一种气液流态分析装置和方法与流程

本发明涉及油气藏开发，特别涉及一种气液流态分析装置和方法。

背景技术：

1、目前储气库以油气藏型储气库为主，油气藏型储气库是指利用已枯竭或接近枯竭的油气藏改建而成的天然气地下储存设施，这类储气库通过向原有的油气藏孔隙或裂缝中注入天然气或从中提取天然气，实现天然气的季节性调峰或战略储备。在油气藏型储气库建设之前必须充分了解油气藏的原始物性条件，同时需要研究该油气藏型储气库的注采运行机理以及该运行机理对储气库产生的影响，尤其是在注采运行过程中气、液流态对储气库库容参数指标的影响。通过研究气液流态变化的动态过程，能够预测储气库的库容衰减、效率变化及潜在风险，从而对注采方案进行优化。

2、油气藏型储气库的注采运行过程，受到注采速度、运行压力范围、油气流态等多因素影响，研究人员进行了油气藏型储气库注采实验的研究，主要是通过常规实验装置实现对储气库注气和采气过程的模拟，以进行建库注采机理的研究。

3、在模拟过程中采用常规的气液流量计量法确定注采过程中产生的混合流体的流量，通过气体流量计和液体流量计分别测量气相和液相的流量，然后结合经验公式确定混合流体的流态。还可以利用气液密度差异，在管道中通过重力自然分异得到分层界面，通过观察分层界面或测量分离时间分析流体的流态。

技术实现思路

1、在储气库的注采模拟实验中，常规实验装置耐受的压力和温度范围有限，难以真实模拟储气库地层的高温高压环境；且常用的流态分析法存在分离过程耗时，响应速度慢的问题，无法实时监测流体动态变化。

2、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种气液流态分析装置和方法。

3、本发明实施例提供一种气液流态分析装置，包括：监控单元；安装于恒温箱内的岩心夹持器、气液流态分析器和回压装置；以及流体组分分析器；

4、气液流态分析器包括可视的十字型反应腔、与反应腔中横向腔体两端分别相连的流入管路和流出管路、与反应腔中竖向腔体相连的压力传感器；反应腔耐温达到第一阈值，耐压达到第二阈值；竖向腔体的管径大于横向腔体的管径；

5、岩心夹持器的出口端，与气液流态分析器中的流入管路相连；

6、气液流态分析器中的流出管路，与回压装置的入口端相连；回压装置用于提供岩心样品外压力，与岩心样品内的流体压力产生压差；

7、回压装置的出口端与流体组分分析器相连；

8、监控单元分别与恒温箱、气液流态分析器、回压装置和流体组分分析器相连。

9、在一些可选的实施例中，所述流体组分分析器中集成色谱仪，用于对流入其内的气体进行实时组分分析。

10、在一些可选的实施例中，十字型反应腔的横向腔体与竖向腔体的管径比为1：5-1：7。

11、在一些可选的实施例中，反应腔由人造蓝宝石制成，其耐压强度达到100mpa，耐温达到200℃。

12、在一些可选的实施例中，在恒温箱内反应腔的对应位置处设有光学观察窗。

13、在一些可选的实施例中，监控单元集成有摄像模块，该模块的光轴对准十字型反应腔。

14、在一些可选的实施例中，监控单元，还包括：

15、通过接收压力传感器的实时数据，监测十字型反应腔内气液流体的压力变化；

16、根据实验需求设定回压装置的目标压力值和恒温箱的目标温度值；

17、实时采集流体组分分析器的组分分析数据；

18、实时监测十字型反应腔内气液流体的流态变化。

19、本发明实施例还提供一种气液流态分析方法，基于上述气液流态分析装置实现，包括：

20、通过监控单元设定恒温箱的温度为预定实验温度，设定回压装置的压力为预定的第一压力；岩心夹持器固定的岩心样品内的流体压力为第二压力；

21、基于第一压力和第二压力之间的压差，岩心样品内的流体依次流经十字型反应腔、回压装置以及流体组分分析器；

22、通过十字型反应腔的竖向腔体观察在压差下岩心样品内流体的流态，并通过流体组分分析器对流入其内的流体进行组分分析。

23、在一些可选的实施例中，基于第一压力和第二压力之间的压差，岩心样品内的流体依次流经十字型反应腔、回压装置以及流体组分分析器，包括：

24、当回压装置的压力与岩心样品内的流体压力处于存在压差的状态下，岩心样片内的流体通过气液流态分析器的流入管路，进入十字型反应腔的左侧横向腔体，在重力分异作用下，流体中的气体会向上侧移动，流体中的液体会向下侧移动；随后流体中的气体会向竖向腔体上侧移动，流体中的液体会向竖向腔体下侧移动；紧接着部分气体进入右侧横向腔体并通过流出管路进入回压装置，再进入流体组分分析器；

25、随着岩心样品内流体的流出，岩心样品内压力下降，当下降至与回压装置的压力相同时，岩心样品内的流体停止流出。

26、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：在气液流态分析器中，十字型反应腔采用耐高温高压透明材料制成，能够模拟油气藏型储气库的地层压力和温度，突破常规装置的限制；同时十字形反应腔的竖向腔体与横向腔体的管径差形成流速缓冲，降低湍流干扰，为重力分异提供稳定环境，使竖向腔体中气液界面的稳定性提升；且横向腔体管径较小能够加速流体流动，模拟高速注采过程；竖向腔体内径较大，通过截面积的突然扩大降低流速，在竖向腔体中流体呈现稳定状态，有效实现气液分离的效率提升；

27、压力传感器与竖向腔体连接，避免了局部涡流干扰，确保压力测量点处于稳定流场，测得的流体压力值更为准确；

28、并通过监控单元实时监测十字型反应腔内气液界面波动的瞬态流态，能够实现流态、组分、环境三要素同步在线监测，为后续储气库地层在不同压力等级采气过程中气、液流态变化规律在线分析提供数据。

29、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

30、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种气液流态分析装置，其特征在于，包括：监控单元；安装于恒温箱内的岩心夹持器、气液流态分析器和回压装置；以及流体组分分析器；

2.如权利要求1的装置，其特征在于，所述流体组分分析器中集成色谱仪，用于对流入其内的气体进行实时组分分析。

3.如权利要求1的装置，其特征在于，十字型反应腔的横向腔体与竖向腔体的管径比为1：5-1：7。

4.如权利要求1的装置，其特征在于，反应腔由人造蓝宝石制成，其耐压强度达到100mpa，耐温达到200℃。

5.如权利要求1的装置，其特征在于，在恒温箱内反应腔的对应位置处设有光学观察窗。

6.如权利要求1的装置，其特征在于，监控单元集成有摄像模块，该模块的光轴对准十字型反应腔。

7.如权利要求1的装置，其特征在于，监控单元，还包括：

8.一种气液流态分析方法，基于权利要求1-7的气液流态分析装置实现，其特征在于，包括：

9.如权利要求8的方法，其特征在于，基于第一压力和第二压力之间的压差，岩心样品内的流体依次流经十字型反应腔、回压装置以及流体组分分析器，包括：

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，通过流体组分分析器对流入其内的流体进行组分分析，包括：