计量装置及方法与流程

本公开涉及油气田开发实验技术领域，特别涉及一种室内驱油实验用含气原油/水体积的计量装置及方法。

背景技术：

注水可以补充地层能量，驱替原油，是目前油田应用最为广泛的提高采收率技术。室内物理模拟实验是评价油藏水驱开发特征的重要技术手段，在室内物理模拟实验过程中关键是要准确计量采出端的油水体积。

目前室内模拟实验中含气原油、水计量大多是在常温大气环境下，分别通过排水法或流量计计量含气原油中溶解气体积，通过量筒或者油水分离装置计量脱气后原油及水的体积，含气原油体积是通过溶解气体积和脱气原油体积按一定油气比计算得到。这种方法不能实时计量含气原油体积，同时如果含气原油中溶解气含量较高，原油瞬间脱气后难以准确计量溶解气体积，从而导致含气原油体积计量不准。

原油不脱气计量需要在密闭容器中进行，密闭容器测量液位的方法有图像法、超声波法和电阻法。图像法是通过摄像系统拍摄可视高压视窗内油水图片，通过对图片的分析来读取油水体积，或者水体积是通过油水分离装置，把水分离以后，用天平来称量水的量。该方法需要利用到可视高压视窗，如果视窗采用透明的耐压玻璃，其耐压程度不高，如果采用蓝宝石作为高压视窗，成本太高；同时通过图像分析法计量油水体积误差比较大，因此，这种高温高压油水计量方法仍存在一定的问题和不足。

超声波液位测量是利用波在相界面的反弹产生的时间差来计量液位高度， 应用于密闭容器中测量含气原油、水液位时，原油会吸收部分超声波，影响测量精度，同时超声波仪器比较复杂，难以应用到室内实验时的油水计量。

电阻法主要是应用于单一导电液体的液位测量，应用于密闭容器中含气原油、水液位测量时，由于含气原油并不导电，电阻法不能计量含气原油的体积，只能计量水的体积，因此，现有的电阻法不能计量含气原油、水同时存在时各自的体积。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种含气原油/水体积计量装置及方法，其利用水的导电性，借鉴电阻法原理，可以直接计量原油含有溶解气时驱替实验产出的含气原油和水的体积。

本公开的一方面提供一种计量装置，包括：

绝缘容器，绝缘容器入口连接至驱替实验采出端；

导电杆，设置于所述绝缘容器内；

电阻棒，设置于所述绝缘容器内，且与所述导电杆绝缘；

回压阀，用于控制所述绝缘容器内的压力；

回压控制泵，用于控制所述回压阀的压力；

气体流量计，用于测量所述绝缘容器排出的气体体积；以及

数据监测终端，所述数据监测终端与所述电阻棒和导电杆分别连接，用于监测通过所述电阻棒和导电杆的电流。

优选地，在所述绝缘容器入口与驱替实验采出端之间设置有两通阀。

优选地，所述电阻棒的电阻率均匀分布。

优选地，所述导电杆和电阻棒均垂直支撑于所述绝缘容器的底面上。

本公开的另一方面提供一种计量方法，采用上述的计量装置，包括以下步骤：

步骤1：连接驱替实验采出端与绝缘容器入口；

步骤2：设定回压阀的回压，在绝缘容器内充满不溶于油和水的气体；

步骤3：测量绝缘容器排出的气体的体积，以及监测通过导电杆和电阻棒的电流；

步骤4：基于所述绝缘容器排出的气体的体积和所述电流计算所述驱替实验产出的含气原油和水的体积。

优选地，设定所述回压阀的回压大于所述含气原油的饱和压力。

优选地，基于所述绝缘容器排出的气体的体积确定所述驱替实验产出的含气原油和水的总体积。

优选地，基于所述通过导电杆和电阻棒的电流计算所述驱替实验产出的水的体积。

优选地，所述计量方法还包括打开设置于所述驱替实验采出端与绝缘容器入口之间的两通阀。

本公开的有益效果是可利用气体流量计计量驱替实验产出的含气原油和水的总体积，基于监测的电流计算产出的水的体积，从而可以直接计量原油含有溶解气时驱替实验产出的含气原油和水的体积，测试方法简单、便捷，测试结果精度较高。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据示例性实施例的计量装置的示意图；以及

图2示出了根据示例性实施例的计量方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本 公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据示例性实施例的含气原油/水体积计量装置包括：

绝缘容器，绝缘容器入口连接至驱替实验采出端；

导电杆，设置于绝缘容器内；

电阻棒，设置于绝缘容器内，且与所述导电杆绝缘；

回压阀，用于控制绝缘容器内的压力；

回压控制泵，用于控制回压阀的压力；

气体流量计，用于测量绝缘容器排出的气体体积；以及

数据监测终端，数据监测终端与电阻棒和导电杆分别连接，用于监测通过电阻棒和导电杆的电流。

以下详细解释根据示例性实施例的含气原油、水体积计量装置的工作原理。

测量之前，预先在绝缘容器内充满一定压力的不溶于油和水的气体，例如氮气或其它气体。为了提高测量的准确性，该压力应大于含气原油的饱和压力，以避免含气原油脱气。可通过由回压控制泵控制的回压阀来调节绝缘容器内的压力。

测量时，连通绝缘容器入口与驱替实验采出端。在驱替实验初始阶段，只有含气原油从采出端流出，并通过绝缘容器入口进入绝缘容器。由于原油不能导电，在导电杆和电阻棒之间没有电流产生，因此数据监测终端不能监测到电流信号。同时由于油气之间的密度差异(绝缘容器内的压力大于含气原油的饱和压力，含气原油不脱气)，原油进入绝缘容器后会排出绝缘容器内上部气体，通过气体流量计测量排出气体的体积可计算含气原油瞬时流量和累积流量。

随着驱替实验的进行，产出水以后，水从采出端进入绝缘容器内。由于水具有导电性，在导电杆和电阻棒之间有电流产生，数据监测终端可以监测到该电流信号。随着液面上升，电流信号会发生变化，通过电流信号变化可推算绝 缘容器中水的体积。同时水的产出会继续排出绝缘容器上部气体，通过气体流量计测量的排出气体体积为水和含气原油的总体积，总体积减去水体积为产出的含气原油体积。

根据示例性实施例的计量装置能够直接测量驱替实验产出的含气原油和水的体积，测量简单、便捷，测试结果精度较高。

作为优选方案，在绝缘容器入口与驱替实验采出端之间设置有两通阀，以连通或切断绝缘容器与采出端，从而可以控制测量过程的启动和暂停。

作为优选方案，数据监测终端通过导线与电阻棒和导电杆分别连接，以监测通过电阻棒和导电杆的电流。

作为优选方案，导电杆的电阻值近似为零，从而导电杆的电阻值可以忽略不计。在实际应用中，可以选择导电性良好的材料制作导电杆，例如铜、铝等。当忽略导电杆的电阻时，通过导电杆和电阻棒的电流仅与电阻棒接入电路中的有效电阻部分的长度相关，从而可以简化计算。

作为优选方案，电阻棒的电阻率均匀分布。对于电阻率均匀分布的电阻棒，在截面积不变的情况下，单位长度的电阻棒具有相同的电阻值，因此监测通过电阻棒的电流的变化，能够计算其电阻值的变化，从而容易推算出其接入电路中的有效电阻部分的长度，通过这一长度即可简便地计算出绝缘容器内的水面高度。

作为优选方案，导电杆和电阻棒均垂直支撑于绝缘容器的底面上，这样电阻棒接入电路中的有效电阻部分的长度等于其自身长度减去绝缘容器内的水面高度，从而可以简化计算。

以下参考附图2描述根据示例性实施例的计量方法，其采用上述计量装置，包括以下步骤：

步骤1：连接驱替实验采出端与绝缘容器入口；

步骤2：设定回压阀的回压，在绝缘容器内充满不溶于油和水的气体；

步骤3：测量绝缘容器排出的气体的体积，以及监测通过导电杆和电阻棒的 电流；

步骤4：基于绝缘容器排出的气体的体积和所述电流计算驱替实验产出的含气原油和水的体积。

作为优选方案，设定回压阀的回压大于含气原油的饱和压力，这样含气原油不会脱气，能够提高测量的准确性。

作为优选方案，基于绝缘容器排出的气体的体积确定驱替实验产出的含气原油和水的总体积。由于驱替实验产出的含气原油和水进入绝缘容器，因此预先充入绝缘容器的气体会被排出。在含气原油不脱气的情况下，绝缘容器排出的气体的体积即等于进入绝缘容器的含气原油和水的总体积。因此，通过气体流量计测量绝缘容器排出的气体的体积，就能够确定含气原油和水的总体积。

作为优选方案，基于通过导电杆和电阻棒的电流计算驱替实验产出的水的体积。根据通过导电杆和电阻棒的电流，可以计算接入电路中的有效电阻值，进而计算绝缘容器内的水面高度。再结合绝缘容器的形状和尺寸，即可计算水的体积。

作为优选方案，该方法还包括打开设置于驱替实验采出端与绝缘容器入口之间的两通阀，以便连通驱替实验采出端与绝缘容器入口。

应用示例

如图1所示，根据示例性实施例的计量装置包括：数据监测终端1、绝缘容器2、电阻棒3、导电杆4、两通阀5、回压控制泵6、回压阀7、气体流量计8。

导电杆4和电阻棒3均垂直支撑于绝缘容器2的底面上，且彼此绝缘。电阻棒3的电阻值均匀。导电杆4和电阻棒3分别连接至数据监测终端1，从而数据监测终端1可以监测通过导电杆4和电阻棒3的电流。两通阀5的一端连接至绝缘容器2的入口，另一端连接至驱替实验采出端。回压阀7用于控制绝缘容器2内的压力，回压控制泵6用于控制回压阀7的压力。气体流量计8用于测量绝缘容器2排出的气体流量。

测量时，首先利用回压控制泵6设定回压阀7的压力为实验所需压力5mpa (该压力大于含气原油的饱和压力)。然后在绝缘容器2内充满5mpa与油水不相溶的气体。

开始驱替实验，当采出端压力稍微大于5mpa时，打开两通阀5，采出端液体进入到绝缘容器2中。在驱替实验的初始，采出端只产出含气原油，在一定时间内进入的含气原油会把绝缘容器2内的气体排出，通过气体流量计8测得初始一段时间内气体体积为100ml。根据状态方程，转化为5mpa下气体体积为2ml(忽略偏差因子)，此时，产出的含气原油体积为2ml。

随着驱替实验的进行，采出端同时产出含气原油和水(油水不乳化)，进入绝缘容器2的含气原油和水排出绝缘容器2内的气体，计量一段时间内经过气体流量计8的气体体积为200ml。根据状态方程，转化为5mpa下气体体积为4ml，则此时油水总体积为4ml。

由于水具有导电性，导电杆4和电阻棒3之间有电流通过，此时在数据监测终端1监测到一定大小的电流，根据电流大小计算水液面高度为1cm，根据绝缘容器2的直径大小，计算产出水体积为2ml，则此时含气原油和水的产出体积分别为2ml和2ml。

上述技术方案只是本发明的一种实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开的原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例的描述，因此前面的描述只是优选的，而并不具有限制性的意义。