本发明专利技术描述了用于观察在非环境温度和压力下的样品的装置和方法。一种装置包含：具有流体流通通道和光通道的池体，所述光通道与所述流体流通通道相交于可调节光路长度的流体分析区；在所述光通道中的第一和第二光透射窗口，每一个窗口具有与所述窗口的纵轴纵向对准的至少一条晶轴，所述窗口具有限定所述可调节光路长度的流体分析区的相对、隔开、基本上平坦的表面，第一窗口具有第一窗口固定器并且第二窗口具有第二窗口固定器，第一窗口与第一窗口固定器旋转式分离，第二窗口旋转式连接到第二窗口固定器上，第一窗口固定器能够逐渐移动第一窗口，从而调节所述光路长度；和第一和第二光偏振滤光器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及在存在于流体源的温度和压力条件或至少与环境 不同的温度下的流体分析领域，所述流体包括但不限于具有一种或多种相 (气体、固体和液体)的储层烃和水基流体、钻井泥浆、压裂液等。
技术介绍
在压力、温度、流体混合和/或化学组成中的一个或多个变化的影响下， 流体体系可能含有或者产生令人感兴趣的固体粒子。 一种研究方法利用通 过流体样品的可见光研究这些固体粒子的产生和性质。相对于日益增加的 光源功率，存在装置和实验的局限性，还有一些流体样品与其它样品相比传播更少的光；因此，能够在研究中改变流体样品的厚度是适宜的。而且， 在样品保持在令人感兴趣的压力和温度下或附近的同时进行这种改变是 适宜的。转让给Core Laboratories的美国专利7,079,242公开了用于测定在流体 样品中的粒子的特性的方法和装置。该方法包括使光通过观察池(view cell) 的窗口以观察在加压流体中的令人感兴趣的粒子。泵的操作导致样品流体 通过观察池，所述观察池具有连接到室上的端口，所述室具有位于该室的 任一侧的窗口以允许在样品流体横穿该室时目视检查它。室的尺寸可以是 可调节的，以在流体样品的性质变化时保持预定的光透过样品流体。然而， 手动或液压式调节样品室的尺寸需要使池窗口旋转。如果一个人希望使用 偏振光研究流体，则因为窗口的晶轴的对准将通过旋转变化，这是不利的。转让给Bruker Analytische Messtechnik GmbH的美国专利5,003,174公 开了一种光学高压观察池，所述观察池具有对红外光谱优化的阶梯式窗 口。通过根据该专利赋予测量池的窗口以阶梯式设计，可以通过合宜地选 择池窗口的中心圆柱形颈部的尺寸，使限定样品室的表面之间的距离变得如所需要的那么小，从而使得可以实现具有某些测量所需的极短光路的 室。然而，这种装置要求将所述池拆卸并且用不同的中心圆柱形颈部长度 的窗口重新装配以改变样品室尺寸，这是不合宜并且耗时的，并且没有论 述使用偏振光。转让给Wedgewood Technology的美国专利5，905，271公开了一种具有微动光路长度调节和光度校准的在线光学传感器，其中可调节的光路与流 动的产品流相交。公开的装置显然允许以比以前的在线光学传感器的公差 大数量级的精确度调节通过产品流的光路长度，并且允许在不干扰光学系 统的通路长度或者降低来自系统的信号的情况下插入和除去校准标准 (calibration standards)。尽管在这种装置中似乎可以在不改变窗口的对准的 情况下调节通路长度，但是没有论述偏振光或正交偏振滤光器的使用；只 是论述了用于进入检测器的光的滤谱器和校准滤光器。Karan和Ratulowski描述了用于在视觉上测量压力高达3000psi 的含蜡原油的倾点和其它性质的目测技术和装置。含气石油蜡出现温度 (WAT)的测量是使用高压正交偏振显微镜和激光-基固体检测系统进行的。 Karan, K.， Ratulowski, J.，"使用新实验室技术对含蜡原油性能的测量"， SPE 62945 (2000)，石油工程师协会(《ara", AT.， / a w/oM^A:/, ■/， "7Weosw meWRatulowski等的"流动确保和海底生产率闭合具有连通性的回路以 及测量"，SPE论文90244(2004)，石油工程师有限公司协会(i "/w/oH^/ "Co"wec"W(y a"d Meoswreme"^s", 5P五 ^Pa/ er f2004」 Socz'砂 o/尸"ra/eww /"c.)描述了在监测和优化烃生产系统中管理烃流动中 断的风险的动态方法，包括在储层、井眼和海底基础设施的生产过程中实 时测量的使用。沥青质是重的高度芳香性分子，其由于在压力和/或温度的降低或者与 不相容的流体共混而常常从油中沉淀(参见A. Hammami和J. Ratulowski 在Asphaltene, Heavy Oils and Petroleomics, Oliver C. Mullins, Eric Y， Sheu, Ahmed Hammami, Alan Marshall, Editors, Kluwer Academic Publications,沥青质在生产系统中的沉淀和沉积流动确保概论，第23章，2006)。沥青质 还含有多种极性化合物，并且可能含有包含氧、氮和硫的分子内物种，这 可以使沥青质分子表面是活性的。这种表面活性可能导致沥青质沉积在工 艺装置和传输管道的壁上，并且允许沥青质参与油包水乳液的稳定化。各 个沥青质分子的表面活性的"强度"取决于沥青质组成的变化。存在下列实 验证据沥青质的小的特定细馏分是造成在固体表面上发现的沉积物的原因(参见例如M. Zougari， S. Jacobs, A. Hammami， G. Broze， M. Flannery， J. Ratulowski和A. Stankiewicz,"新的有机固体沉积和用于含气石油的控制 装置设计和应用"，能量和燃料，20(2006)1656-1663(M.Zougari, S.Jacobs, A. Hammami， G. Broze， M. Flannery， J. Ratulowski and A. Stankiewicz, "Wove/ Orgam,c So"c/DepowYz'ow and Cow ro/Devz'ce/or Zive (9z7s;Des〖g" — c^/oWE^ergy cS: FweA ， 20 (2006) 1656-1663)。当前研究在储层流体中的沥青质的实验方法包括在目视或非目视的 压力-体积-温度(PVT)池中检测固体沉积物。在与石油储层内或者石油生产 工艺中经历的那些类似的压力和温度条件下，将烃基流体置于PVT池内 部。然后改变流体的压力和/或温度，以促使固体沉淀物(例如沥青质)的形 成。可以使用近红外线检测器、x-射线检测或通过高压、高温显微镜方法 的目视检测进行在烃流体中的固体形成的检测。在这些检测方法中使用的 装置只限于悬浮粒子检测，并且不能改变池尺寸，它们也不使用偏振光来 分析(即，它们不能区别沥青质和蜡)。它们还限于足够透明以允许足够的 光通过的流体(即，它们不能与黑油一起使用)。在沉淀的沥青质的情况下，可以使用高温高压过滤收集沥青质聚集体 和/或絮凝物。尽管通常使用，但是高压高温过滤方法包括一些分析沥青质 沉淀物的潜在地严重的局限性。首要和明显的局限性在于絮凝物尺寸和 回收的沥青质的量取决于过滤器的孔尺寸。而且，必须很仔细以不通过产 生跨过过滤器的太大压降导致沉淀的固体(蜡和/或沥青质)磨擦通过过滤 器的孔。其次，通过过滤收集的沥青质通常含有捕集油，所述的捕集油含 有溶解的有机固体(蜡或沥青质)。存在这些溶解的固体，特别是沥青质， 可能在除去捕集油的过程中沉淀的风险。于是，来自捕集油的固体将携带 过滤的沥青质沉淀物通过，因此表示可能影响随后的分析表征的"污染物"。最后，在过滤的固体(例如沥青质)上完成的任何测量将只提供关于"平 均"沥青质性能的信息。目前的规程不允许使用可调节通路长度的池和偏 振光对单独的絮凝物和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置，其包含： （ａ）具有流体流通通道和光通道的池体，所述光通道与所述流体流通通道相交于所述池体中的可调节光路长度的流体分析区，所述池体由能够将至少在所述流体分析区中的温度和压力保持至少与环境条件不同的材料组成； （ｂ）在所述光通道中的第一和第二光透射窗口，每一个窗口具有与所述窗口的纵轴纵向对准的至少一条晶轴，所述窗口具有限定所述可调节光路长度的流体分析区的相对、隔开、基本上平坦的表面，第一窗口具有第一窗口固定器并且第二窗口具有第二窗口固定器，第一窗口与第一窗口固定器旋转式分离，第二窗口旋转式连接到第二窗口固定器上，第一窗口固定器能够逐渐平移第一窗口，从而调节所述的光路长度；以及 （ｃ）位于所述光通道中的第一和第二光偏振滤光器。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托德亚基莫夫斯基，斯科特雅各布斯，肯西特科，艾哈迈德阿马米，特里舍普科夫，克雷格博尔曼，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]
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