技术领域
[0001] 本
发明涉及石油开发领域，尤其涉及一种
轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置，具体的讲是一种用于在轻质原油注空气采油原油动态驱替过程中，实现循环注气从而避免实验过程中取气样分析而打破实验平衡问题的实验方法及装置。
背景技术
[0002] 20世纪60年代以来，世界上许多国家都开展过轻质油藏注空气采油技术研究，许多深层轻质油藏开展了注空气矿场试验，均取得了技术上和经济上的成功；所述注空气采油是利用注气井把空气注入油层，以补充和保持油
层压力，利用氧化产物
烟道气驱效应、氧化生热效应采油的一种措施。所述低温氧化是指在油藏条件下
地层原油与注入空气中的氧气发生的氧化反应。
[0003] 轻质油藏注空气低温氧化开采在我国虽然起步较晚，但由于空气来源广，成本低廉，近几年来受到广泛关注，几个油田还进行了小规模的空气
泡沫驱（调驱）现场试验，并取得了很好的效果，但整体上注空气低温氧化相关机理研究不够系统和完善。
[0004] 轻质油藏注空气开采的缺点是存在不安全因素，即注入空气中的氧气与原油未完全发生低温氧化反应时，产出气中
烃类气体与氧气混合容易发生爆炸；低渗透油藏注空气另外一个特点就是低温氧化后原油性质会发生变化，比如
粘度变化、组分变化等，这些原油性质的变化有可能对低渗透油藏的孔隙结构造成伤害，这就严格要求前期做好低温氧化的相关实验研究，在此
基础上合理优化注采参数。
[0005] 目前，虽然国内外在轻质油藏注空气开发低温氧化实验模拟方法和装置的研究方面开展了大量的工作，但是，对于开展原油低温氧化研究现有实验方法和装置仍存在以下不足：1）未考虑油气
密度差造成的重力分异作用，原油发生低温氧化仍然是在油气界面和溶解在原油里的氧气参与反应，实验结果可信度较差；2）动态驱替过程装置考虑不周容易造成气体窜流，造成样品低温氧化反应不均，实验结果可信度较差；3）不具备压力、
温度和体积数据多通道采集系统；4）实验流程自动化程度不高；5）不具备产出气体在线实时监测功能；6）
数据采集多为人工读数，这会造成很多人为误差。
[0006] 有鉴于此，本
发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置，以克服
现有技术的
缺陷。
发明内容
[0007] 本发明
实施例提供一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置和方法，用于弥补现有技术中的上述缺陷。
[0008] 本发明实施例提供一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置，包括模型系统、循环系统、分析系统以及PC
监控系统；其中，所述模型系统与所述循环系统相连接，所述分析系统与所述循环系统相连接，所述PC监控系统分别与所述模型系统和所述分析系统相连接；所述模型系统用于模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且将产出气通过所述循环系统送入所述分析系统；所述分析系统用于分析所述产出气的气体组分，并将经过分析后的产出气送入所述循环系统；所述循环系统用于将所述产出气送回至所述模型系统，以实现循环监测；所述PC监控系统用于监控所述模型系统的模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且记录所述分析系统循环监测的气体组分。
[0009] 优选的，本发明实施例的模型系统包括反应容器、加热瓦、双层
真空隔热装置、烘箱以及反应器出口
阀门；所述加热瓦位于所述反应容器外部，所述双层真空隔热装置配置在所述加热瓦和所述反应容器外部，所述反应器出口阀门位于所述双层真空隔热装置底部，且所述反应容器、加热瓦、双层真空隔热装置以及反应器出口阀门位于所述烘箱内；外部真空
泵通过所述反应器出口阀门为所述模型系统抽真空，并通过所述加热瓦和所述烘箱升温到预定的模拟油藏温度；所述反应器出口阀门还用于饱和一定量的原油和空气到所述反应容器中，升压到预订的模拟油藏压力，生成所述的产出气。
[0010] 优选的，本发明实施例的循环系统包括第一单流阀、第二单流阀、第三单流阀、第四单流阀、第五单流阀、第六单流阀、第七单流阀、第一
活塞式中间容器、
第二活塞式中间容器、第三活塞式中间容器、第一双缸ISCO
计量泵、第二双缸ISCO计量泵、第三双缸ISCO计量泵、空气中间容器以及盘管；所述空气中间容器通过所述第一单流阀与所述模型系统相连接；所述空气中间容器通过所述第二单流阀与所述第三活塞式中间容器相连接；所述第一活塞式中间容器和所述第二活塞式中间容器分别通过所述第三单流阀和所述第四单流阀与所述分析系统相连接；所述第一活塞式中间容器和所述第二活塞式中间容器分别通过所述第五单流阀和所述第六单流阀与所述第三活塞式中间容器相连接；所述第一双缸ISCO计量泵、第二双缸ISCO计量泵、第三双缸ISCO计量泵分别与所述第一活塞式中间容器、第二活塞式中间容器、第三活塞式中间容器相连接；所述第三活塞式中间容器通过所述第七单流阀和所述盘管连接于所述模型系统；所述第一单流阀用于控制所述产出气返流进入所述空气中间容器；所述第二单流阀用于控制将所述空气中间容器的产生器送入到所述第三活塞式中间容器中；所述第三单流阀和所述第四单流阀控制将所述分析系统的产出气送入到所述第一活塞式中间容器和所述第二活塞式中间容器；所述第五单流阀和所述第六单流阀控制将所述第一活塞式中间容器和所述第二活塞式中间容器中的产出气送入到所述第三活塞式中间容器中；所述第一双缸ISCO计量泵、第二双缸ISCO计量泵、第三双缸ISCO计量泵用于推动所述第一活塞式中间容器、第二活塞式中间容器、第三活塞式中间容器中的活塞运动；所述第七单流阀用于控制将所述第三活塞式中间容器中的产出气通过所述盘管送回至所述模型系统。
[0011] 优选的，本发明实施例的分析系统包括减压阀和气体组分在线监测仪，所述减压阀连接于所述气体组分在线监测仪，用于将所述模型系统生成的产出气进行减压后进行气体组分分析。
[0012] 优选的，本发明实施例的PC监测系统包括PC机、模型内温度
传感器、模型温度传感器、模型
压力传感器和气体组分在线监测仪传感器；所述模型内温度传感器、模型温度传感器、模型压力传感器和气体组分在线监测仪传感器通过
电缆与所述PC机相连接；所述模型内温度传感器、模型温度传感器、模型压力传感器位于所述模型系统中；所述气体组分在线监测仪传感器位于所述分析系统中。
[0013] 本发明实施例还提供一种轻质原油循环注气低温氧化实验方法，包括：由模型系统模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且将产出气通过循环系统送入分析系统分析所述产出气的气体组分，并将经过分析后的产出气送入所述循环系统；所述循环系统将所述产出气送回至所述模型系统，以实现循环监测；PC监控系统监控模型系统的模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且记录所述分析系统循环监测的气体组分。
[0014] 本发明实施例的轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置的有益效果是：采用循环注气方式，避免了在实验过程中反应系统中取气样分析而打破实验平衡的问题，并且所有反应分析在一个密闭系统内完成，实验结果更真实可靠；由于循环注气是间歇性注气，不容易造成气体窜流，造成样品低温氧化反应不均、实验结果可信度较差的问题；使用双层真空隔热装置，且整个系统放置在烘箱内，保证了反应器皿和外界较小的温度差，保证了低温氧化产
热能够积累并监测出来；基于PC的温压监测系统，提高实验研究自动化和可靠性程度；具备产出系统样品在线监测功能，提高了实时化、自动化程度。
附图说明
[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016] 图1为本发明实施例的一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置的结构示意图；
[0017] 图2为本发明实施例的一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置的详细结构示意图。
[0018] 附图标号：1、反应容器 2、加热瓦 3、双层真空隔热装置 4、模型温度传感器 5、模型内温度传感器 6、第一单流阀 7、空气中间容器 8、第三单流阀 9、第四单流阀 10、第五单流阀 11、第六单流阀 12、第二单流阀 13、第七单流阀 14、盘管 15、气体组分在线监测仪 16、减压阀17、第一活塞式中间容器 18、第二活塞式中间容器 19、第三活塞式中间容器20、第一活塞式中间容器活塞 21、第二活塞式中间容器活塞 22、第三活塞式中间容器活塞
23、第一双缸ISCO计量泵 24、第二双缸ISCO计量泵 25、第三双缸ISCO计量泵 26、反应器出口阀门 27、PC机 28、烘箱 29、模型压力传感器
具体实施方式
[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置的结构示意图，该轻质原油循环注气低温氧化实验装置可以包括：模型系统110、循环系统120、分析系统130以及PC监控系统140；其中，所述模型系统110与所述循环系统120相连接，所述分析系统130与所述循环系统120相连接，所述PC监控系统140分别与所述模型系统110和所述分析系统130相连接。
[0021] 所述模型系统110用于模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且将产出气通过所述循环系统120送入所述分析系统130；所述分析系统130用于分析所述产出气的气体组分，并将经过分析后的产出气送入所述循环系统120；所述循环系统120用于将所述产出气送回至所述模型系统110，以实现循环监测；所述PC监控系统140用于监控所述模型系统110的模拟油藏压力和模拟油藏温度，并且记录所述分析系统130循环监测的气体组分。
[0022] 由于本发明实施例的实验装置试用了循环注气，避免了在实验过程中反应系统中取气样分析而打破实验平衡的问题。而且循环注气是间歇性注气，不容易造成气体窜流，从而造成样品低温氧化反应不均、实验结果可信度较差的问题。
[0023] 下面对上述的轻质原油循环注气低温氧化实验装置进行进一步的描述：
[0024] 如图2所示为本发明实施例提供的一种轻质原油循环注气低温氧化实验装置的详细结构示意图。
[0025] 在本实施例中，所述模型系统110包括反应容器1、加热瓦2、双层真空隔热装置3、烘箱28以及反应器出口阀门26。
[0026] 所述加热瓦2位于反应容器1外部，双层真空隔热装置3配置在所述加热瓦2和所述反应容器1外部，所述反应器出口阀门26位于所述双层真空隔热装置3底部，且所述反应容器1、加热瓦2、双层真空隔热装置3以及反应器出口阀门26位于所述烘箱28内。
[0027] 在实施本发明的轻质原油循环注气低温氧化实验装置时，模型系统反应容器1中装一定量地层砂，用外部
真空泵通过所述反应器出口阀门26为整个模型系统抽真空，并通过所述加热瓦2和所述烘箱28升温到预定的模拟油藏温度；所述反应器出口阀门26还用于饱和一定量的原油和空气到所述反应容器1中，升压到预订的模拟油藏压力，生成所述的产出气。在本实施例中，所述模型系统生成的最高模拟油藏压力为50MPa，最高油藏温度为200℃。
[0028] 在本实施例中，循环系统包括七个单流阀、三个活塞式中间容器、三个双缸ISCO计量泵、一个空气中间容器和一个盘管。空气中间容器上端入口通过单流阀和模型系统出口相连，空气中间容器下端出口通过单流阀和其中一个活塞式中间容器相连，另外两个活塞式中间容器入口分别通过单流阀和分析系统
串联后和空气中间容器相连，这两个活塞式中间容器的出口分别通过单流阀和另外一个活塞式中间容器的入口相连；三个活塞式中间容器活塞的另一端分别连有一双缸ISCO计量泵，和空气中间容器相连的活塞式中间容器的另一出口通过单流阀、盘管后和模型系统入口相连。
[0029] 如图2所示，循环系统120包括第一单流阀6、第二单流阀12、第三单流阀8、第四单流阀9、第五单流阀10、第六单流阀11、第七单流阀13、第一活塞式中间容器17、第二活塞式中间容器18、第三活塞式中间容器19、第一双缸ISCO计量泵23、第二双缸ISCO计量泵24、第三双缸ISCO计量泵25、空气中间容器7以及盘管14。其中，第一活塞式中间容器17、第二活塞式中间容器18、第三活塞式中间容器19内分别具有活塞20、活塞21和活塞22。
[0030] 空气中间容器7上端通过所述第一单流阀6与所述模型系统110出口相连接；空气中间容器7下端出口连接并联设置两个通路，其中一个活塞式中间容器19通过第二单流阀12和空气中间容器7相连，另外两个活塞式中间容器17、18入口分别通过第三单流阀8、第四单流阀9和分析系统130串联后和空气中间容器7相连，这两个活塞式中间容器17、18的出口分别通过单流阀10、11和另外一个活塞式中间容器19的入口相连；所述空气中间容器7通过所述第二单流阀12与所述第三活塞式中间容器19相连接；所述第一活塞式中间容器17和所述第二活塞式中间容器18分别通过所述第五单流阀10和所述第六单流阀11与所述第三活塞式中间容器19相连接；所述第一双缸ISCO计量泵23、第二双缸ISCO计量泵24、第三双缸ISCO计量泵25分别与所述第一活塞式中间容器17、第二活塞式中间容器18、第三活塞式中间容器19相连接；所述第三活塞式中间容器19通过所述第七单流阀13和所述盘管14连接于所述模型系统110。
[0031] 第一单流阀6控制所述产出气返流进入所述空气中间容器7；所述第二单流阀12控制将所述空气中间容器7的产出气送入到第三活塞式中间容器19中；所述第三单流阀8和所述第四单流阀9控制将所述分析系统的产出气送入到所述第一活塞式中间容器17和所述第二活塞式中间容器18；所述第五单流阀10和所述第六单流阀11控制将所述第一活塞式中间容器17和所述第二活塞式中间容器中18的产出气送入到所述第三活塞式中间容器19中；所述第一双缸ISCO计量泵23、第二双缸ISCO计量泵24、第三双缸ISCO计量泵25用于推动所述第一活塞式中间容器17、第二活塞式中间容器18、第三活塞式中间容器19中的活塞20、21、22运动；所述第七单流阀13用于控制将所述第三活塞式中间容器19中的产出气通过所述盘管14送回至所述模型系统110。
[0032] 在本实施例中，分析系统130包括减压阀16和气体组分在线监测仪15，所述减压阀16连接于所述气体组分在线监测仪15，用于将所述模型系统110生成的产出气进行减压后进行气体组分分析。
[0033] 在本实施例中，PC监测系统140包括PC机27、模型内温度传感器5、模型温度传感器4、模型压力传感器29和气体组分在线监测仪传感器（图中未示）。
[0034] 模型内温度传感器5、模型温度传感器4、模型压力传感器29和气体组分在线监测仪传感器通过电缆与所述PC机27相连接；模型内温度传感器5、模型温度传感器4、模型压力传感器29位于所述模型系统110中；所述气体组分在线监测仪传感器位于所述分析系统130中。
[0035] 下面基于上述图2对应的轻质原油循环注气低温氧化实验装置对本发明实施例实验装置的工作流程进行如下介绍：
[0036] 模型系统110的反应容器1中装一定量地层砂300ml
压实，用真空泵通过反应器出口阀门26对整个系统抽真空，通过反应器出口阀门26饱和一定量的原油90ml到反应容器1中，反应容器1上部留足一定量空间，防止从注入口注入空气时由于驱替作用导致液体进入第一单流阀6，然后通过反应器出口阀门26注入90ml空气到预定压力12MPa，同时打开PC控制系统140控制加热瓦2和烘箱28升温到预定压力12MPa，当整个系统平衡后，稳定在油藏压力12MPa和油藏温度70℃。关闭反应器出口阀门26和模型系统110内加热瓦2，设定好减压阀16压力，打开三个双缸ISCO计量泵23、24、25和气体组分在线监测仪15，靠三个双缸ISCO计量泵23、24、25推动三个活塞式中间容器中的活塞20、21、22往复运动，把反应容器1内产出部分经过组分监测后，全部产出空气经活塞式中间容器19注入模型系统110中的反应容器1内，其中靠双缸ISCO计量泵23、24保证和分析系统130串联的两个活塞式中间容器17、18中的活塞运动相反，主要是保证经过气体组分在线监测仪15出来以后的低压空气进入其中一个压力较低的中间容器（例如活塞式中间容器17），当进入压力较低的这个活塞式中间容器17的时候，另外一个活塞式中间容器18正好活塞相反运动即升压，升压的目的是保证这个活塞式中间容器18内的反应产出气
挤压到活塞式中间容器19中，活塞式中间容器19也是通过活塞的往复运动在单流阀的作用下挤压到反应容器1内，保证循环注气的整个过程。
[0037] 盘管14的作用是保证活塞式中间容器19内的空气进入反应容器1内时，有足够的时间在烘箱28里面加热，和反应容器1内的温度基本上差不多，因为要测量反应容器温度的变化，因此产出气带走的热量和注入气体带入的热量要平衡。还有就是，因为三个活塞式中间容器不在烘箱28内，为了防止进入的是冷空气，所以利用盘管让气充分的加热。
[0038] 在本实施例中，通过在线气体组分监测仪15分析气体组分，由PC机27通过气体组分在线监测仪传感器自动记录，如此反复直到实验结束，实验结束可从模型系统的反应器出口阀门26取液体样品进行分析检测得到原油组分结果。
[0039] 本发明实施例的轻质原油循环注气低温氧化实验方法及装置与现有技术相比，具有以下优点：采用循环注气方式，避免了在实验过程中反应系统中取气样分析而打破实验平衡的问题，并且所有反应分析在一个密闭系统内完成，实验结果更真实可靠；由于循环注气是间歇性注气，不容易造成气体窜流，造成样品低温氧化反应不均、实验结果可信度较差的问题；使用双层真空隔热装置，且整个系统放置在烘箱内，保证了反应器皿和外界较小的温度差，保证了低温氧化产热能够积累并监测出来；基于PC的温压监测系统，提高实验研究自动化和可靠性程度；具备产出系统样品在线监测功能，提高了实时化、自动化程度。
[0040] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
