用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)與石油化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溶解度是衡量溶質(zhì)在溶劑中達(dá)到溶解平衡狀態(tài)時(shí)的溶解能力的重要參數(shù)，在化工生產(chǎn)及科研中應(yīng)用非常廣泛。由于溶解速率受到溫度、壓力、溶質(zhì)及溶劑本身的性質(zhì)等的影響，因此判斷溶質(zhì)在溶劑中的溶解狀態(tài)以及是否達(dá)到了溶解平衡是影響溶解度測定是否準(zhǔn)確的關(guān)鍵性因素。
[0003]測定流體物質(zhì)之間互溶度/溶解度的方法主要有濁點(diǎn)法和分析法。濁點(diǎn)法是將預(yù)先配置好的一定濃度的溶質(zhì)與溶劑放入平衡釜內(nèi)，逐漸改變壓力或溫度，直至觀察到某一相開始出現(xiàn)或消失，在此溫度和壓力下已溶解的溶質(zhì)量即該溫度和壓力下的溶解度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)在用濁點(diǎn)法測定溶解度時(shí)，判斷溶解平衡的方法一般采用肉眼目測觀察或通過可視窗口用激光監(jiān)測系統(tǒng)來觀察溶質(zhì)的溶解情況。后者由計(jì)算機(jī)來采集電信號或者用帶LED燈的攝像頭記錄，在計(jì)算機(jī)上播放，從而實(shí)現(xiàn)了溶解過程的可視化。盡管利用激光與攝像頭監(jiān)測溶解平衡過程比傳統(tǒng)的目測法更加準(zhǔn)確可靠，具有很好的重現(xiàn)性。但是這兩種方法均需要使用透射光(LED燈光或激光)，這就需要在溶解釜的對稱兩側(cè)安裝可視窗口，這對于高溫高壓溶液監(jiān)測存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)椴Ａб曠R所能承受的溫度大多在2000C以下，且高溫高壓下玻璃視鏡和釜體壁之間的密封較難實(shí)現(xiàn)。因此，導(dǎo)致在高溫高壓條件下，不能采用該方法監(jiān)測溶解平衡過程。
[0005]分析法是將過量的溶質(zhì)置于待測液體溶劑中，在恒溫恒壓下密封后進(jìn)行連續(xù)或者間斷的攪拌，直到充分溶解形成平衡體系。再通過從平衡釜內(nèi)的每一相中取樣至平衡釜外，在常壓下進(jìn)行組成分析，得到各相組成，從而求得相平衡數(shù)據(jù)。分析各組分采用的分析方法依據(jù)被測物質(zhì)的物理化學(xué)特性，例如氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC)、重量法等測試方法。目前采用分析法測定溶解度時(shí)判斷溶解平衡的通用方法是，通過兩次以上測定兩相的濃度保持不變。但這種測試方法的測試結(jié)果不一定準(zhǔn)確。
[0006]綜上，現(xiàn)有的濁點(diǎn)法和分析法在測定僅涉及到兩相流體且要求的溫度和壓力均較低。而且均不適用于較精確地判斷在高溫高壓下、尤其是涉及油氣水三相共存時(shí)的溶解狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置，其能在高溫高壓條件下較精確地檢測出油氣水三相的溶解狀態(tài)。
[0008]針對該問題的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置，包括:
[0009]耐高溫高壓的溶解機(jī)構(gòu)，
[0010]溶解平衡監(jiān)測機(jī)構(gòu)，其包括分別與溶解機(jī)構(gòu)中的溶解釜連接的熒光監(jiān)測組件和電阻率測定組件，其中，熒光監(jiān)測組件通過熒光的變化來監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相的溶解狀態(tài)；電阻率測定組件根據(jù)電阻率的變化來監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相的溶解狀態(tài)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)。通過采用在高溫高壓條件下工作的熒光監(jiān)測組件和電阻率測定組件這兩套監(jiān)測組件，分別對溶解機(jī)構(gòu)的溶解釜內(nèi)的油氣水三相的溶解狀態(tài)進(jìn)行檢測。這兩套監(jiān)測組件之間起到相互驗(yàn)證的作用，因此檢測出的結(jié)果更準(zhǔn)確。而且若兩套監(jiān)測組件均檢測到溶解釜內(nèi)的油氣水三相已達(dá)到平衡狀態(tài)，則能判斷在高溫高壓條件下的溶解釜內(nèi)的油、氣、水已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述熒光監(jiān)測組件包括:
[0013]熒光計(jì)，用于產(chǎn)生熒光和接收返回的熒光；
[0014]藍(lán)寶石視窗，安裝在溶解釜上；
[0015]至少三根導(dǎo)光筒，其分別對應(yīng)溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相，與熒光計(jì)連接時(shí)用于將熒光計(jì)產(chǎn)生的熒光引導(dǎo)到藍(lán)寶石視窗和將從藍(lán)寶石視窗返回的熒光傳給熒光計(jì)。通過溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相返回的熒光強(qiáng)度來判斷溶解狀態(tài)。溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相達(dá)到溶解平衡時(shí)，返回的熒光強(qiáng)度不再發(fā)生變化。
[0016]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述熒光監(jiān)測組件還包括壓帽、墊片和密封件，所述壓帽為中空狀，壓帽的一端與導(dǎo)光筒連接，壓帽的另一端經(jīng)墊片將藍(lán)寶石視窗抵接在溶解釜的壁面的視窗口上，密封件設(shè)在藍(lán)寶石視窗與溶解釜的視窗口之間。由于溶解釜工作在高溫高壓條件下，藍(lán)寶石視窗由耐高溫高壓的材料制成。另外，壓帽與溶解釜的視窗口之間為螺紋連接，溶解釜的視窗口為靠近外壁面的孔口直徑比靠近內(nèi)壁面的孔口直徑大的階梯孔，壓帽將藍(lán)寶石視窗壓接在溶解釜的視窗口上。為了避免壓帽安裝時(shí)對藍(lán)寶石視窗造成磨損，壓帽與藍(lán)寶石視窗之間設(shè)有墊片。密封件用于對溶解釜的視窗口與藍(lán)寶石視窗的連接處密封，從而避免在高溫高壓下溶解釜內(nèi)的流體逸出或流出。
[0017]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述熒光計(jì)連接在滑軌式升降定位支架上，所述熒光計(jì)沿滑軌式升降定位支架滑動從而分別與對應(yīng)溶解釜內(nèi)的油、氣和水三相的導(dǎo)光筒連接。通過滑軌式升降定位支架能實(shí)現(xiàn)一個(gè)熒光計(jì)與多個(gè)導(dǎo)光筒分別連接從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測不同位置是否達(dá)到平衡狀態(tài)的目的。不僅節(jié)約了設(shè)備成本，也避免了因采用不同的熒光計(jì)帶來的檢測結(jié)果之間的偏差。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，高溫高壓溶解機(jī)構(gòu)還包括箱式電加熱爐和磁力攪拌器，其中:
[0019]箱式電加熱爐，用于容納并對耐高溫高壓的溶解釜加熱；
[0020]磁力攪拌器，其中的磁力產(chǎn)生部件設(shè)在箱式電加熱爐的外部，其中的攪拌部件伸入溶解釜體的流體內(nèi)。磁力攪拌器的磁力產(chǎn)生部件價(jià)格較高，將其設(shè)在箱式電加熱爐的外部，能提高磁力攪拌器的磁力產(chǎn)生部件的使用壽命。從而降低成本。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電阻率測定組件包括電阻率巡檢儀和若干組電極，所述電極連接在溶解釜上與溶解釜內(nèi)的流體接觸，所述電阻率巡檢儀與電極電連接。優(yōu)選地，電阻率巡檢儀為直流低電阻測試儀。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，設(shè)有八組所述電極，八組電極沿溶解釜的壁面等間距從上往下設(shè)置。所述電極均為鉬電極。通過設(shè)置八組電極，分別檢測溶解釜不同高度位置處的溶解狀態(tài)。
[0023]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種能更精確地檢測到平衡狀態(tài)的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的方法。
[0024]針對該技術(shù)問題，提供的技術(shù)解決方案是，提供一種用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的方法，其采用上述的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置，并包括以下步驟:
[0025]通過熒光監(jiān)測組件中返回?zé)晒獾淖兓袛嗳芙飧械挠?、氣、水三相的溶解狀態(tài)；
[0026]通過電阻率測定組件根據(jù)電阻率的變化來判斷溶解釜內(nèi)的油、氣、水三相的溶解狀態(tài)；
[0027]若在同一時(shí)間通過熒光監(jiān)測組件和電阻率測定組件兩種方式監(jiān)測到的溶解狀態(tài)相同，則能判斷該時(shí)間溶解釜內(nèi)的溶解狀態(tài)。
[0028]通過兩種檢測方式相互檢驗(yàn)，從而能使檢測結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0029]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，通過熒光監(jiān)測組件測試溶解釜內(nèi)的三相溶解狀態(tài)時(shí)，若達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，返回的熒光的強(qiáng)度不再發(fā)生變化。
[0030]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，通過電阻率測定組件測試溶解釜內(nèi)的三相溶解狀態(tài)時(shí)，若達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，通過電阻率測定組件監(jiān)測到的電阻率不再變化。
[0031]進(jìn)一步地，若通過熒光監(jiān)測組件和電阻率測定組件兩種方式均監(jiān)測到溶解釜內(nèi)的油氣水三相均達(dá)到溶解平衡狀態(tài)，則能判斷溶解釜內(nèi)油、氣和水三相達(dá)到平衡狀態(tài)。對油、氣和水三相的平衡狀態(tài)的判斷更準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0032]圖1所示是本發(fā)明的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置的一種具體實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0034]如圖1所示為本發(fā)明的用于監(jiān)測溶解釜內(nèi)的油氣水的溶解狀態(tài)的裝置的一種具體實(shí)施例。在該實(shí)施例中，該裝置包括耐高溫高壓的溶解釜1、用于給溶解釜I加熱的箱式電加熱爐2以及分別與溶解釜I連接的熒光監(jiān)測組件和電阻率測定組件。
[0035]其中，熒光監(jiān)測組件主要包括用于產(chǎn)生熒光和接收返回的熒光的熒光計(jì)3、安裝在溶解釜I上的藍(lán)寶石視窗4和對熒光計(jì)3的熒光進(jìn)行引導(dǎo)的導(dǎo)光筒5。其中，導(dǎo)光筒5至少有三個(gè)，分別對應(yīng)溶解釜I內(nèi)的油、氣和水三相設(shè)置。導(dǎo)光筒5與熒光計(jì)3為能拆式連接，節(jié)省熒光計(jì)3，從而能節(jié)省成本。由于石油具有熒光性，而水與天然氣不發(fā)熒光。因此，當(dāng)石油溶解于水或天然氣后，水相或氣相也能發(fā)出一定波長的。發(fā)出的熒光再經(jīng)過導(dǎo)光筒5與藍(lán)寶石視窗4反射到熒光計(jì)3中測定熒光強(qiáng)度大小。另外，由于在高溫高壓條件下，隨著原油在地層水與天然氣中的溶解增多，水相和氣相的熒光強(qiáng)度會增加。當(dāng)三相流體相互溶解達(dá)到平衡時(shí)，熒光強(qiáng)度不再發(fā)生變化。根據(jù)上述溶解中熒光強(qiáng)度的變化，能判斷原油在水相與氣相中的溶解狀態(tài)或是否達(dá)到了溶解平衡。
[0036]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，藍(lán)寶石視窗4被壓帽6的一端壓接在溶解釜I的視窗口上。溶解釜I的視窗口為階梯孔狀，階梯