一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法，通过基础油压缩机构和原油压缩机构之间通过弹性薄膜‑液体密封机构连通，同时，连通管路中设置可变形、位置可调的弹性薄膜，以分离基础油压缩机构的基础油和原油压缩机构的原油，防止二者掺混，弹性薄膜与基础油充当液体活塞在外力作用下对原油进行压缩；通过设置的测量仪以测量原油的具体体积，实现伸缩性的测试。本发明专利技术能够计算胶凝原油的压缩特性，有效地解决了活塞与压缩舱壁的密封问题以及密封圈因变形对原油压缩特性测量带来的影响，提高测试结果准确性。

Compression test device and method for gelled crude oil based on full sealing method

The invention discloses a compression device and method of testing based on the gelled crude oil seal method, between base oil and crude oil through the compression mechanism compression mechanism with elastic thin film liquid sealing mechanism is connected, at the same time, deformable, position adjustable elastic film is provided with a communicated pipeline, to separate the base oil compression mechanism base oil and crude oil compression mechanism of crude oil, to prevent the two mixing, elastic film and base oil as a liquid piston under the action of external force on the crude oil are compressed; the measuring instrument is provided with a specific volume measurement of crude oil, to achieve scalability test. The invention can calculate the compression properties of gelled crude oil, effectively solves the sealing problem of the piston and the sealing ring and bulkhead compression due to deformation of oil compression characteristics measurement results, improve the accuracy of the test result.

【技术实现步骤摘要】
一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法
本专利技术涉及一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法。
技术介绍
我国所产原油大部分为含蜡粘稠原油和重质高粘原油，管输过程中，难免会发生停输，停输后随着温度降低至一定程度，管线中的原油可能会呈现为具有一定结构强度的胶凝状态，这会给管线的再启动造成一定的困难。其中胶凝原油的压缩性对于管线再启动具有非常重要的影响，研究胶凝原油的压缩性有助于确定管道再启动的压力传播速度、顶挤液清洗原油所需时间，更重要的是能确定管线能否被完全清洗。热油管道停输后，管内油品温降收缩，会产生油蒸汽空间，张国忠教授从质量守恒的原则出发，推导出热油管道停输后初始启动压力波传播速度的计算公式：式中:D为管径，m；E为管道的弹性模量，Pa；e为管道壁厚，m；C为管道敷设约束系数；ρ为热油密度变化的温度系数，kg/(m3·℃)；ΔT为停输过程中的温降，℃；ΔP为初始启动压力，Pa。式(2)表明热油管道停输后初始启动压力波速与热油的弹性系数K、密度ρ、管材的弹性和原油的降温等因素有关。压缩系数F＝1/K，故由上式可知，原油的压缩性很大程度上对压力波的传播速度产生影响。现场管道中，低温原油具有非牛顿流体特性，管内原油经历剪切历史和热历史的交互影响，非牛顿性质发生改变；停输后沿管道轴向不同位置处的胶凝原油所经历的流动剪切时间和热历史不同，将使胶凝原油的性质存在差异，其压缩性也会存在差异。对于一个完整的输油管道，计算启动压力传播时，需要根据油品性质将管道沿轴向微元化，每个微元段的原油性质直接是计算的基础数据，测量每个微元段的原油性质是关键。对于胶凝原油压缩性试验测试方法的研究，目前存在的技术问题：目前为止，针对原油压缩性的实验研究并不多见，在实验中的压缩装置也很少，其中，主要有河北计量研究所提出的原油压缩装置，中国石油大学(北京)所用的高压PVT装置，以及中国石油大学(华东)山东省重点实验室自主研制的原油压缩装置等，上述装置原理基本都是通过给活塞施加一个作用力然后推动活塞来压缩压缩舱中的原油，通过记录活塞的位移，并且根据修正后的计算公式计算出原油的压缩系数。1.上述方法存在一个共同的不足，即活塞和压缩舱壁之间是滑动的，因此在密封性问题上就暴露出不可避免的问题。即使随着科技的发展，密封材料取得很大的发展，通过采用新材料，极大地提高了活塞处的密封性，减小了因密封不严或者密封圈变形带来的误差，但是密封圈的变形对于在原油压缩系数的测量中所带来的误差还是非常大的。2.现有的最新的压缩装置中具有变径结构的压缩室，因考虑变径结构压力的传递问题，在选择合适的坡度前提下，会导致压缩室过长，进而造成活塞压力不易在整个压缩室传递，导致压力衰减现象。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法，本专利技术能够有效地解决胶凝原油压缩特性的测试问题，实现对胶凝原油压缩性的测试过程完全密封，极大地提高了测试结果的准确性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，包括弹性薄膜-液体密封机构、原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构和管路循环系统，其中，所述动力机构为原油压缩机构、基础油压缩机构提供压缩的压力来源，所述管路循环系统包括连接原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构的各个进出口封闭管路；所述基础油压缩机构和原油压缩机构之间通过弹性薄膜-液体密封机构连通，同时，连通管路中设置可变形、位置可调的弹性薄膜，以分离基础油压缩机构的基础油和原油压缩机构的原油，防止二者掺混，弹性薄膜与基础油充当液体活塞在外力作用下对原油进行压缩；通过设置的测量仪确定基础油液位变化，并进而计算获取压缩舱内原油的体积变化量。所述基础油压缩机构包括基础油压缩舱，所述基础油压缩舱上端设置有基础油加注口和气源接口，基础油加注口和气源接口处分别设置有阀门。所述基础油压缩舱沿其中心轴延伸方向为变径结构。所述变径结构的作用是：尽可能减小浮子所处位置处的管径，从而使基础油截面面积减小，相同原油体积变化量下基础油液位变化幅度更为明显，提高体积变化量的测量精度。所述原油压缩机构包括原油压缩舱和设置于其外部的水浴套，所述原油压缩舱内设置有压力传感器和温度传感器，分别采集压力信号以及温度信号传输到信号处理系统，用于计算胶凝原油的压缩特性。所述原油压缩机构内的原油在环形管路循环系统中经历热历史和剪切历史后达到测试温度，将环形管路循环系统处理后的原油置换进入原油压缩舱中，油样按照制定的降温速率静置至形成凝胶结构。进一步的，所述弹性薄膜-液体密封机构包括弹性薄膜控制阀、弹性薄膜、紧固连接卡盘，所述弹性薄膜控制阀用以控制弹性薄膜的初始位，弹性薄膜将原油与基础油分开，防止二者相互掺混，并保证在压缩过程中原油不会进入基础油压缩舱，实现由基础油和弹性薄膜共同组成的弹性薄膜-液体密封，紧固连接卡盘将弹性薄膜固定在原油压缩舱和基础油压缩舱之间，并保证连接处始终处于完全密封状态。所述动力机构包括高压气源和气源控制阀，气源控制阀用于切断或连通气源，高压气源施加的压力通过基础油以及弹性薄膜传递至原油压缩舱。所述气源为惰性气体或者氮气，提供压缩原油的动力，压力的大小通过压缩机进行调节。所述测量装置为激光测微仪，所述激光测微仪设置于基础油压缩舱的上端，所述基础油压缩舱内设置有浮子，激光测微仪与浮子处于同一直线，通过测量浮子的位移信号来计算基础油的体积变形量，以得到原油的体积变形量。基于上述测量装置的测量方法，加注基础油，安装测量装置，调整弹性薄膜的位置；加注原油，使原油在管路循环系统内加热循环，模拟原油在管道中的流动情况，保持原油压缩舱内的原油与环形管道内原油近似的降温速率，并保证原油压缩舱内原油温度不低于原油凝点，直到原油压缩机构的原油被全部替换，模拟真实管道原油停输之后静态温降过程，按制定降温速率降至待测温度；对基础油压缩机构提供动力源，测量体积压缩量和压力变化量。本专利技术的有益效果为：(1)实现了胶凝原油压缩特性测试过程中完全密封；将变径结构位置进行修改，缩短了压缩舱的长度，减小了压力衰减量；有效地解决了活塞与压缩舱壁的密封问题以及密封圈因变形对原油压缩特性测量带来的影响，提高测试结果准确性；(2)本专利技术用基础油和弹性薄膜组成弹性薄膜-液体密封，代替传统的压缩活塞，通过高压气源压缩基础油，然后将压力传递至弹性薄膜，继而压缩原油，不存在因密封圈变形而带来的影响，极大地提高了原油压缩特性的测试精度；(3)本专利技术采用高精度的激光传感器，大大提高了位移信号的测量精度，非接触式测量，保证了装置的密闭性；(4)基础油压缩舱沿其中心轴延伸方向为变径结构，旨在尽可能减小浮子所处位置处的管径，从而使基础油截面面积减小，相同原油体积变化量下基础油液位变化幅度更为明显，提高体积变化量的测量精度。(5)本专利技术利用高压气源作为动力源，操作简单，大大地简化了实验装置。附图说明图1.整个测试装置流程示意图；图2.压缩装置基础油压缩体统的局部放大图；图3.原油压缩系统以及膜系统的局部放大图；图4.紧固连接卡盘螺栓布置图；其中，1高架罐，2高架罐出口阀，3蠕动泵，4出口控制阀，5高架罐入口阀，6高架罐旁通阀，7截止阀，8蠕动泵旁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：包括弹性薄膜‑液体密封机构、原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构和管路循环系统，其中，所述动力机构为原油压缩机构、基础油压缩机构提供压缩的压力来源，所述管路循环系统包括连接原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构的各个进出口封闭管路；所述基础油压缩机构和原油压缩机构之间通过弹性薄膜‑液体密封机构连通，同时，连通管路中设置可变形、位置可调的弹性薄膜，以分离基础油压缩机构的基础油和原油压缩机构的原油，防止二者掺混，弹性薄膜与基础油充当液体活塞在外力作用下对原油进行压缩；通过设置的测量仪确定基础油液位变化，并进而计算获取压缩舱内原油的体积变化量。

【技术特征摘要】
1.一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：包括弹性薄膜-液体密封机构、原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构和管路循环系统，其中，所述动力机构为原油压缩机构、基础油压缩机构提供压缩的压力来源，所述管路循环系统包括连接原油压缩机构、基础油压缩机构、动力机构的各个进出口封闭管路；所述基础油压缩机构和原油压缩机构之间通过弹性薄膜-液体密封机构连通，同时，连通管路中设置可变形、位置可调的弹性薄膜，以分离基础油压缩机构的基础油和原油压缩机构的原油，防止二者掺混，弹性薄膜与基础油充当液体活塞在外力作用下对原油进行压缩；通过设置的测量仪确定基础油液位变化，并进而计算获取压缩舱内原油的体积变化量。2.如权利要求1所述的一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：所述基础油压缩机构包括基础油压缩舱，所述基础油压缩舱上端设置有基础油加注口和气源接口，基础油加注口和气源接口处分别设置有阀门。3.如权利要求2所述的一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：所述基础油压缩舱沿其中心轴延伸方向为变径结构。4.如权利要求1所述的一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：所述原油压缩机构包括原油压缩舱和设置于其外部的水浴套，所述原油压缩舱内设置有压力传感器和温度传感器，分别采集压力信号以及温度信号传输到信号处理系统，用于计算胶凝原油的压缩特性。5.如权利要求1所述的一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置，其特征是：所述弹性薄膜-液体密封机构包括弹性薄膜控制阀、弹性薄膜、紧固连接卡盘，所述弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，丁建华，刘刚，卢兴国，滕厚兴，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37