專利名稱：天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超臨界管路天然氣流動模擬和測試實驗平臺，特別涉及一種能夠
模擬高溫高壓超臨界狀態(tài)條件下的天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置。
二背景技術(shù)：
油氣資源是保障國家經(jīng)濟(jì)、政治、軍事安全的重要戰(zhàn)略物資，關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，關(guān)系國家安全。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國步入了新的發(fā)展階段。為緩解我國能源供需矛盾，滿足我國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需求，隨著國家能源戰(zhàn)略的部署和實施，天然氣開發(fā)在我國能源戰(zhàn)略中的重要性越加顯現(xiàn)。我國已相繼在四川、新疆、陜北以及南海等地區(qū)發(fā)現(xiàn)了多個大型天然氣藏，特別是川東北地區(qū)，其天然氣勘探已取得了重大突破，天然氣資源蘊(yùn)藏量豐富，已成為我國重要的油氣勘探開發(fā)戰(zhàn)略接替區(qū)。中石化股份有限公司在川東北宣漢-達(dá)縣地區(qū)勘探面積1116km2，天然氣資源量8916X 108！113。在該地區(qū)勘探發(fā)現(xiàn)的普光氣田經(jīng)過幾年的努力已具備開發(fā)條件，國家已決定作為重大能源項目投入開發(fā)，并計劃在2010年建成120億方產(chǎn)能，作為川氣東輸?shù)闹匾獨(dú)庠?，這樣可大大緩解我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)的能源供需矛盾。這一地區(qū)的氣藏，大都埋藏較深，地層流體處于臨界或超臨界狀態(tài)，而臨界或超臨界條件下，天然氣的物性變化規(guī)律復(fù)雜，僅靠計算不能足以使人信服，利用實驗方法進(jìn)行研究很有必要，天然氣的物性變化規(guī)律的準(zhǔn)確性關(guān)系到工藝配套設(shè)計合理性和生產(chǎn)安全。目前這方面的研究較少，模擬超臨界條件的天然氣流動物性測量實驗裝置換未見報道。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置，進(jìn)而可以研究臨界和超臨界條件下天然氣在井筒內(nèi)流動時的物性變化特性，為建立超深井井筒天然氣流動態(tài)力學(xué)模型及計算方法打下基礎(chǔ)，為天然氣井鉆探和生產(chǎn)設(shè)計和工藝參數(shù)計算奠定基礎(chǔ)。 其技術(shù)方案是主要由天然氣罐、控制閥、增壓泵、加熱單元、溫度控制器、單流閥、流量計、流動測試段、溫度計、背壓控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度控制器、緩沖罐和減壓閥組成，天然氣罐內(nèi)的天然氣由增壓泵進(jìn)一步增壓，通過加熱單元和溫度控制器加熱到模擬氣藏溫度，經(jīng)過單流閥、流量計，進(jìn)入流動測試段形成超臨界流動，所述的背壓控制系統(tǒng)控制需要模擬的氣藏壓力值，冷卻系統(tǒng)和溫度控制器冷卻由流動測試段流出的氣體，緩沖罐可以對流出的氣體降壓，以達(dá)到增壓泵工作的溫度和壓力條件。 上述的天然氣罐提供壓力超過lOMPa的天然氣供循環(huán)使用，增壓泵把天然氣增壓至70MPa后進(jìn)入流動測試段形成高壓流動。 上述的加熱單元采用油浴加熱，通過溫度控制器控制氣體溫度，達(dá)到深井所需的高溫條件，系統(tǒng)最高溫度可以達(dá)到150度。 上述的背壓控制系統(tǒng)控制需要模擬的氣藏壓力值，壓力大小根據(jù)流動管路模擬的要求來設(shè)定，并由計算機(jī)來控制，保證流動測試段內(nèi)壓力恒定。 本發(fā)明的有益效果是可實現(xiàn)高溫高壓超臨界條件下的天然氣五行參數(shù)密度、粘 度的測量，是超深井天然氣田開采技術(shù)研究必不可少的重要工具。該設(shè)備可實現(xiàn)(l)臨界 和超臨界條件下井筒氣體流動模擬和物性參數(shù)測試；(2)亞臨界條件下天然氣流動模擬。 該設(shè)備的建成將形成一個超臨界管路天然氣流動模擬和測試實驗平臺，成為國內(nèi)超臨界天 然氣開采基礎(chǔ)研究的重要基地。
四

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 上圖中天然氣罐(1)、控制閥(2、3)、增壓泵(4)、加熱單元(5)、溫度控制器(6)、 單流閥(7)、流量計(8)、流動測試段(9)、溫度計(10)、背壓控制系統(tǒng)(11)、冷卻系統(tǒng)(12)、
溫度控制器(13)、緩沖罐d4)、減壓閥(ls)、壓力計ae、n、is)、壓差傳感器(ig)。
五具體實施例方式
實施例1 :結(jié)合附圖l，在超臨界條件下天然氣密度測量本發(fā)明用于模擬超深天 然氣井中在超臨界條件下的天然氣井筒流動規(guī)律，并測量天然氣密度。其主要由天然氣罐
1、控制閥2、3、增壓泵4、加熱單元5、溫度控制器6、單流閥7、流量計8、流動測試段9、溫度 計10、背壓控制系統(tǒng)11、冷卻系統(tǒng)12、溫度控制器13、緩沖罐14和減壓閥15組成，天然氣 罐1內(nèi)的天然氣由增壓泵4進(jìn)一步增壓，通過加熱單元5和溫度控制器6加熱到模擬氣藏 溫度，經(jīng)過單流閥7、流量計8，進(jìn)入流動測試段9形成超臨界流動，所述的背壓控制系統(tǒng)11 控制需要模擬的氣藏壓力值，冷卻系統(tǒng)12和溫度控制器13冷卻由流動測試段9流出的氣 體，緩沖罐14可以對流出的氣體降壓，以達(dá)到增壓泵工作的溫度和壓力條件。
上述的天然氣罐1提供壓力超過lOMPa的天然氣供循環(huán)使用，增壓泵4把天然氣 增壓至70MPa后進(jìn)入流動測試段形成高壓流動；加熱單元5采用油浴加熱，通過溫度控制器 6控制氣體溫度，達(dá)到深井所需的高溫條件，系統(tǒng)最高溫度可以達(dá)到150度。背壓控制系統(tǒng) ll控制需要模擬的氣藏壓力值，壓力大小根據(jù)流動管路模擬的要求來設(shè)定，并由計算機(jī)來 控制，保證流動測試段9內(nèi)壓力恒定。 通過利用溫度計6、10和壓差傳感器19，測量系統(tǒng)溫度、流動壓力差，就可以計算 的天然氣密度。 實施例2 :結(jié)合附圖l，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述(超臨界條件下天然氣粘度 用于模擬超深天然氣井中在超臨界條件下的天然氣井筒流動規(guī)律，并測量天然氣 粘度。其結(jié)構(gòu)同實施例l，不同之處是通過壓差傳感器19計量不同溫度壓力條件下測試段 的流動壓差，通過計算就可以求出天然氣的粘度。
權(quán)利要求
一種天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置，其特征是主要由天然氣罐(1)、控制閥(2、3)、增壓泵(4)、加熱單元(5)、溫度控制器(6)、單流閥(7)、流量計(8)、流動測試段(9)、溫度計(10)、背壓控制系統(tǒng)(11)、冷卻系統(tǒng)(12)、溫度控制器(13)、緩沖罐(14)和減壓閥(15)組成，天然氣罐(1)內(nèi)的天然氣由增壓泵(4)進(jìn)一步增壓，通過加熱單元(5)和溫度控制器(6)加熱到模擬氣藏溫度，經(jīng)過單流閥(7)、流量計(8)，進(jìn)入流動測試段(9)形成超臨界流動，所述的背壓控制系統(tǒng)(11)控制需要模擬的氣藏壓力值，冷卻系統(tǒng)(12)和溫度控制器(13)冷卻由流動測試段(9)流出的氣體，緩沖罐(14)可以對流出的氣體降壓，以達(dá)到增壓泵工作的溫度和壓力條件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置，其特征是所述的天 然氣罐(1)提供壓力超過lOMPa的天然氣供循環(huán)使用，增壓泵(4)把天然氣增壓至70MPa 后進(jìn)入流動測試段形成高壓流動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置，其特征是所述的加 熱單元(5)采用油浴加熱，通過溫度控制器(6)控制氣體溫度，達(dá)到深井所需的高溫條件， 系統(tǒng)最高溫度可以達(dá)到150度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置，其特征是所述的背 壓控制系統(tǒng)(11)控制需要模擬的氣藏壓力值，壓力大小根據(jù)流動管路模擬的要求來設(shè)定， 并由計算機(jī)來控制，保證流動測試段(9)內(nèi)壓力恒定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測試實驗平臺，特別涉及一種天然氣超臨界流動狀態(tài)物性測量裝置。其技術(shù)方案是天然氣罐內(nèi)的天然氣由增壓泵進(jìn)一步增壓，通過加熱單元和溫度控制器加熱到模擬氣藏溫度，經(jīng)過單流閥、流量計，進(jìn)入流動測試段形成超臨界流動，所述的背壓控制系統(tǒng)控制需要模擬的氣藏壓力值，冷卻系統(tǒng)和溫度控制器冷卻由流動測試段流出的氣體，緩沖罐可以對流出的氣體降壓，以達(dá)到增壓泵工作的溫度和壓力條件。有益效果是可實現(xiàn)高溫高壓超臨界條件下的天然氣五行參數(shù)密度、粘度的測量，該設(shè)備可實現(xiàn)(1)臨界和超臨界條件下井筒氣體流動模擬和物性參數(shù)測試；(2)亞臨界條件下天然氣流動模擬。
文檔編號G01N11/08GK101710021SQ20091023049
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者于忠, 孫寶江, 李 昊, 高永海 申請人:中國石油大學(xué)(華東)