[发明专利]一种测量高压复杂流体节流效应系数的装置及方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种测量高压复杂流体节流效应系数的装置及方法。

背景技术

CO₂驱提高原油采收率(CO₂-EOR)作为重要的老油田二次开发技术，已经在大庆油田部分 区块推广使用，保证了老油田的开采效率和经济利益。而油田井口集输管路通常设有节流阀， 以控制油井井口压力和油井产量。由于采出流体中含大量CO₂气体，节流过程中出现焦耳-汤 普逊效应产生较大温降，易在节流后管段内生成水合物堵塞管道，造成安全事故。因此，需 要对CO₂-天然气-油-水的复杂流体体系的节流温降效应进行实验研究。

然而由于涉及到阀前压力、阀后压力、阀前温度、阀后温度、气液比、含水率、气体组 分等多因素，因此实验测量难度大。并且CO₂驱采出流体通常是高压状态，更增加了实验测量 的难度。

发明内容

本发明的目的就是通过该实验设备和实验方法，准确测量复杂流体多相节流过程中节流 温降效应(JT系数测量)。

本发明采用的技术方案如下：

一种测量高压复杂流体节流温降效应系数的装置，包括油水系统和气相系统,所述的油水 系统在温控系统将其内部的油水温度进行调节后送入混合系统，同时所述的气相系统将气体 进行混合后也送入混合系统，所述的混合系统将油水和气体混合后通过混输管路送入气液分 离系统，且在所述的混输管路上设有节流及观测系统；所述的气液分离系统将气液分离后的 油水重新送入油水系统，进行下一个循环。

所述的气相系统包括混合气气瓶、气体缓冲罐、气体流量计及调节阀，所述的两个气瓶 与气体缓冲罐相连，所述的气体缓冲罐与混合系统的入口相连，在气瓶与气体缓冲罐相连的 管路、气体缓冲罐与混合系统相连的管路上均设有气体流量计、调节阀、压力传感器和温度 传感器。

所述的油水系统包括一个储油罐，所述的储油罐串联增压泵、液体流量计及高压截止阀 后，与混合系统相连。

所述的增压泵出口处采用回流管连接到储油罐内，且回流管上连接有高压截止阀。

所述的混合系统包括一个气液混合器，其包括吸入室，在所述的吸入室上安装有喷嘴、 导气管和扩压管，所述的喷嘴与油水系统相连通，油水系统的油水通过喷嘴进入到吸入室； 所述的导气管与气相系统相连通，气相系统的气体通过导气管进入吸入室；气液混合体由扩 压管排出。液体以高的速度从喷嘴喷出，高速流动的液体通过吸入室时，会在吸入室形成真 空，由导气管吸入大量气体，气体进入混气室后，在喉管处与液体剧烈混合，形成气液混合 体，由扩散管排出。

所述的节流及观测系统包括高压节流阀，在所述的高压节流阀的前后设有高压透明段。

所述的高压节流阀前后还分别设置有可拆卸的变径管段，所述的变径管段上设有可视窗， 通过高速摄像仪拍摄前后透明段流动情况。

在所述的变径管段上还串联有压力和温度传感器；阀前后的压力传感器得到阀前后压力 值；通过温度传感器测得阀前后温度。

所述的分离系统由常压气液分离器、真空泵及调节阀组成。

所述的常压气液分离器与储油罐可以为同一个装置。

所述的温控系统由储罐电加热设施和局部加热器组成。

本装置的测量方法如下：

1、油水先在储油罐中通过搅拌充分混合并通过储油罐内的加热装置使液流温度控制在实 验温度，然后经过增压泵增压，经流量计计量后到达气液混合器；

2、储存气瓶中的二氧化碳和混合气分别从气瓶中充入缓冲罐中，再经过流量计计量后在 气液混合器与液流充分混合；

3、油气水进入较长的混输管路充分进行热交换，分别通过玻璃视窗，经过高压节流阀节 流后通过高压透明段，完成节流过程；

4.通过液体流量计、气体流量计测得气液流量，计算出气液比；

5.通过阀前后的压力传感器得到阀前后压力值；通过温度传感器测得阀前后温度；利用 下式计算出复杂流体多相节流过程中的节流效应系数：