CN113504101A - 一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器及配样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，包括加热套、带磁力搅拌的高压腔、外部气瓶、中间容器和高压气体泵，高压腔的内部从上至下依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室上设置有样品输入和转出用的管道，第三腔室通过中间容器与高压气体泵连通；加热套包裹在第一腔室的外周，第一腔室的内部安置有一个磁力搅拌器，磁力搅拌器的下方设置有一个驱动用的气动马达；利用该配样器经过油气的注入、油气的加热加压作业、油气的搅拌混合和配样的转出四个步骤完成脱气油和伴生气的配样。本发明结构设计新颖，配样过程无需摇摆筒体，占地面积小，采用气动马达，缩小加热套的长度，节约电能，且使用方便快捷。

Description

一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器及配样方法

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，尤其涉及一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器及配样方法。

背景技术

油气藏开发之前需要做大量的前期研究和准备工作，其中掌握油气流体基础相态性质非常重要，流体相态性质分析首先需要有代表性的油气样品。油气储层均具有一定的温度和压力，特别是随着勘探开发技术的进步，大量高温、高压油气藏被发现，此时采用井底保压取样不仅费用高，并且针对于高压油气藏，现有保压取样装置难以适用。因此目前油气流体样品的获得主要从现场取得脱气原油和伴生气，在实验室根据现场生产数据来进一步配制，这就需要配样器来完成此项任务。现在实验室大多使用的配样器基本均采用摇摆搅拌方式，一方面占用空间较大，另一方面，一直摇摆存在安全隐患；此外，现有配样器均采用整体加热保温方式，配样过程给液压油和配样用油气流体一起加热，液压油会耗费大量热量；第三，配样过程中无法预知配样器中将油气样品和液压油分开的可移动活塞的位置，当移动活塞端面与配样器上、下密封盖或密封活塞端面接触时，接触面上油膜的存在使得两者在高压条件下很难再次分开，影响了后续操作。因此，有必要研发更加合适的高温高压油气流体配样器，以解决上述技术难题，这对高温、高压油气藏的开发具有重要支撑作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，该装置原理可靠、简单适用、能耗低、占用空间小、耐高温高压，可准确配制真实储层条件下的油气样品，具有广阔的市场应用前景。

本发明采用如下技术方案：

本发明一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，包括加热套、带磁力搅拌的高压腔、外部气瓶、中间容器和高压气体泵，所述高压腔的内部设置有三个腔室，从上至下依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室上设置有样品输入和配样结束转出用的管道，所述第三腔室通过管道与所述中间容器的顶部连通，所述中间容器的底部通过管道与所述高压气体泵连通；所述加热套包裹在所述第一腔室的外周，所述第一腔室的内部安置有一个磁力搅拌器，所述磁力搅拌器的下方设置有一个气动马达，所述气动马达通过管道与所述外部气瓶连通，所述气动马达与所述磁力搅拌器连接，所述气动马达位于所述第二腔室内。

进一步的，所述高压腔通过上筒体、上筒体密封盖、下筒体密封盖和下筒体相互密闭连接组成，所述上筒体和下筒体的连接端均设置有固定法兰，上下所述固定法兰对齐后通过螺栓组件旋紧定位，所述上筒体密封盖连接在所述上筒体的顶部，所述下筒体密封盖连接在所述下筒体的底部；所述上筒体密封盖与样品输入和配样结束转出用的管道连通，所述下筒体密封盖通过管道与所述中间容器连通；所述上筒体的内腔中设置有上筒体活塞，所述下筒体的内腔中设置有下筒体活塞，所述上筒体活塞、下筒体活塞的相对面之间形成的第二腔室内设置有内腔连接杆，所述上筒体、下筒体的内腔通过上筒体活塞、下筒体活塞分隔分别形成第一腔室、所述第三腔室。

进一步的，所述磁力搅拌器安置在所述上筒体活塞的上表面内部，所述气动马达安置在所述上筒体活塞的下表面上，所述磁力搅拌器包括搅拌扇和多个磁力搅拌子，所述搅拌扇连接在所述气动马达的旋转轴上，所述磁力搅拌子位于所述第一腔室内；所述气动马达带动所述搅拌扇旋转，所述搅拌扇上的磁力叶片驱动所述磁力搅拌子运动。

进一步的，所述上筒体的顶板和上筒体密封盖的中心设置与管道连接用的通孔，所述下筒体的底板和下筒体密封盖的中心设置与管道连接用的通孔，所述通孔上安装有快接头。

进一步的，还包括多个控制流量的二通阀门，与所述上筒体密封盖连接的管道上设置有第四二通阀门，所述气动马达与所述外部气瓶之间的管道上设置有第一二通阀门，所述下筒体密封盖与所述中间容器之间的管道上设置有第二二通阀门，所述中间容器与所述高压气体泵之间的管道上设置有第三二通阀门。

进一步的，所述高压腔的外部设置有限位组件，所述限位组件包括圆盘绕线柱和两段钢丝绳，所述圆盘绕线柱通过单位干连接在所述下筒体的外壁上，两段所述钢丝绳的一端差绕在所述圆盘绕线柱上，另一端分别连接在所述上筒体活塞的底面、下筒体活塞的顶面上；两段所述钢丝绳在所述圆盘绕线柱上的缠绕方向相反，一根钢丝绳拉伸时，另一根钢丝绳处于收缩状态。

进一步的，所述高压腔的底部设置有配样器底座，所述下筒体的底部嵌入连接在所述配样器底座内。

进一步的，所述配样器底座的底部设置有多个便于移动的万向轮。

一种利用如上所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器配制高温高压油气流体的方法，包括以下步骤：

步骤一、油气的注入，打开第四二通阀门，通过上筒体密封盖顶部连接的管道往第一腔室中注入适量脱气油和伴生气；

步骤二、油气的加热加压作业，所述高压气体泵工作启动，将所述中间容器中的液压油泵入到所述第三腔室中，并通过下筒体活塞、内腔连接杆向上推动下筒体活塞让第一腔室中的压力达到配样所需压力，高压气体泵停止工作；然后，开启加热套加热第一腔室内的油气，设定温度为储层温度；

步骤三、油气的搅拌混合，打开气瓶和第一二通阀门，同时开启气动马达，气动马达带动第一腔室中磁力搅拌器转动，促使脱气油和伴生气充分混合成单相，当第一腔室内的温度、压力稳定后，配样完成；

步骤四、配样的转出，脱气油和伴生气混合形成配制好的流体后，缓慢打开顶部的第四二通阀门，高压气体泵再次开启工作，将中间容器中的液压油泵入到第三腔室中，并通过下筒体活塞、内腔连接杆向上推动下筒体活塞上移，采用恒压模式将配制好的流体通过顶部管道转出至实验用仪器中；当流体转出过程如果发现圆盘绕线柱上的钢丝绳完全拉开，说明上筒体活塞已经快与上筒体密封盖接触，停止进一步往下筒体中注入液压油，转样完毕。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明公开了一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，包括加热套、带磁力搅拌的高压腔、外部气瓶、中间容器和高压气体泵，高压腔的内部从上至下依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，第一腔室上设置有样品输入和转出用的管道，第三腔室通过中间容器与高压气体泵连通；加热套包裹在第一腔室的外周，第一腔室的内部安置有一个磁力搅拌器，磁力搅拌器的下方设置有一个气动马达；该高压腔通过上筒体、上筒体密封盖、下筒体密封盖和下筒体相互密闭连接组成，利用该配样器经过油气的注入、油气的加热加压作业、油气的搅拌混合和配样的转出四个步骤完成脱气油和伴生气的配样。

首先，本发明只有装有油气样品的上筒体有加热装置，盛有液压油的下筒体不加热，同时搅拌采用气动马达，不再消耗电能，这大大减小了耗电量；

其次，本发明中磁力搅拌采用气动马达带动，避免了常见的用电磁力搅拌在高温、超高温下失效的现象；

再有，本发明限位组件的设计，能有效控制配样器中移动活塞不与两端封盖或密封活塞接触，保证了活塞能够随时被自由推动。

总的来说，本发明结构设计新颖，原理可靠，配样过程无需摇摆筒体，占地面积小，采用气动马达，缩小加热套的长度，提升配件的使用率，节约电能，且使用方便快捷，避免了电磁力搅拌在高温、超高温下失效的现象。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1、本发明磁力搅拌高温高压油气流体配样器结构示意图；

附图标记说明：1、加热套；2、上筒体；3、磁力搅拌器；4、气动马达；5、上筒体密封盖；6、下筒体密封盖；7、上筒体活塞；8、下筒体活塞；9、圆盘绕线柱；10、内腔连杆装置；11、气瓶；12、中间容器；13、驱替泵；14、下筒体；15、配样器底座；16、固定法兰；17、第一二通阀门；18、第二二通阀门；19、第三二通阀门；20、第四二通阀门；

21、第一腔室；22、第二腔室；23、第三腔室。

具体实施方式

如图1所示，一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，包括加热套1、带磁力搅拌的高压腔、外部气瓶11、中间容器12和高压气体泵13，所述高压腔的内部设置有三个腔室，从上至下依次为第一腔室21、第二腔室22和第三腔室23，所述第一腔室21上设置有样品输入和配样结束转出用的管道，所述第三腔室23通过管道与所述中间容器12的顶部连通，所述中间容器12的底部通过管道与所述高压气体泵13连通；所述加热套1包裹在所述第一腔室21的外周，所述第一腔室21的内部安置有一个磁力搅拌器3，所述磁力搅拌器3的下方设置有一个气动马达4，所述气动马达4通过管道与所述外部气瓶11连通，所述气动马达4与所述磁力搅拌器3连接，所述气动马达4位于所述第二腔室22内。

具体的，所述高压腔通过上筒体2、上筒体密封盖5、下筒体密封盖6和下筒体14相互密闭连接组成，所述上筒体2和下筒体14的连接端均设置有固定法兰16，上下所述固定法兰16对齐后通过螺栓组件旋紧定位，所述上筒体密封盖5连接在所述上筒体2的顶部，所述下筒体密封盖6连接在所述下筒体14的底部；所述上筒体密封盖5与样品输入和配样结束转出用的管道连通，所述下筒体密封盖6通过管道与所述中间容器12连通；所述上筒体2的内腔中设置有上筒体活塞7，所述下筒体14的内腔中设置有下筒体活塞8，所述上筒体活塞7、下筒体活塞8的相对面之间形成的第二腔室22内设置有内腔连接杆10，所述上筒体2、下筒体14的内腔通过上筒体活塞7、下筒体活塞8分隔分别形成第一腔室21、所述第三腔室23。此外，还包括多个控制流量的二通阀门，与所述上筒体密封盖5连接的管道上设置有第四二通阀门20，所述气动马达4与所述外部气瓶11之间的管道上设置有第一二通阀门17，所述下筒体密封盖6与所述中间容器12之间的管道上设置有第二二通阀门18，所述中间容器12与所述高压气体泵13之间的管道上设置有第三二通阀门19。多个阀门的设置，若采用电磁阀，结合PLC控制器便于实现整体设备的自动化操作，进一步的简化流程，降低实验人员的劳动强度。

所述磁力搅拌器3安置在所述上筒体活塞7的上表面内部，所述气动马达4通过螺钉安装在所述上筒体活塞7的下表面上，所述磁力搅拌器3包括搅拌扇和多个磁力搅拌子，所述搅拌扇连接在所述气动马达4的旋转轴上，所述磁力搅拌子位于所述第一腔室21内；所述气动马达4带动所述搅拌扇旋转，所述搅拌扇上的磁力叶片驱动所述磁力搅拌子运动。具体的，气动马达是把压缩空气的压力能转换成旋转的机械能的装置，属于一个常规的标准部件，本实施例中气瓶11与气动马达4连通作为其旋转工作的驱动力；所述搅拌扇类似于风扇结构，属于常规制件，该实施例中的搅拌扇的磁力叶片选用带磁性的材料制作而成，可以根据配样器的内腔进行定制。工作时，气动马达4带动搅拌扇旋转，磁力叶片通过磁力驱动多个磁力搅拌子运动，促使脱气油和伴生气充分混合成单相，有效的提高了混合效率。

所述上筒体2的顶板和上筒体密封盖5的中心设置与管道连接用的通孔，所述下筒体14的底板和下筒体密封盖6的中心设置与管道连接用的通孔，所述通孔上安装有快接头，便于管道的快速安装。

所述高压腔的外部设置有限位组件，所述限位组件包括圆盘绕线柱9和两段钢丝绳，所述圆盘绕线柱9通过单位干连接在所述下筒体14的外壁上，两段所述钢丝绳的一端差绕在所述圆盘绕线柱9上，另一端分别连接在所述上筒体活塞7的底面、下筒体活塞8的顶面上；两段所述钢丝绳在所述圆盘绕线柱9上的缠绕方向相反，一根钢丝绳拉伸时，另一根钢丝绳处于收缩状态。该限位组件的设计将内部上筒体活塞7的移动位置可视化，便于实验人员的操作控制。

具体的，所述高压腔的底部设置有配样器底座15，所述下筒体14的底部嵌入连接在所述配样器底座15内。所述配样器底座15的底部设置有四个便于移动的万向轮，该万向轮的设计可以实现整体设备的转移、搬运。

一种利用如上所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器配制高温高压油气流体的方法，包括以下步骤：

步骤一、油气的注入，打开第四二通阀门20，通过上筒体密封盖5顶部连接的管道往第一腔室21中注入适量脱气油和伴生气；

步骤二、油气的加热加压作业，所述高压气体泵13工作启动，将所述中间容器12中的液压油泵入到所述第三腔室23中，并通过下筒体活塞8、内腔连接杆10向上推动下筒体活塞7让第一腔室21中的压力达到配样所需压力，高压气体泵13停止工作；然后，开启加热套1加热第一腔室21内的油气，设定温度为储层温度；

步骤三、油气的搅拌混合，打开气瓶11和第一二通阀门17，同时开启气动马达4，气动马达4带动第一腔室21中磁力搅拌器3转动，促使脱气油和伴生气充分混合成单相，当第一腔室21内的温度、压力稳定后，配样完成；

步骤四、配样的转出，脱气油和伴生气混合形成配制好的流体后，缓慢打开顶部的第四二通阀门20，高压气体泵13再次开启工作，将中间容器12中的液压油泵入到第三腔室23中，并通过下筒体活塞8、内腔连接杆10向上推动下筒体活塞7上移，采用恒压模式将配制好的流体通过顶部管道转出至实验用仪器中；当流体转出过程如果发现圆盘绕线柱9上的钢丝绳完全拉开，说明上筒体活塞7已经快与上筒体密封盖5接触，停止进一步往下筒体中注入液压油，转样完毕。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：包括加热套、带磁力搅拌的高压腔、外部气瓶、中间容器和高压气体泵，所述高压腔的内部设置有三个腔室，从上至下依次为第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室上设置有样品输入和配样结束转出用的管道，所述第三腔室通过管道与所述中间容器的顶部连通，所述中间容器的底部通过管道与所述高压气体泵连通；所述加热套包裹在所述第一腔室的外周，所述第一腔室的内部安置有一个磁力搅拌器，所述磁力搅拌器的下方设置有一个气动马达，所述气动马达通过管道与所述外部气瓶连通，所述气动马达与所述磁力搅拌器连接，所述气动马达位于所述第二腔室内。

2.根据权利要求1所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：所述高压腔通过上筒体、上筒体密封盖、下筒体密封盖和下筒体相互密闭连接组成，所述上筒体和下筒体的连接端均设置有固定法兰，上下所述固定法兰对齐后通过螺栓组件旋紧定位，所述上筒体密封盖连接在所述上筒体的顶部，所述下筒体密封盖连接在所述下筒体的底部；所述上筒体密封盖与样品输入和配样结束转出用的管道连通，所述下筒体密封盖通过管道与所述中间容器连通；

所述上筒体的内腔中设置有上筒体活塞，所述下筒体的内腔中设置有下筒体活塞，所述上筒体活塞、下筒体活塞的相对面之间形成的第二腔室内设置有内腔连接杆，所述上筒体、下筒体的内腔通过上筒体活塞、下筒体活塞分隔分别形成第一腔室、所述第三腔室。

3.根据权利要求2所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：。所述磁力搅拌器安置在所述上筒体活塞的上表面内部，所述气动马达安置在所述上筒体活塞的下表面上；所述磁力搅拌器包括搅拌扇和多个磁力搅拌子，所述搅拌扇连接在所述气动马达的旋转轴上，所述磁力搅拌子位于所述第一腔室内；所述气动马达带动所述搅拌扇旋转，所述搅拌扇上的磁力叶片驱动所述磁力搅拌子运动。

4.根据权利要求2所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：所述上筒体的顶板和上筒体密封盖的中心设置与管道连接用的通孔，所述下筒体的底板和下筒体密封盖的中心设置与管道连接用的通孔，所述通孔上安装有快接头。

5.根据权利要求2所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：还包括多个控制流量的二通阀门，与所述上筒体密封盖连接的管道上设置有第四二通阀门，所述气动马达与所述外部气瓶之间的管道上设置有第一二通阀门，所述下筒体密封盖与所述中间容器之间的管道上设置有第二二通阀门，所述中间容器与所述高压气体泵之间的管道上设置有第三二通阀门。

6.根据权利要求2所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：所述高压腔的外部设置有限位组件，所述限位组件包括圆盘绕线柱和两段钢丝绳，所述圆盘绕线柱通过单位干连接在所述下筒体的外壁上，两段所述钢丝绳的一端差绕在所述圆盘绕线柱上，另一端分别连接在所述上筒体活塞的底面、下筒体活塞的顶面上；两段所述钢丝绳在所述圆盘绕线柱上的缠绕方向相反，一根钢丝绳拉伸时，另一根钢丝绳处于收缩状态。

7.根据权利要求2所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：所述高压腔的底部设置有配样器底座，所述下筒体的底部嵌入连接在所述配样器底座内。

8.根据权利要求7所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器，其特征在于：所述配样器底座的底部设置有多个便于移动的万向轮。

9.一种利用如权利要求1-8任意一项所述的磁力搅拌高温高压油气流体配样器配制高温高压油气流体的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、油气的注入，打开第四二通阀门，通过上筒体密封盖顶部连接的管道往第一腔室中注入适量脱气油和伴生气；

步骤二、油气的加热加压作业，所述高压气体泵工作启动，将所述中间容器中的液压油泵入到所述第三腔室中，并通过下筒体活塞、内腔连接杆向上推动下筒体活塞让第一腔室中的压力达到配样所需压力，高压气体泵停止工作；然后，开启加热套加热第一腔室内的油气，设定温度为储层温度；

步骤三、油气的搅拌混合，打开气瓶和第一二通阀门，同时开启气动马达，气动马达带动第一腔室中磁力搅拌器转动，促使脱气油和伴生气充分混合成单相，当第一腔室内的温度、压力稳定后，配样完成；

步骤四、配样的转出，脱气油和伴生气混合形成配制好的流体后，缓慢打开顶部的第四二通阀门，高压气体泵再次开启工作，将中间容器中的液压油泵入到第三腔室中，并通过下筒体活塞、内腔连接杆向上推动下筒体活塞上移，采用恒压模式将配制好的流体通过顶部管道转出至实验用仪器中；当流体转出过程如果发现圆盘绕线柱上的钢丝绳完全拉开，说明上筒体活塞已经快与上筒体密封盖接触，停止进一步往下筒体中注入液压油，转样完毕。

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