一種含氣稠油含氣率的測量方法及測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種含氣稠油含氣率的測量方法及測量系統(tǒng)，包括將一定體積的含氣稠油油樣放入密閉容器內，測得氣體壓力；逐漸加熱，待氣體壓力不再變化時測得氣體壓力與氣體溫度；將油溫與氣溫逐漸冷卻恢復至初始溫度后，測得氣體壓力；根據(jù)三個狀態(tài)下氣體壓力與溫度，計算得到三種狀態(tài)下密閉容器內所含氣體物質的量；進而求得含氣稠油含氣率及穩(wěn)定微氣泡含氣率與相變微氣泡含氣率。其系統(tǒng)包括溫度控制裝置，電源，數(shù)據(jù)采集裝置，設有壓力變送器和溫度傳感器的密封罐。本發(fā)明采用加熱處理使相變微氣泡冷凝從而與穩(wěn)定微氣泡分離的方法，可得到含氣稠油含氣率、穩(wěn)定微氣泡含率與相變微氣泡含率，適用于同時含有穩(wěn)定氣體與相變氣體的液體含氣率測量。
【專利說明】一種含氣稠油含氣率的測量方法及測量系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含氣稠油含氣率測量方法及測量系統(tǒng)，屬于油氣集輸系統(tǒng)的油氣 分離【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 含氣稠油常壓動態(tài)沉降脫水時，油中氣泡浮升導致水滴沉降過程受到干擾，嚴重 降低了脫水效率。氣泡由穩(wěn)定微氣泡與相變微氣泡組成，穩(wěn)定微氣泡主要包括開采中攜帶 的N 2、C02、H2S等無機氣體和c「c4輕組分，在常溫常壓下為氣態(tài)；相變微氣泡則以c 5、c6烴類 為主，在常溫常壓下為液態(tài)，隨溫度升高而相變?yōu)闅鈶B(tài)。由于含氣稠油具有上述含氣特性， 目前國內外均無很好的方法對其含氣率進行準確測量。
[0003] 液相含氣率的測量方法研究主要針對不發(fā)生相變（加熱不發(fā)生蒸發(fā)）的氣體，如 絕緣油中氣體檢測、混相介質中氣相含量檢測、多相流含氣率測試以及溶氣原油溶解度測 量等。絕緣油中溶解氣含量的檢測方法主要有傅里葉變換紅外光譜法（FTIR)、氣相色譜 法（GC)、光聲光譜法（PAS)和氣體傳感器法，氣相色譜法是現(xiàn)行最有效的油中溶解氣體檢 測方法之一。通過建立U型管中純液體壓差與含氣混合液體液位差之間的關系，同時忽略 氣體密度，可以得到氣-水混合物的含氣率。美國專利《Gas content measurement in a sealed container of liquid by degassing》（U.S. Patent 5,220,513.1993-6_15)和 《Gas content measurement》（U.S. Patent 5,426,593.1995-6-20)利用氧氣探針和超聲波 脫氣方法對飲料中的氧氣含量進行了測量，并根據(jù)相同的原理測量了 C02含量?！禝n situ measurement of gas content in formation fluid》（U. S. Patent 4, 370, 886. 1983-2-1) 使地層液體通過膨脹閥進入測試腔，測量閥前后端的溫度和壓力，閥前后端的溫度差異可 指不地層液體含氣量?！禡easurement of gas and water content in oil》（U.S. Patent 5, 351，521. 1994-10-4)根據(jù)油氣水具有不同的介電常數(shù)，通過測量油氣水三相流動中微波 能量衰減確定其介電常數(shù)，從而測得油中的含氣量與含水量。將溶氣原油導入一定體積的 真空容器中，在放氣平衡狀態(tài)時可計算得到甲烷和乙烷的溶解度；采用放壓排水法可實現(xiàn) 甲烷在汽油中高壓溶解度的測量；而采用類似靜態(tài)法的放壓膨脹法，使用帶刻度的活塞式 儲氣罐作為測量器，在儲氣罐中充滿待測油樣，降低壓力使氣體溢出，由兩次刻度變化可計 算溢出氣體體積，從而確定原油中的氣體溶解度。
[0004] 綜上所述，目前這些含氣率的測量方法存在一些局限，僅針對無相變氣體含氣率 的測量，因此對于含有穩(wěn)定微氣泡與相變微氣泡的稠油，無法準確測得其含氣率。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種含氣稠油含氣率的測量方法及測量系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術無法 準確測得含有穩(wěn)定微氣泡與相變微氣泡的稠油之含氣率的不足。
[0006] -種含氣稠油含氣率測量方法，其特征在于包括以下步驟：
[0007] 1)將體積為νΜ1的含氣稠油油樣放入體積一定的密閉容器內，使得密閉容器內的 氣體空間體積為V ;并使初始油溫與氣溫均為?；，測得氣體壓力為P。，此時為初始狀態(tài)；
[0008] 2)逐漸加熱油樣至1\溫度，待密閉容器內氣體壓力不再變化時測得氣體壓力與氣 體溫度分別為Pi和?\，此時為加熱終止狀態(tài)；
[0009] 3)將油溫與氣溫逐漸冷卻恢復至TQ溫度后，測得氣體壓力為Ρ2，此時為冷卻至初 始溫度狀態(tài)；
[0010] 4)上述初始狀態(tài)下的氣體僅為空氣，上述加熱終止狀態(tài)下的氣體為空氣與稠油完 全脫出的氣體（包括稠油中所含的穩(wěn)定微氣泡與稠油的相變微氣泡），上述冷卻至初始溫 度狀態(tài)時的氣體為空氣與穩(wěn)定微氣泡；根據(jù)三個狀態(tài)下氣體壓力與溫度，計算得到三種狀 態(tài)下密閉容器內所含氣體物質的量；
[0011] 5)將加熱終止狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去初始狀態(tài)氣體的物質的量，得到含 氣稠油中氣體總的物質的量（包括稠油中所含的穩(wěn)定微氣泡與稠油的相變微氣泡）；將冷 卻至初始溫度狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去初始狀態(tài)氣體的物質的量，得到含氣稠油中 所含穩(wěn)定微氣泡的物質的量；將加熱終止狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去冷卻至初始溫度 狀態(tài)時所含氣體的物質的量，得到含氣稠油中所含相變微氣泡的物質的量；
[0012] 6)將上述得到的含氣稠油中氣體總的物質的量、含氣稠油中所含穩(wěn)定微氣泡的物 質的量、含氣稠油中所含相變微氣泡的物質的量，轉換成工程標準狀況下氣體體積，然后即 可求得含氣稠油含氣率（總含氣率）及穩(wěn)定微氣泡含氣率與相變微氣泡含氣率。
[0013] 上述步驟4) -6)的計算方法如下：
[0014] 初始狀態(tài)下密閉容器的氣體空間所含氣體為空氣，氣體狀態(tài)方程為：
[0015] P〇V = n〇RT〇
[0016]

【權利要求】
1. 一種含氣稠油含氣率測量方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 將體積為νΜ1的含氣稠油油樣放入體積一定的密閉容器內，使得密閉容器內的氣體 空間體積為V ;并使初始油溫與氣溫均為?；，測得氣體壓力為Ρ。，此時為初始狀態(tài)； 2) 逐漸加熱油樣至!\溫度，待密閉容器內氣體壓力不再變化時測得氣體壓力與氣體溫 度分別為Pi和?\，此時為加熱終止狀態(tài)； 3) 將油溫與氣溫逐漸冷卻恢復至?；溫度后，測得氣體壓力為Ρ2，此時為冷卻至初始溫 度狀態(tài)； 4) 上述初始狀態(tài)下的氣體僅為空氣，上述加熱終止狀態(tài)下的氣體為空氣與稠油完全脫 出的氣體（包括稠油中所含的穩(wěn)定微氣泡與稠油的相變微氣泡），上述冷卻至初始溫度狀 態(tài)時的氣體為空氣與穩(wěn)定微氣泡；根據(jù)三個狀態(tài)下氣體壓力與溫度，計算得到三種狀態(tài)下 密閉容器內所含氣體物質的量； 5) 將加熱終止狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去初始狀態(tài)氣體的物質的量，得到含氣稠 油中氣體總的物質的量（包括稠油中所含的穩(wěn)定微氣泡與稠油的相變微氣泡）；將冷卻至 初始溫度狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去初始狀態(tài)氣體的物質的量，得到含氣稠油中所含 穩(wěn)定微氣泡的物質的量；將加熱終止狀態(tài)時所含氣體的物質的量減去冷卻至初始溫度狀態(tài) 時所含氣體的物質的量，得到含氣稠油中所含相變微氣泡的物質的量； 6) 將上述得到的含氣稠油中氣體總的物質的量、含氣稠油中所含穩(wěn)定微氣泡的物質的 量、含氣稠油中所含相變微氣泡的物質的量，轉換成工程標準狀況下氣體體積，然后即可求 得含氣稠油含氣率（總含氣率）及穩(wěn)定微氣泡含氣率與相變微氣泡含氣率。
2. 如權利要求1所述的含氣稠油含氣率測量方法，其特征在于上述步驟4)-6)的計算 方法如下： 初始狀態(tài)下密閉容器的氣體空間所含氣體為空氣，氣體狀態(tài)方程為：
其中，％為空氣的物質的量，R = 8. 314J/mol · Κ，為氣體常數(shù)； 則加熱終止時氣體狀態(tài)方程為： PJ =
則油樣中氣體總的物質的量η為：
其中，^為加熱終止狀態(tài)時所含氣體的物質的量； 轉化為工程標準狀況（Pa = 101. 325kPa，Ta = 293. 15K)下氣體體積Va為：
油樣體積含氣率β為：
冷卻至初始溫度時，氣體狀態(tài)方程為：
則油樣中穩(wěn)定微氣泡的物質的量η'為：
其中，η2為冷卻至初始溫度狀態(tài)時所含氣體的物質的量； 轉化成工程標準狀況（Pa = 101. 325kPa，Ta = 293. 15Κ)下氣體體積Va'為：
油樣中穩(wěn)定微氣泡體積含率β ^為：
相變微氣泡體積含率為油樣體積含氣率與穩(wěn)定微氣泡體積含率之差，即：
3. -種含氣稠油含氣率測試系統(tǒng)，包括溫度控制裝置，電源（3)，由采集板（4)和數(shù)據(jù) 采集計算機（5)組成的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于還包括設有壓力變送器（12)和兩個溫度 傳感器（13)的密封罐（2)，所述的溫度控制裝置用于使密封罐的溫度保持為設定的溫度， 所述的數(shù)據(jù)采集裝置與電源（3)相連，其中采集板（4)與密封罐的壓力變送器和溫度傳感 器相連，所述的數(shù)據(jù)采集計算機（5)用于通過采集板（4)采集密封罐（2)內的壓力信號與 氣液溫度信號。
4. 如權利要求3所述的含氣稠油含氣率測試系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度控制裝置為 恒溫水浴（1)。
5. 如權利要求3所述的含氣稠油含氣率測試系統(tǒng)，其特征在于所述的密封罐（2)包括 罐體（16)，該罐體（16)中部設有一氣液界面分隔刻度線（11)，便于控制取樣體積，刻度線 以上部分為氣體空間，以下部分為油樣空間；且罐體（16)的入口設有密閉法蘭（9)，該密閉 法蘭（9)安裝有一個壓力變送器（12)和兩個溫度傳感器（13)，一個溫度傳感器（13)的測 溫點位于氣液界面分隔刻度線（11)以上的氣體空間中部，用于測量罐體（16)內氣體溫度， 另一個溫度傳感器（13)的測溫點位于氣液界面分隔刻度線（11)以下油樣空間中間高度位 置，用于測量罐體（16)內液體溫度；所述的壓力變送器（12)用于測量罐體（16)內氣體壓 力。
【文檔編號】G01N5/00GK104155327SQ201410366607
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】羅小明, 何利民, 梁風龍, 呂宇玲, 張偉 申請人:中國石油大學(華東)