一种非均相体系的取样装置及取样方法与流程

本发明涉及一种非均相体系的取样装置及取样方法，属于油田化学技术领域。

背景技术：

储层非均质性是油藏的基本特性，这种秉性使得水驱后，不论层间、层内，还是微观，都存在常规水驱技术手段难以高效动用大量剩余油。非均相体系具有变形能力较强和颗粒分布范围较窄等特点，进入多孔介质内后具有“堵大不堵小”的封堵特性和“捕集-变形-运移-再捕集-再变形-再运移……”的运动特征，可以减缓剖面返转进程，实现深部液流转向和扩大波及体积目的，并已在海上油田开展矿场先导试验。然而在非均相体系产品质量检测过程中，由于在储液罐中易出现分层现象，且颗粒粒径越大，分层现象越明显，这对其取样和检测工作等造成极大的困难。传统方法是分别从储液罐的上、下出口取液，但由于2种液体混合比例的不同，导致非均相体系的可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间等关键指标检测值误差较大。因此亟需提供一种非均相体系取样方法及装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种非均相体系的取样装置及方法，可为其矿场试验过程中的产品质量检测工作提供重要保障，解决了非均相体系的准确取样及质量检测的问题。

本发明所提供的非均相体系的取样装置，包括取样筒；

所述取样筒的进样端处设有进样口和限位器，所述进样口和所述限位器设于同一水平位置；

所述取样筒的进样端配合有密封组件，所述密封组件包括依次连接的顶杆、复位弹簧和密封阀；

所述密封阀与所述进样筒密封配合，所述顶杆延伸至所述取样筒之外。

所述密封阀的外表面设有凹槽，所述凹槽能与所述限位器配合以阻止所述密封阀移动。

上述的取样装置中，所述取样筒包括2～3段筒体，所述筒体之间通过螺纹连接，便于携带和使用。

考虑到毛管力的影响，及避免过多取样造成浪费，所述取样筒的内径优选为10～35mm。

所述取样筒和所述复位弹簧的长度之和要大于储液罐的高度。

上述的取样装置中，所述取样筒的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma，又称亚克力或有机玻璃)。

上述的取样装置中，所述限位器可为弹簧顶珠，当所述限位器与所述凹槽位置重合时，弹簧打开，推动顶珠移动至所述凹槽内从而卡住所述密封阀，防止其移动。

上述的取样装置中，所述凹槽可为一环形凹槽或与所述限位器相等数量的通孔。

上述的取样装置中，所述取样筒上设置2个对称的所述限位器；可设置2～3个所述取样口。

采用本发明取样装置进行取样时，可按照下述步骤进行：

将所述取样装置中所述密封阀的上端卡住所述限位器；打开非均相体系的储液罐的入口，沿竖直方向，将所述取样装置插入至所述储液罐中，直至罐底，在此过程中非均相体系由所述进样口流入至所述取样筒内；当所述顶杆碰触到罐底时，所述复位弹簧收缩，推动所述密封阀向上运移；当所述密封阀的所述环形凹槽与所述限位器的位置吻合时，所述限位器弹开而伸入至所述环形凹槽内以卡住所述密封阀，防止其继续运移，同时密封阀可堵住所述进样口，所述取样筒内液体无法外泄，取样完成。

要缓缓匀速地控制所述取样装置向所述储液罐内移动。

取样完成后，关闭所述取样筒的上端，将所述取样筒以竖直方向，缓缓并匀速地向上提拉，在此过程中确保所述取样筒内的液体无外泄现象；当所述取样筒离开储液罐后，打开所述取样筒的上端，将所述取样筒内的液体置于烧杯内(必要时可在进(或出)口处连接蠕动泵，确保取样筒内无残留液体)。

利用本发明取样装置取的非均相体系具有代表性，可完全代表储液罐内液体的品质。避免了传统取样过程中，分别从上、下出口取液，2种液体混合比例的不同导致检测值误差较大。按照非均相体系产品质量检测指标及方法，对取出的液体进行检测，获得其可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间等关键指标，判定该批产品是否为合格产品，从而为开展非均相驱油体系矿场试验提供重要保障。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明方法取得的样品能准确反映罐内液体的品质，由于取样过程中，取样器以竖直方向，缓缓并匀速地向下插入储液罐中，直至罐底，所以可均匀的取到罐内上、中、下层的液体。避免了传统取样时从上、下出口取出的2种液体混合比例不同，导致检测值失真等人为操作误差，因而取出的液体更具有代表性，可准确得到罐内液体的可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间等关键指标。

2、本发明取样装置的制作工艺简单、成本低廉，在取样过程中操作简单、省时、省力，检测结果更为准确。

附图说明

图1是非均相体系取样装置的剖视图。

图2是非均相体系取样装置进样端的外部构件图。

图3是非均相体系取样装置进样端的透视图。

图4是非均相体系a初始状态的显微照片。

图5是非均相体系b初始状态的显微照片。

图6是非均相体系a初始粒径分布测试结果。

图7是非均相体系b初始粒径分布测试结果。

图8是非均相体系a膨胀48h膨胀倍数和时间关系曲线。

图9是非均相体系b膨胀48h膨胀倍数和时间关系曲线。

图10是非均相体系a膨胀30d膨胀倍数和时间关系曲线。

图11是非均相体系b膨胀30d膨胀倍数和时间关系曲线。

图中各标记如下：

1进样筒、2进样口、3限位器、4顶杆、5复位弹簧、6密封阀、7圆孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

图1为本发明提供的非均相体系的取样装置的剖视图，它包括取样筒1，其由2段筒体通过螺栓连接形成，其材质为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。取样筒1的进样端处设有2个对称的进样口2和2个对称的限位器3，限位器3为弹簧顶珠，进样口2和限位器3设于同一水平位置，如图2和图3所示。

取样筒1的进样端配合有密封组件，该密封组件包括依次连接的顶杆4、复位弹簧5和密封阀6，密封阀6与进样筒1密封配合，顶杆4延伸至取样筒1之外。其中，密封阀6的外表面有2个对称的圆孔7，圆孔7能与限位器3配合以阻止密封阀6移动(当限位器3与圆孔7位置重合时，弹簧打开，推动顶珠移动至圆孔7内从而卡住密封阀6)。

采用本发明取样装置进行取样时，可按照下述步骤进行：

将密封阀6的上端卡住限位器3；打开非均相体系的储液罐的入口，沿竖直方向，将取样装置缓缓匀速地插入至储液罐中，直至罐底，在此过程中非均相体系由进样口2流入至取样筒1内；当顶杆4碰触到罐底时，复位弹簧5收缩，推动密封阀6向上运移；当密封阀6的圆孔7与限位器3的位置吻合时，限位器3弹开而伸入至圆孔7内以卡住密封阀6，防止其继续运移，同时密封阀6可堵住进样口2，取样筒1内液体无法外泄，取样完成。

取样完成后，关闭取样筒1的上端，将取样筒1以竖直方向，缓缓并匀速地向上提拉，在此过程中确保取样筒1内的液体无外泄现象；当取样筒1离开储液罐后，打开取样筒1的上端，将取样筒1内的液体置于烧杯内(必要时可在进(或出)口处连接蠕动泵，确保取样筒内无残留液体)。

下面具体说明本发明取样装置的取样效果：

一、检测样品

非均相体系及储液罐由中海油研究总院有限责任公司提供，主要包括两种药剂：非均相体系a和非均相体系b，均为柔性微凝胶颗粒产品。实验用水根据s油田矿化度配制的模拟水，水质分析见表1。

表1水质分析

二、取样

(1)向下取样时

1)打开非均相体系储液罐的上出口，将取样装置以竖直方向，缓缓并匀速地向下插入储液罐中，直至罐底，在此过程中非均相体系由进样口2流入取样筒1内；

2)当进样端的顶杆4碰触到罐底时，复位弹簧5收缩，可推动密封阀6向上运移。一旦密封阀6与限位器3的位置吻合，限位器3立即收缩、并卡住密封阀6，防止其继续向上或向下运移，同时密封阀6可堵住进样口2，至此进样端完全封闭，取样筒1内液体无法外泄。

(2)向上提拉取样时

1)关闭取样筒上端，将取样装置以竖直方向，缓缓并匀速地向上提拉，在此过程中确保取样筒1内的液体无外泄现象。

2)当取样装置离开储液罐后，打开取样筒1上端，将取样欧筒1内液体置于烧杯内，同时确保取样筒1内无残留液体。

(3)非均相体系产品质量检测

通过上述方法得到的非均相体系具有代表性，可完全代表储液罐内液体的品质。按照产品质量检测指标及方法对其进行检测，获得其可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间等关键指标，判定该批产品是否为合格产品。

三、非均相体系产品质量检测结果

1、外观

非均相体系a宏观上为均质白色或棕黄色液体；非均相体系b宏观上为均质白色或棕黄色颗粒悬浮液体。

图4～图5分别为非均相体系a、b初始状态的显微照片。由图可知：非均相体系外观呈球形，圆球度较好，在溶剂中分布比较均匀。与非均相体系a相比，非均相体系b颗粒粒径较大。非均相体系是由单体在过氧化物引发剂的引发下所形成的具有一定链长的单体自由基，自由基再与交联剂发生交联反应，使聚合物链不断地交联缠绕在一起，最终形成分子内交联的具有三维空间网络结构的球形弹性聚合物胶体。

2、可分离核心有效固形物含量

按照公式(1)计算非均相体系的有效固形物含量：

式中：c—可分离固形物含量，％；

m—烘干试样产品加称量瓶的质量，g；

m0—空称量瓶的质量，g；

δm—滴加试样产品的质量，g。

根据公式(1)计算可得非均相体系a和b的可分离核心有效固形物含量均≥25％，满足检测指标要求。

3、密度

参照gb/t4472-2011中4.3.3密度计法进行测定，测定温度为25℃。

通过检测可得，非均相体系a和b的密度均在0.95～1.15g/cm³之间，满足检测指标要求。

4、粘度

粘度检测执行标准q/hs2032-2012，采用brookfield粘度计，0号转子，6rpm，25℃测试三次，取算术平均值，作为最终结果。

通过检测可得，非均相体系a和b的粘度均≥80mpa·s，满足检测指标要求。

5、颗粒粒径主要尺寸分布范围

采用德国microtracs-3500型激光粒度仪对非均相体系a和b的初始粒径分布进行检测。

表2～表3及图6～图7分别为非均相体系a、b初始粒径分布测试结果，非均相体系a粒径中值d50＝1.427μm，其颗粒粒径分布范围介于0.5μm～50μm之间；非均相体系b粒径中值d50＝16.38μm，其颗粒粒径分布范围介于1μm～500μm之间，均满足检测指标要求。

表2非均相体系a初始粒径分布测试结果

表3非均相体系b初始粒径分布测试结果

6、膨胀倍数

抽取一定量非均相体系产品，与s油田模拟水混合，配制非均相体系溶液(浓度为3000mg/l)，混合均匀后用waring搅拌器匀速搅拌10min，放置于烘箱中，调整烘箱温度为65℃。

间隔一定时间后取出少量样品，采用激光粒度仪测试颗粒外观尺寸，按照公式(2)进行计算其膨胀倍数：

式中：n—膨胀倍数；

d50(初始)—非均相体系的初始粒径，μm；

d50(膨胀)—非均相体系吸水膨胀后的粒径，μm。

根据非均相体系膨胀倍数计算结果，绘制膨胀倍数和时间关系曲线。图8～图9分别为非均相体系a、b膨胀48h的膨胀倍数和时间关系曲线；图10～图11分别为非均相体系a、b膨胀30d的膨胀倍数和时间关系曲线。

由图可知，随膨胀时间增加，2种非均相颗粒尺寸增大。与非均相体系b相比，非均相体系a的膨胀倍数较大，且两者的膨胀倍数均大于2倍，满足检测指标要求。

7、膨胀时间

由图8～图11可知，非均相体系具有良好的吸水膨胀性能，与水接触初期膨胀速度较快，之后膨胀速度减缓，最终趋于平衡。非均相体系a、b在7天内均完全膨胀，颗粒粒径尺寸达到最大并保持稳定，满足检测指标要求。

综上所述，利用本发明取样装置取的非均相体系产品质量检测结果(包括可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间)，均符合检测指标要求，故判定该批产品为合格产品，可用于开展非均相驱油体系矿场试验。

8、取样效果

与传统取样方法相比较，本发明中通过匀速地控制取样装置向储液罐内移动，可以均匀地取到罐内液体，完全代表储液罐内液体的品质。由此计算的其可分离核心有效固形物含量、密度、粘度、颗粒粒径主要尺寸分布范围、膨胀倍数、膨胀时间等关键指标，结果较为准确。并进一步按照非均相体系产品质量检测指标及方法，判定该批产品是否为合格产品，从而为开展非均相驱油体系矿场试验提供重要保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。