術領域】。該裝置包括CT掃描系統和油氣混相系統：CT掃描系統包括通用型X射線CT掃描裝置與數據處理計算機；油氣混相系統包括高壓容器、注氣泵、氣瓶、控溫裝置、真空泵、壓力傳感器和溫度傳感器，高壓容器放置于CT掃描裝置內部，高壓容器的入口通過注氣泵與氣瓶相連，出口連接真空泵和排氣針閥。測定時，首先利用CT掃描獲得不同注氣壓力下油氣混合物的CT圖像，通過處理后分別得到油相和氣相隨壓力變化的密度值，確定油與氣密度差值曲線與壓力軸的交點，得到油氣的最小混相壓力。該方法為輕質烴和CO2三次采油的地下多相多組分運移規律分析提供基礎物性數據。
【專利說明】一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置和方法，屬于石油開采工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在一定溫度下注入流體(通常為輕質烴類或N2、CO2等)和給定的油系統間達到混相狀態所需要的最低壓力稱為最小混相壓力(Minimum Miscibility Pressure, MMP),是確定油與排驅氣體能否達到完全混相的一個非常重要的物理量，對于注氣提高原油采收率、混相非混相驅替評估、采油的經濟性設計以及有效埋存溫室氣體等工程研究具有重要指導意義。
[0003]MMP的實驗測量方法主要包括細管法、升泡儀法、界面張力消失法等。細管法是最早也是工程中應用最多的實驗確定方法，該方法已發展為工程中的標準方法，但是其測量過程復雜，耗時長，經濟性差，且對于混相的判斷標準不統一；升泡儀法裝置簡單、經濟性好，且更快捷，但是該方法以氣泡形態的改變作為MMP的非量化判據，誤差較大、缺乏定量信息，在混相的解釋上有一定的主觀性，使得實驗結果存在不確定性；近年新發展起來的界面張力消失法利用油氣混相時界面張力消失為零的特征，通過測量油氣的界面張力隨壓力變化曲線來判斷最小混相壓力點，該方法僅關注于界面張力這一單一物理量，并且需要大量標準復雜氣液系統的檢驗，仍存在一定的局限性。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服上述現有技術中存在的問題，開發一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置和方法。
[0005]該方法首先將高壓容器控制為恒溫，利用CT掃描成像技術獲得不同注氣壓力下高壓容器內油與氣混合物的CT圖像，處理后得到成像視野內氣液兩相中油相和氣相在一定溫度下隨壓力變化的密度值，然后擬合出隨壓力變化油與氣密度差值與壓力的指數關系曲線，通過確定該曲線與壓力軸的交點得到油氣兩相發生混相時氣液兩相中密度相等的最小壓力點，該點對應的壓力即為油氣的最小混相壓力。該方法可確定不同溫度下油氣在PVT系統和多孔介質內的最小混相壓力，增進對油氣的氣液兩相平衡規律的認識，為輕質烴和CO2三次采油的地下多相多組分運移規律分析提供基礎物性數據。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置，包括CT掃描系統和油氣混相系統。CT掃描系統包括通用型X射線CT掃描裝置與數據處理計算機；油氣混相系統包括高壓容器、注氣泵、氣瓶、控溫裝置、真空泵、壓力傳感器和溫度傳感器，其中高壓容器放置于CT掃描裝置內部，高壓容器的入口通過注氣泵與氣瓶相連，出口連接真空泵和排氣針閥；高壓容器用溫控裝置來控制溫度，采用精密壓力傳感器測量高壓容器內的壓力，采用精密溫度傳感器測量高壓容器內溫度。[0008]應用上述裝置測量油氣最小混相壓力的方法包括以下步驟:
[0009](I)向高壓容器內裝入一定量的待測油樣，再將高壓容器放入CT掃描裝置內部。
[0010](2)連接好管路，打開第二針閥、第三針閥，開啟真空泵，抽真空30分鐘后停止，關閉第二針閥、第三針閥，開啟控溫裝置對高壓容器進行控溫。
[0011](3)打開氣瓶和第一針閥，向注入泵中充入氣體后，關閉第一針閥。
[0012](4)打開第二針閥，利用注入泵向高壓容器內充入工作氣體，同時利用注入泵調節高壓容器內油氣系統壓力至0.1MPa，并保持恒壓直至油氣系統穩定，然后關閉第二針閥；利用溫度傳感器記錄溫度，利用壓力傳感器記錄壓力，利用CT掃描裝置對油氣系統穩定后高壓容器內部兩相分布進行可視化掃描。利用數據采集處理計算機得到油氣兩相密度分布的CT圖像；
[0013](5)打開第二針閥，利用注入泵升高高壓容器內油氣系統壓力，壓力間隔IMPa，在壓力接近最小混相壓力時減小提升的壓力間隔，直到油氣界面消失。在每一個壓力下，都按步驟4掃描獲得高壓容器內油氣兩相密度分布的CT圖像，得到一系列壓力下的油氣兩相密度分布的CT圖像。
[0014](6)數據處理，對所得同一溫度、一系列壓力下的油氣兩相密度分布的CT圖像的進行分析處理，擬合得到油氣兩相密度差值與壓力的指數關系曲線，進一步計算得到油氣最小混相壓力；
[0015](7)改變溫度，重復步驟(1)-(6)，得到不同溫度下油氣最小混相壓力。
[0016]本發明的有益效果是:上述技術方案利用CT掃描成像技術可直觀、無損傷的測定油氣最小混相壓力，具有可操作性可重復性測定等優點，并實現油氣體系混溶過程的動態可視化及量化分析，揭示溫度對油氣體系最小混相壓力的影響。CT掃描成像技術作為一種強力的非侵入測試技術，通過不同密度物質對X射線吸收與透過率不同可以獲得油氣兩相密度的CT圖像，實現油氣最小混相壓力的測定，同時實現油氣相互溶解物質傳遞過程的可視化，揭示油氣相平衡規律。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置結構示意圖。
[0018]圖2是CO2與正癸烷系統在37.8°C時油氣密度差隨壓力的變化曲線。
[0019]圖中:1CT掃描裝置；2高壓容器；3注入泵；4氣瓶；5控溫裝置；6數據采集處理計算機；7真空泵；8a第一針閥；8b第二針閥；8c第三針閥；8d排氣針閥；9壓力傳感器；10溫度傳感器；
[0020]R2表不擬合曲線的相關系數；最小混相壓力為7.82MPa。
【具體實施方式】
[0021 ] 以下結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的【具體實施方式】。
[0022]實施例是在37.8°C時，對CO2與正癸烷系統進行的最小混相壓力實驗。按圖1裝置系統圖所示連接好系統試壓后，在高壓容器2內裝入一定量的正癸烷，再將高壓容器2放入CT掃描裝置I內部。
[0023]再次連接好管路，打開第二針閥Sb、第三針閥Sc，開啟真空泵7，抽真空30分鐘后停止，關閉第二針閥Sb、第三針閥Sc，開啟控溫裝置5設定溫度對高壓容器進行控溫。打開氣瓶4和第一針閥8a,向注入泵3中充入一定量氣體,然后關閉第一針閥8a。
[0024]打開第二針閥8b，利用注入泵3向高壓容器2內充入工作氣體，同時利用注入泵調節高壓容器內油氣系統壓力至0.1MPa，并保持恒壓直至油氣系統穩定，然后關閉第二針閥；利用溫度傳感器10記錄溫度，利用壓力傳感器9記錄壓力，利用CT掃描裝置I對油氣系統穩定后高壓容器2內部兩相分布進行可視化掃描。利用數據采集處理計算機6得到油氣系統穩定后油氣兩相密度分布的CT圖像。打開第二針閥Sb，利用注入泵3升高高壓容器2內油氣系統壓力，壓力間隔IMPa，在壓力接近最小混相壓力時減小升高的壓力間隔，直到氣與油界面消失。在每一個壓力下，都按上述步驟掃描得到高壓容器2內油氣兩相密度分布的CT圖像，得到一系列壓力下的油氣兩相密度分布的CT圖像。
[0025]按上述步驟得到不同壓力下油氣兩相密度值，如表1所示。在圖2中，對數據點進行擬合，得到油氣兩相密度差值與壓力的指數關系曲線，該曲線與壓力軸的交點對應壓力值，即為CO2與正癸烷在37.8°C時的最小混相壓力。
[0026]表1CO2/正癸烷體系液相體積、兩相密度以及密度差
【權利要求】
1.一種應用CT測量油氣最小混相壓力的裝置，該裝置包括CT掃描系統和油氣混相系統，CT掃描系統包括通用型X射線CT掃描裝置(I)與數據處理計算機(6);其特征在于:油氣混相系統包括高壓容器(2)、注氣泵(3)、氣瓶(4)、控溫裝置(5)、真空泵(7)、壓力傳感器(9 )和溫度傳感器(10 )，其中高壓容器(2 )放置于CT掃描裝置(I)內部，高壓容器(2 )的入口通過注氣泵(3)與氣瓶(4)相連，出口連接真空泵(7)和排氣針閥(8d);高壓容器用溫控裝置(5 )來控制溫度，采用精密壓力傳感器(9 )測量高壓容器內的壓力，采用精密溫度傳感器(10 )測量高壓容器內的溫度。
2.應用權利要求1所述的裝置測量油氣最小混相壓力的方法，其特征包括以下步驟: O向高壓容器(2)內裝入待測油樣，再將高壓容器(2)放入CT掃描裝置(I)內部； 2)連接好管路，打開第二針閥(Sb)、第三針閥(Sc)，開啟真空泵(7)，抽真空30分鐘后停止，關閉第二針閥(Sb)、第三針閥(Sc)，開啟控溫裝置(5)對高壓容器(2)進行控溫； 3)打開氣瓶(4)和第一針閥(8a)，向注入泵(3)中充入氣體后，關閉第一針閥(8a)； 4)打開第二針閥(8b)，利用注入泵(3)向高壓容器(2)內充入工作氣體，同時利用注入泵調節高壓容器內油氣系統壓力至0.1MPa,并保持恒壓直至油氣系統穩定，然后關閉第二針閥(8b);利用溫度傳感器(10)記錄溫度，利用壓力傳感器(9)記錄壓力，利用CT掃描裝置(I)對油氣系統穩定后高壓容器(2)內部兩相分布進行可視化掃描，利用數據采集處理計算機(6)得到油氣兩相密度分布的CT圖像； 5)打開第二針閥(Sb)，利用注入泵(3)升高高壓容器(2)內油氣系統壓力，壓力間隔IMPa，在壓力接近最小混相壓力時減小提升的壓力間隔，直到油氣界面消失；在每一個壓力下，都按步驟4)掃描獲得高壓容器(2)內油氣兩相密度分布的CT圖像，得到一系列壓力下的油氣兩相密度分布的CT圖像； 6)對所得同一溫度、一系列壓力下的油氣兩相密度分布的CT圖像的進行分析處理，擬合得到油氣兩相密度差值與壓力的指數關系曲線，進一步計算得到油氣最小混相壓力； 7)改變溫度，重復上述步驟，得到不同溫度下油氣最小混相壓力。
【文檔編號】G01L11/00GK103900755SQ201410098384
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】劉瑜, 湯凌越, 宋永臣, 蔣蘭蘭, 趙越超, 趙佳飛, 周欣歡, 武博浩 申請人:大連理工大學
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