高温高压防相变气液界面张力测定装置及测定方法制造方法及图纸

高温高压防相变气液界面张力测定装置，包括悬滴室，其外侧设有加热保温套，内设有液体中间容器和气体中间容器，分别设有活塞，液体中间容器的顶部通过管线Ⅰ与悬滴室连通，该管线Ⅰ上设有微量泵，出口端连接悬滴管；液体中间容器底部连接有增压泵Ⅰ；气体中间容器顶部连接有增压泵Ⅱ，底部通过管线Ⅱ与悬滴室连通，设有恒压泵；在悬滴室的底部设有圆锥形凹槽，位于悬滴管的正下方；悬滴室的底部连接有放空管线和真空泵、两个相对的侧面分别设有可视化窗口，外侧分别设有光源和摄像机，所述摄像机连接有图形处理系统；本发明专利技术能及时排出滴落的液滴，并同时补充压力损失，保持压力稳定，气体为单一组分，防止相变发生，确保实验结果的准确性。

Gas-liquid interfacial tension measuring device and method for phase change prevention at high temperature and high pressure

【技术实现步骤摘要】
高温高压防相变气液界面张力测定装置及测定方法
本专利技术属于气液表面张力测定领域，具体涉及一种高温高压防相变气液界面张力测定装置及测定方法。
技术介绍
近年来，随着石油行业的快速发展，部分的原油逐渐被采出，但由于地层条件、流体性质等的复杂性，针对油田的开发方式也逐渐由最初的注水开发、衰竭式开发发展到了如今的注气驱替、聚合物驱油等。当下注气提高原油采收率是利用气体注入油藏降低甚至消除与原油之间的界面张力，以期实现气体与原油的混相，在保证充分的波及效率前提下，大幅提高原油的采收率。因此要实现气体与原油的混相，就需要采用一些特定的方法和实验仪器对其界面张力进行精确的测定，如何精确有效的对油气界面张力进行测定就成为一个难题。目前，测定油气界面张力的方法主要包括有：(1)滴体积(滴重)法、(2)最大泡环法、(3)毛细管上升法、(5)吊片法、(6)悬滴法等。其中采用较多的为悬滴法。该方法借助于高温高压油气界面张力仪，将气体充入悬滴室内，待整个系统温度压力达到设定值时，从悬滴室顶部的悬滴管缓慢注入原油，同时通过悬滴室两侧的观测窗口对悬滴形状进行观测和摄像，最后通过计算机处理系统获取实验的界面张力值。采用传统油气界面张力仪测定油气的界面张力，只需在设置的温度和压力下注入原油，进行悬滴形状的观测和摄像，通过计算机处理获取油气界面张力。因此该操作具备简单，易于观测的特点。但在实验测定过程中发现，由于悬滴管中悬滴的滴落，导致较少的液体暴露于大量的气体中，当系统的温度和压力发生变化时，原油中的较轻部分的组分就会挥发至高温高压悬滴室中，导致气液出现相变过程，悬滴室中出现雾化现象。同时挥发的轻组分进入悬滴室中会导致悬滴室中的气体组分发生变化，使得实验过程中的气体不在为单一组分的纯气体，影响实验过程中悬滴的继续观测以及实验结果的准确性。综上所述，传统的油气界面张力仪在测定油气界面张力过程中，存在相变过程的发生，导致实验结果失真。
技术实现思路
为了解决现有的测定油气界面张力的仪器和方法中出现的技术难题，本专利技术提供了一种高温高压防相变气液界面张力测定装置及测定方法，可以准确的对高温高压下的油气界面张力进行测定，并且可以有效防止相变过程的发生。本专利技术采取的技术方案是：高温高压防相变气液界面张力测定装置，包括耐高温高压的储容式悬滴室，在悬滴室外侧设有加热保温套，在悬滴室内设有液体中间容器和气体中间容器，所述液体中间容器和气体中间容器内分别设有活塞Ⅰ和活塞Ⅱ，液体中间容器的顶部通过管线Ⅰ与悬滴室连通，该管线Ⅰ先向上穿出悬滴室的顶部、再向下穿入悬滴室的顶部，且在管线Ⅰ上分别设有微量泵、压力表Ⅰ，在管线Ⅰ的出口端连接有形成悬滴形状的悬滴管；在液体中间容器的底部通过管线连接有增压泵Ⅰ；在气体中间容器的顶部通过管线连接有增压泵Ⅱ，在气体中间容器的底部通过管线Ⅱ与悬滴室连通，该管线Ⅱ先向下穿出悬滴室的底部、再向上穿入悬滴室的底部，且在管线Ⅱ上分别设有恒压泵、压力表Ⅱ；在悬滴室的底部设有贯穿悬滴室的圆锥形凹槽，该圆锥形凹槽位于悬滴管的正下方，在圆锥形凹槽的下方连接有中间容器；在悬滴室的底部还通过管线分别连接有放空管线和真空泵；在悬滴室两个相对的侧面分别设有可视化窗口，该可视化窗口要求不影响光线通过，在两个可视化窗口的外侧分别设有光源和摄像机，所述摄像机连接有图形处理系统；所述悬滴管位于光源和摄像机之间的光路上且不受悬滴室内两个中间容器的遮挡。利用高温高压防相变气液界面张力测定装置测定界面张力的方法，包括以下步骤：步骤一：清洗设备：利用石油醚和酒精对悬滴室、液体中间容器、气体中间容器及各管线进行清洗，并利用氮气吹扫干净；步骤二：实验准备：利用真空泵对悬滴室及相连的管线进行抽真空处理，选取实验所需的地层原油和CO2进行实验；通过恒压泵将实验CO2注入悬滴室和气体中间容器的活塞Ⅱ下端，再通过微量泵将实验地层原油注入液体中间容器的活塞Ⅰ上端；步骤三：连接流程：连接实验装置流程，并检测流程的密封性，开启加热装置进行加热；步骤四：气体增压：待实验温度达到设定温度后，利用增压泵将活塞Ⅱ下方已经加热的CO2压入悬滴室中，直至达到设定压力；步骤五：注入液体：利用增压泵将液体中间容器中加热的原油挤入悬滴管中，再利用微量泵缓慢将原油注入悬滴室中，并在悬滴管处形成悬滴，当悬滴保持该状态至达到平衡时，利用摄像机拍下悬滴形状图片，其中，所述的悬滴状态指平衡状态，即液滴的形态保持稳定，不发生变化；步骤六：开启防相变装置并补充压力：当悬滴管中的液滴滴落到悬滴室底部圆锥形凹槽中时，液滴沿圆锥表面落至圆锥形凹槽底端，打开中间容器上端的阀门，将液滴及近液滴部分的气体储集于中间容器中，然后关闭中间容器上端的阀门，再将中间容器中的液滴及气体排放出；在将液滴及气体储集至中间容器过程中，由于悬滴室中气体减少导致系统压力下降时，恒压泵自动开启将气体中间容器中的气体补充进悬滴室，保持系统压力稳定，保持气体为单一组分，防止相变现象发生；步骤七：重复步骤四～步骤六，利用摄像机拍摄同一温度不同压力下的平衡态悬滴形状；步骤八：利用PVTsim软件对同一温度不同压力时的地层原油及CO2的密度进行计算；步骤九：利用自制软件ITF对摄像机拍摄的悬滴形状进行图像处理获取外形参数，再利用选面法来计算界面张力。本专利技术所述的图形处理系统为常用的图像处理软件系统，即能对图像进行存储、边界识别以获得图形轮廓值即可；也可使用自制的ITF图像处理软件。本专利技术的有益效果：本专利技术通过设置的防相变装置以及气体中间容器等部件，能及时排出滴落的液滴，并同时补充压力损失，保持压力稳定，保持气体为单一组分，防止相变现象发生，并避免测定过程中因为液滴挥发导致悬滴室气体不纯问题，确保实验结果的准确性；另外，该测定装置将测试流程一体化为单个装置，减小实验过程中实验流程的搭建以及系统加热温度不一致等产生的实验误差。附图说明图1为本专利技术测定装置结构示意图；图2不同压力下的悬滴形状；图3悬滴选择面；图中：(1)加热保温套，(2)微量泵，(3)压力表Ⅰ，(4)液体中间容器，(5)悬滴管，(6)悬滴室，(7)增压泵Ⅱ，(8)气体中间容器，(9)可视化窗口，(10)摄像机，(11)图形处理系统，(12)真空泵，(13)放空管线，(14)增压泵Ⅰ，(15)活塞Ⅰ，(16)中间容器，(17)圆锥形凹槽，(18)压力表Ⅱ，(19)恒压泵，(20)活塞Ⅱ，(21)光源，(22)～(32)阀门，(A)管线Ⅰ，(B)管线Ⅱ。具体实施方式如图1所示，高温高压防相变气液界面张力测定装置，该装置包括耐高温高压的储容式悬滴室6，在悬滴室6外侧设有加热保温套1，在悬滴室6内设有液体中间容器4和气体中间容器8，所述液体中间容器4和气体中间容器8内分别设有活塞Ⅰ15和活塞Ⅱ20，液体中间容器4的顶部通过管线ⅠA与悬滴室6连通，该管线ⅠA先向上穿出悬滴室6的顶部、再向下穿入悬滴室6的顶部，且在管线ⅠA上分别设有微量泵2、压力表Ⅰ3和两个阀门22、23，在管线ⅠA的出口端连接有形成悬滴形状的悬滴管5；在液体中间容器4的底部通过管线连接有增压泵Ⅰ14和阀门28；在气体中间容器8的顶部通过管线连接有增压泵Ⅱ7，并设有阀门24，在气体中间容器8的底部通过通过管线ⅡB与悬滴室6连通，该管线Ⅱ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高温高压防相变气液界面张力测定装置，其特征在于，包括耐高温高压的储容式悬滴室(6)，在悬滴室(6)外侧设有加热保温套(1)，在悬滴室(6)内设有液体中间容器(4)和气体中间容器(8)，所述液体中间容器(4)和气体中间容器(8)内分别设有活塞Ⅰ(15)和活塞Ⅱ(20)，液体中间容器(4)的顶部通过管线Ⅰ(A)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅰ(A)先向上穿出悬滴室(6)的顶部、再向下穿入悬滴室(6)的顶部，且在管线Ⅰ(A)上分别设有微量泵(2)、压力表Ⅰ(3)，在管线Ⅰ(A)的出口端连接有形成悬滴形状的悬滴管(5)；在液体中间容器(4)的底部通过管线连接有增压泵Ⅰ(14)；在气体中间容器(8)的顶部通过管线连接有增压泵Ⅱ(7)，在气体中间容器(8)的底部通过管线Ⅱ(B)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅱ(B)先向下穿出悬滴室(6)的底部、再向上穿入悬滴室(6)的底部，且在管线Ⅱ(B)上分别设有恒压泵(19)、压力表Ⅱ(18)；在悬滴室(6)的底部设有贯穿悬滴室(6)的圆锥形凹槽(17)，该圆锥形凹槽(17)位于悬滴管(5)的正下方，在圆锥形凹槽(17)的下方连接有中间容器(16)；在悬滴室(6)的底部还通过管线分别连接有放空管线(13)和真空泵(12)；在悬滴室(6)两个相对的侧面分别设有可视化窗口(9)，该可视化窗口要求不影响光线通过，在两个可视化窗口(9)的外侧分别设有光源(21)和摄像机(10)，所述摄像机(10)连接有图形处理系统(11)；所述悬滴管(5)位于光源(21)和摄像机(10)之间的光路上且不受悬滴室(6)内两个中间容器的遮挡。...

【技术特征摘要】
1.高温高压防相变气液界面张力测定装置，其特征在于，包括耐高温高压的储容式悬滴室(6)，在悬滴室(6)外侧设有加热保温套(1)，在悬滴室(6)内设有液体中间容器(4)和气体中间容器(8)，所述液体中间容器(4)和气体中间容器(8)内分别设有活塞Ⅰ(15)和活塞Ⅱ(20)，液体中间容器(4)的顶部通过管线Ⅰ(A)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅰ(A)先向上穿出悬滴室(6)的顶部、再向下穿入悬滴室(6)的顶部，且在管线Ⅰ(A)上分别设有微量泵(2)、压力表Ⅰ(3)，在管线Ⅰ(A)的出口端连接有形成悬滴形状的悬滴管(5)；在液体中间容器(4)的底部通过管线连接有增压泵Ⅰ(14)；在气体中间容器(8)的顶部通过管线连接有增压泵Ⅱ(7)，在气体中间容器(8)的底部通过管线Ⅱ(B)与悬滴室(6)连通，该管线Ⅱ(B)先向下穿出悬滴室(6)的底部、再向上穿入悬滴室(6)的底部，且在管线Ⅱ(B)上分别设有恒压泵(19)、压力表Ⅱ(18)；在悬滴室(6)的底部设有贯穿悬滴室(6)的圆锥形凹槽(17)，该圆锥形凹槽(17)位于悬滴管(5)的正下方，在圆锥形凹槽(17)的下方连接有中间容器(16)；在悬滴室(6)的底部还通过管线分别连接有放空管线(13)和真空泵(12)；在悬滴室(6)两个相对的侧面分别设有可视化窗口(9)，该可视化窗口要求不影响光线通过，在两个可视化窗口(9)的外侧分别设有光源(21)和摄像机(10)，所述摄像机(10)连接有图形处理系统(11)；所述悬滴管(5)位于光源(21)和摄像机(10)之间的光路上且不受悬滴室(6)内两个中间容器的遮挡。2.利用权利要求1所述的高温高压防相变气液界面张力测定装置测定界面张力的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：清洗设备：利用石油醚和酒精对悬滴室(6)、液体中间容器(4)、气体中间容器(8)及各管线进行清洗，并利用氮气吹扫干净；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广东，孙大龙，李钇池，徐莹，马昌林，张明迪，宋鹏飞，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51