超低速驱替实验中测量混合流体含油量的装置及方法与流程

本发明涉及油气测量，具体地涉及一种超低速驱替实验中测量混合流体含油量的装置，以及一种测量混合流体的含油量的方法。

背景技术：

1、室内实验是研究油水流动、指导油气藏开发的重要技术手段，实验过程中的油水计量是获取实验数据进行分析的基础，目前常用的油水计量方式包括：

2、其一，量筒测量方法。其是针对于常压下高渗岩心的驱替实验。由于该类驱替实验的采出油量较大，因而可以使用量筒接收油水两相流体，直接读取油层的体积。其二、萃取后测量方法。将油水两相流体采集进入容量瓶后用萃取剂萃取油相，再通过重量法、红外分光光度发、紫外分光光度法、比色法等方法对油含量进行测量。其三、电导探针测量方法。其是在驱替油水两相流体流经的管道中布置双探针形成回路，利用油水两相电导率的差异，从而通过对探针之间回路电流、电压或阻抗值等输出信号的处理，并结合实验前针对输出信号与截面相分率等参数的标定，从而实现对两相流体中的油含量的识别与测量。其四、粒度仪测量方法。其是将可发射激光的探头插入驱替出两相流体管道中，激光进入光束分裂器分裂，分裂后的激光束经过高速旋转的棱镜聚焦，光束路径与聚焦形成的光“焦点”不断地在中心轴方向以恒定速率回旋，“焦点”射在管道中，激光在颗粒表面发生散射，一定比例散射光会返回进入探头，进行数据处理，由此可对油水分散体系中分散液滴尺寸及数量进行高精度、高灵敏度的实时监测。

3、由于超低速驱替实验中流体流速较慢，一定时间内油含量较少且驱替过程中存在油水交替产出阶段，上述方法由于准确性、实时性、操作性等方面的问题均难以适用于超低速驱替实验。

4、例如，由于油相在玻璃器皿表面的粘附作用，量筒测量与萃取后测量方法均会使超低速驱替实验中的采出油量的测量值存在较大的误差，且难以实现数据实时采集和参数实时计算。电导探针测量方法精度低，由于低速驱替时油量产出较小，该测量方法对油含量变化不能够敏感监测和反应。此外，由于电导探针测量方法与粒度仪测量方法均属于介入式测量，因而会严重干扰流体的流动，从而导致测量结果存在误差。

5、目前，在石油工程室内实验中油水计量仍然以量筒计量为主流，可行、可用、产品化的油水自动计量设备极少。一般油水自动计量设备的基本原理是将油水分离、聚集后分别计量，此类设备和方法要求油水形成一定聚集后方可测量，且对实验和流体具有一定要求，并不适合原油粘度较高、驱替流速较慢、产出油量较少的实验类型。如cn102564520a公开一种油水自动计量装置和方法，方法包括以下步骤：(1)根据实际需要选择一种内径可满足实验精度要求的油水分离装置；(2)油水混和物由油水混和进口管线进入油水分离装置使油水分离；(3)通过电子天平定期测量密封容器内水的重量；(4)进入油水分离装置中的油在水面上累积，调整好摄像机能准确识别图像中的油的边界，进而计算不同时间油和水的体积。此外，发明专利cn111122410a、cn113933478a等均也需待油水聚集分类后方可计量，并不适用于超低速实验油水密集混合产出、单次产油量微小、产出端数据实时、高精度计量的要求

6、鉴于超低速实验中产油量微小的特征，本发明提供一种超低速驱替实验中测量混合流体含油量的装置以及一种测量混合流体的含油量的方法，其摒弃了传统的油水分离处理过程，从而能够直接对岩心的产出端油水进行实时、精准计量，针对各类油品类型、实验方式具有更宽泛的适用性，并针对影响激光折射的细节进行了技术优化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种超低速驱替实验中测量混合流体含油量的装置，其利用了水与油两相液体对激光光线的折射率的不同的原理，从而通过数据单元记录激光在激光接收器上的脱靶时间与通过测量件的混合流体的流量，即可得出混合流体的含油量。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种超低速驱替实验中测量混合流体含油量的装置，包括岩心夹持与驱替机构，

3、主体机构，其包括构造成密封空间的流体动态监视器；

4、设置在所述流体动态监视器内的测量机构，其包括装有标准流体的测量件，以及分设于所述测量件两侧的激光发射器和激光接收器，其中，所述激光接收器能够接收由所述激光发射器发出并被所述标准流体折射的激光，以及

5、数据单元，其分别与所述测量件和所述激光接收器连接，

6、其中，所述测量件能够接收来自所述岩心夹持与驱替机构的混合流体以驱替所述标准流体，

7、所述数据单元能够记录所述激光在所述激光接收器上的脱靶时间和通过所述测量件的所述混合流体的流量，从而得出所述混合流体的含油量。

8、在一个实施例中，所述标准流体是水，所述数据单元构造成能够在所述混合流体中的油通过所述测量件时记录所述激光在所述激光接收器上的脱靶时间。

9、在一个实施例中，所述测量机构还包括沿纵向设置的第一伸缩架，以及设置在所述第一伸缩架的自由端处并与所述测量件连接的铰接件，其中，所述测量件构造成能够围绕所述铰接件转动。

10、在一个实施例中，所述测量件是毛细玻璃管，所述毛细玻璃管的外径与内径的比值小于1.5，并且所述毛细玻璃管的内径不大于所述激光光线的直径。

11、在一个实施例中，所述主体机构构造成具有第一通孔和第二通孔的箱体，所述装置还包括通过第一通孔与所述流体动态监视器连通并用于制造真空环境的泵体，以及通过第二通孔与所述流体动态监视器连通并用于提供恒定气溶胶的雾化器。

12、在一个实施例中，所述装置还包括找平架机构，所述找平架机构包括沿横向设置在所述流体动态监视器内并处于所述第一伸缩架的下方的支撑板、沿纵向延伸穿过所述流体动态监视器并与所述支撑板固定连接的第一找平杆，以及分别设置在所述支撑板与所述激光发射器和激光接收器之间并与所述第一伸缩架平行布置的第二伸缩架和第三伸缩架。

13、在一个实施例中，所述装置还包括设置在所述流体动态监视器外并能够接收来自所述测量件的所述标准流体与所述混合流体的量筒，

14、所述找平架机构还包括设置在所述量筒与所述第一找平杆的下方的夹持台、若干个等距分布在所述夹持台的底部的调平座，以及分别设置在所述夹持台与所述量筒和所述岩心夹持与驱替机构之间的并与所述第一找平杆平行布置的第二找平杆和第三找平杆。

15、根据本发明的第二方面，提供了一种利用如上所述的装置来测量混合流体的含油量的方法，包括如下步骤：

16、s311、通过数据单元记录所述激光在所述接收器上的单次脱靶时间ti；

17、s312、通过数据单元计算在ti时间内通过所述测量件的混合流体的流速qi，

18、s313、根据qoi＝qi·ti得出在单次脱靶时间内通过所述测量件的混合流体的含油量。

19、在一个实施例中，步骤s3包括测量混合流体的累计含油量的子步骤：

20、s321、通过数据单元计算所述岩心夹持与驱替装置产出混合流体的实时流速q＝f(t)和所述混合流体在所述测量件中的脱靶时间集{ti|i＝1,2,3…n},其中t为时间参数，ti为油相流过所造成的单次脱靶时间；

21、s322、设定所述激光接收器的运行时间为0～t，计算获得所述测量件中混合流体流速与时间的变化曲线q＝f(t)；

22、s323、设定在运行时间内，流过混合流体的总体积为q，流过的累计含油量为qo，激光接收靶的单次脱靶时间为ti，期间油含量为qoi；

23、所述测量件内的混合流体的总体积

24、所述混合流体的单次含油量qoi＝qiti；

25、所述混合流体的累计含油量

26、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明是利用了水与油两相液体对激光光线的折射率的不同的原理，从而通过数据单元记录激光在激光接收器上的脱靶时间与通过测量件的混合流体的流量，即可得出混合流体的含油量。本发明能够更容易地适用于流体的体积小、驱替出来的油含量少、黏度大且油的状态较为复杂的超低速驱替实验。此外，相比于电导探针测量方法与粒度仪测量方法来说，本发明的激光在照射或折射的过程中不会干扰流体的流动，从而能够有效地提高本装置对混合流体含油量的测量能力。