專利名稱：用于取樣和稀釋濃乳液的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在濃乳液，特別是流動(dòng)乳液中的液滴大小分布的領(lǐng)域。
技術(shù)背景在沒有稀釋到分析方法的物理學(xué)可以在不受控于二階效果(second order effect)如多次散射的情況下與單個(gè)液滴相互作用的程度的情況下，在 流動(dòng)乳液如水包油型和油包水型乳液和懸浮液中的液滴大小分布的測(cè)量 是不可能的。對(duì)于小于1000ppm的分散相(液滴)濃度，存在一些使用不同 物理方法測(cè)定液滴大小分布的器件。這些物理方法的實(shí)例包括通過光透 射的直接成像；多角度兩種顏色光散射；電傳感區(qū)的使用；以及超聲散射。 在所有這些已知的器件和方法中，當(dāng)次級(jí)作用比如多次散射和/或遮蔽開始 發(fā)生時(shí)，由粒子非常緊密地在一起時(shí)需要的復(fù)雜解釋導(dǎo)致不能分析更濃的 乳液。如果能夠開發(fā)出可以對(duì)濃乳液取樣和稀釋該濃乳液而不明顯影響在該 濃乳液中存在的液滴大小分布的方法和裝置，則在本領(lǐng)域中將是一個(gè)進(jìn) 步。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提出了對(duì)濃乳液進(jìn)行取樣和稀釋的方法和裝置，所述方 法和裝置允許使用現(xiàn)有的液滴大小分布測(cè)量技術(shù)。所述乳液可以包括任何 水包油型或油包水型乳液，包括但不限于含有烴(包括可以含有硫化氫、硫 醇和其它含硫化合物的酸性烴)、水、有機(jī)和/或無機(jī)固體的乳液；并且可 以包括具有多個(gè)相(固體和液體)的膠束、大分子、液珠(globules)、樹脂、 瀝青質(zhì)、烴和水基流體、鉆井泥漿、餾分流體(frac flnid)。乳液可以包含 各種相中的一個(gè)或多個(gè)。如本文使用的，術(shù)語"乳液"是指一種液體在第二種不混溶液體中的分 散體。該乳液可以是不穩(wěn)定或穩(wěn)定的，或者具有任意程度的穩(wěn)定性，但是 本發(fā)明的裝置和方法特別有利于對(duì)不穩(wěn)定乳液(有時(shí)，本文中稱為不穩(wěn)定乳 液)進(jìn)行取樣和稀釋。如本文使用的"濃的"，當(dāng)指的是乳液時(shí)，表示乳液包含分散相在1000ppm或更大的液滴。低于1000ppm的濃度被認(rèn)為是稀乳液。因?yàn)榇蠖鄶?shù)乳液包含作為相之一的水，因此通常將乳液分成兩種類型包含分散在水中的油液滴的水包油型(0/W)型以及所述相顛倒的油包水 型(W/0)型。連續(xù)液體在本文中被稱作連續(xù)相，并且處于液滴形式的液體在本文中被稱作分散相。本發(fā)明并不限于對(duì)o/w和w/o乳液的取樣和稀釋，并且0/W或W/O乳液中的任一種都可以包含如本文所述的其它組分， 比如表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑等。不能制備出由兩種純液體構(gòu)成的穩(wěn)定乳 液；為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性，必須存在第三組分，即乳化劑。通常地，乳化劑的 引入將降低兩個(gè)相的界面張力。很多乳化劑多是己知的；它們可以廣義地 被分成幾組。最大的組是皂、去污劑、和基本結(jié)構(gòu)為以極性基團(tuán)為末端的 鏈烷烴鏈的其它化合物和組。 一些固體粉末可以充當(dāng)被一個(gè)相比另一個(gè)相 潤濕更多的乳化劑。顯示更大潤濕能力的那個(gè)相將變成分散介質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)方面包括對(duì)濃乳液取樣和稀釋以形成稀乳液的方法，一 種方法包括.-(a) 獲得含有分散相和連續(xù)相流體的濃乳液的樣品；(b) 測(cè)量所述分散相在所述樣品中的液滴濃度；(c) 如果所述樣品的液滴濃度小于約1000ppm，則測(cè)量該樣品的液滴 大小分布，而如果液滴濃度大于約1000ppm，則用基本上純的連續(xù)相流體 稀釋所述樣品，形成第一稀釋乳液；以及(d) 任選測(cè)量第一稀釋乳液的液滴大小分布。本發(fā)明內(nèi)的方法包括以下那些，其中如果第一稀乳液的液滴濃度仍然 大于1000ppm，或如果由于一些其它原因而難于使用所選擇的測(cè)量液滴大 小分布的方法獲得液滴大小分布，則可以進(jìn)行使用連續(xù)相流體和一次或多 次再稀釋，并且再測(cè)量液滴大小分布。在本發(fā)明內(nèi)的方法包括以下那些， 其中使用流量控制閥控制濃乳液的樣品、第一稀釋乳液和添加的連續(xù)相流 體的流動(dòng)，所述流量控制閥被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生與通過取樣管線的壓降無關(guān)的基本上恒定的流量，并且所述稀釋流量可以與在供給或取樣管線中的任何壓 力無關(guān)。重要特征是所有的流量控制閥(或如本文描述的其它流量控制裝置) 都在稀釋、取樣和測(cè)量過程的下游。因此，被測(cè)試流體在液滴大小分布測(cè) 量之前或在此期間中沒有感覺到來自任何流動(dòng)控制裝置的任何剪切。在一 些實(shí)施方案中，濃乳液和第一稀釋乳液可以使用毛細(xì)管取樣。在本發(fā)明內(nèi) 的其它方法中，將濃乳液稀釋以形成第一稀釋乳液可以在第一稀釋室進(jìn) 行，所述第一稀釋室可以包括中空的基本上垂直的容器，其中所述濃乳液 和添加的連續(xù)相流體的流動(dòng)任選從室的底部到頂部穿過第一稀釋室，但是 可以使用其它流動(dòng)方式，包括逆流、交叉流動(dòng)等。本發(fā)明的一些方法可以 在所使用的液滴大小測(cè)量器件的出口處控制流體的流動(dòng)，以保證通過該測(cè) 量裝置的流速是所使用的測(cè)量方法合適的速度，并且所有的流動(dòng)通過一個(gè)或多個(gè)管狀(tubing)稀釋室等加以控制。該方法可以包括對(duì)所有的流量控制 閥進(jìn)行校準(zhǔn)。使用本發(fā)明的取樣和稀釋方法，能夠達(dá)到約10:1至約10,000:1的稀釋比率。本發(fā)明的另一個(gè)方面是進(jìn)行所述方法的裝置， 一種裝置包括(a) 用于獲得含有分散相和連續(xù)相流體的濃乳液樣品的裝置；(b) 液滴濃度測(cè)量部件，該部件與用于獲得樣品的裝置流體連接； (C)第一稀釋室，其與液滴濃度測(cè)量部件流體連接；以及(d)任選地，液滴大小分布測(cè)量部件，其與第一稀釋室流體連接。 在本發(fā)明這一方面內(nèi)的裝置包括以下的那些，其中用于獲得樣品的裝置選自選自管道(如毛細(xì)管)的中空物體、杯狀物體、包含樣品取樣器(grabber)的導(dǎo)管狀器件和移液管(例如玻璃微量吸管)，所述空心物。在一 些裝置實(shí)施方案中，液滴濃度測(cè)量器件和液滴大小分布測(cè)量部件可以為相 同或不同的器件。在本發(fā)明內(nèi)的裝置可以包含第二或更多個(gè)稀釋室。用于 獲得樣品的裝置、液滴濃度測(cè)量部件、 一個(gè)或多個(gè)稀釋室和液滴大小分布 測(cè)量部件全都可以使用管道進(jìn)行流體連接，所述管道含有選自鐵和非鐵金 屬、塑料、它們的組合等中的材料。合適金屬管道的實(shí)例包括不銹鋼管道、 銅管道等，而合適塑料管道的實(shí)例包括聚乙烯、聚四氟乙烯等。液滴大小 分布測(cè)量部件可以選自如本文進(jìn)一步描述的已知器件。在本發(fā)明內(nèi)的裝置 可以包含戰(zhàn)略上布置的流量控制閥，該流量控制閥被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生與通過取樣管線的壓差無關(guān)的基本上恒定的流量，并且所述稀釋流量可以與在供給 或取樣管線中的任何壓力無關(guān)。本發(fā)明的其它裝置包括以下那些，其包括介于樣品管道和/或一個(gè)或多個(gè)稀釋室之間的密封以及用于對(duì)乳液或其稀釋體(diluted versions)進(jìn)行取 樣的裝置。在一些實(shí)施方案中，密封可以包含具有從其中穿過的基本上中 心通道的接頭如球形接頭，其中所述用于獲得濃乳液或稀乳液樣品的裝置 可以被設(shè)置在該中心通道內(nèi)。該接頭可以是加壓樣品探針的整體部件，所 述加壓樣品探針限定樣品探針室。在管或稀釋室的內(nèi)部，該接頭可以允許 樣品探針的遠(yuǎn)端在3-維空間內(nèi)移動(dòng)，包括在直線中的移動(dòng)(x,y,z)，或通過 圓柱的移動(dòng)(環(huán)狀、徑向和直徑)或等價(jià)移動(dòng)。取樣和稀釋可以手動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)行，例如，通過計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行。 一個(gè) 或多個(gè)稀釋室可以與允許連續(xù)相流體流入以進(jìn)行濃樣品稀釋的系統(tǒng)流體 連接。而且，盡管在本文的詳細(xì)描述中提供了具體實(shí)例，但是用于取樣的 裝置、 一個(gè)或多個(gè)稀釋室、流量控制室和液滴大小分布測(cè)量部件的相對(duì)物 理位置并不是關(guān)鍵性的；可以以允許獲得濃乳液樣品并且將該濃乳液樣品 移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)稀釋室內(nèi)，因而可以被稀釋成低于約1000ppm的液滴濃 度的任何方式，來構(gòu)建本發(fā)明的裝置。本發(fā)明的裝置可以用于取樣和稀釋 0/W和w/o乳液，尤其是來自高壓和高溫下的石油流體管線中的0/W和 W/0乳液，但是在本發(fā)明這個(gè)方面內(nèi)的裝置沒有限于這樣。在閱讀本發(fā)明的詳細(xì)說明和后附權(quán)利要求的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的裝置和 方法將變得更加明顯。


在下列說明和附圖中，說明可以獲得本發(fā)明的目的和其它所需特征的 方式，在所述附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案，在水包油型乳液中的粒子直徑和累 積體積之間的關(guān)系圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案，粒子直徑和粒子數(shù)量之間的關(guān)系圖。然而，應(yīng)當(dāng)注意，圖l并不是按比例的，并且只是示出本發(fā)明的一個(gè) 典型方案，因此不認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以承認(rèn)其它等價(jià) 有效的實(shí)施方案。
具體實(shí)施方式
在下面的說明中，描述許多細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的理解。然而，本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施，并且 對(duì)于所描述的實(shí)施方案的大量變體或變化可以是可能的。很多油田現(xiàn)象和加工性能對(duì)于在感興趣的區(qū)域存在并且流過的流體的 性質(zhì)敏感。通常，流動(dòng)是小油滴在水中的乳液形式。這在流體穿過節(jié)流器、 泵或其它剪切器件之后最?？吹?，但是有時(shí)可以發(fā)生在其它地方，比如在 地層或主要井筒本身中。這種流體在隨后處理如分離器、聚結(jié)器或甚至簡(jiǎn) 單的工廠元件如管、泵和閥中的行為可以關(guān)鍵性地取決于液滴大小和液滴大小分布。目前，如果最少成分的濃度小于1000ppm，則不存在測(cè)定水包油型乳液或油包水型乳液的液滴大小分布的實(shí)時(shí)在線方法。對(duì)于低于1000ppm的濃度，存在一些使用不同的測(cè)定液滴大小分布的物理方法的器 件。通過光透射的直接成像是在〗01^01加://， .^^.(:0.11]^)制造的器件中 使用的方法。由Malvem (h加:〃www.malvern.co.uk/)制造的器件使用多角度 兩種顏色光散射。由Beckman/Coulter(http:〃www.beckman.com/)制造的器 件使用電傳感區(qū)。另 一 種己知的器件使用超聲散射(CSIRO， http:〃www.minerals.csiro.au/main/pg2.asp id=36875)。在所有的這些已知器 件中，當(dāng)次級(jí)作用比如多次散射和/或遮蔽開始發(fā)生時(shí)，由在粒子非常緊密 地在--起時(shí)所需要的復(fù)雜描述導(dǎo)致不能分析更濃的乳液。 一種關(guān)于這種情 況的可能方法是，將濃乳液的樣品取出，任選用合適添加劑如一種或多種 表面活性劑使該濃乳液穩(wěn)定，然后用連續(xù)相的純樣品稀釋所得混合物，直 到一種已知方法可以讀取液滴大小分布。本發(fā)明的裝置允許對(duì)流動(dòng)乳液進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線取樣和受控的稀釋，因 而可以進(jìn)行粒度大小分布的連續(xù)測(cè)量。在參考圖l論述的實(shí)例中，使用獲 自Jorin的商品名為"ViPA"的已知液滴大小分布裝置進(jìn)行粒子大小分析， 然而可以使用任何已知的能夠提供液滴在乳液中的液滴大小分布的粒子或液滴大小分析裝置，在乳液中，所述液滴以1000ppm以下的濃度存在。本發(fā)明的裝置和方法適合于在確定液滴大小分布之前的樣品準(zhǔn)備。通常，并且參考圖1中所示的實(shí)施方案100，管線2將流體運(yùn)載到比 如泵4的器件，該器件剪切流體并且在管線6的下游產(chǎn)生乳液。泵4和管 線2和6并不是本發(fā)明的特征。根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置，濃乳液的樣品 通過毛細(xì)管8和入口閥^取樣。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在實(shí)施方 案100中的全部或部分特征并不是在所有實(shí)施方案中都是必須的。首先， 進(jìn)行檢查，即乳液實(shí)際上太濃而不能進(jìn)行液滴大小分析。將直接閥(direct valve)Vs開啟，使?jié)馊橐簷M向穿過導(dǎo)管10，而將測(cè)試閥VT開啟，使樣品 流入到液滴濃度測(cè)量器件12內(nèi)，并且分析該濃乳液的液滴濃度。樣品離 開液滴濃度測(cè)量器件12，通過導(dǎo)管14、閥Vs、流量控制閥FRCV 5，并 且最終進(jìn)入到導(dǎo)管16，以返回到管線6。 一部分可以通過閥Vs3取樣到容 器15內(nèi)。如果乳液太濃，關(guān)閉Vs，并且在管線8中開啟VD1，使?jié)馊橐?進(jìn)入到第一稀釋室18內(nèi)，在此濃乳液樣品與基本上純的連續(xù)相例如純化 水組合，進(jìn)入通過導(dǎo)管20、任選的純化器22、關(guān)閉閥V2和流量控制閥 FRCV2。 FRCV被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生與通過它們的壓降無關(guān)的恒定流量。因而， 稀釋流量與在供給或取樣管線中的任何壓力無關(guān)。在本實(shí)施方案中，稀釋 乳液垂直向上經(jīng)過室18，并且使用毛細(xì)管24在頂端二次取樣，大部分流 過FRCV3、關(guān)閉閥V3、流量計(jì)FM1和FM2、 一個(gè)或兩個(gè)流量計(jì)閥Vm、 廢料排出閥Vw和到廢料的導(dǎo)管26而成為廢料。在流過Vs,、導(dǎo)管28和在導(dǎo)管10中的閥Vt之后，然后可以使用器件 12比如來自Jorin的商品名為"ViPA"的已知器件，分析在毛細(xì)管24中的取 樣/稀釋的流體的液滴大小分布。如果稀釋乳液對(duì)于分析仍然太濃，則將關(guān) 閉Vs,，并且將第一稀釋乳液流變向通過毛細(xì)管24和打開閥VD2，進(jìn)入到 第二稀釋室30中，以在第2室(chamber 2)中進(jìn)行再次稀釋，在此與另外 的純化水進(jìn)行稀釋過程，所述另外的純化水通過導(dǎo)管21、打開閥V4和流 量控制閥FRCV 4進(jìn)入到30內(nèi)。另一個(gè)流量控制閥FRCV 1控制第二稀 釋乳液的流動(dòng)，從而將該第二稀釋乳液導(dǎo)向通過閥Vs2和導(dǎo)管32、導(dǎo)管28、 閥vt和試驗(yàn)器件12;或?qū)蛲ㄟ^閥V,、導(dǎo)管34、導(dǎo)管26、流量計(jì)FM1 和FM2、流量計(jì)閥Vm、導(dǎo)管26和閥Vw而成為廢料。另一個(gè)在試驗(yàn)器件12的出口上和在導(dǎo)管14中的流量控制閥FRCV 5確保通過測(cè)量器件12 的流速處于適合于測(cè)量方法的流速，并且控制通過裝置每個(gè)部件的流動(dòng)。 通過將所有的FRCV進(jìn)行校準(zhǔn)并且使用一級(jí)、兩級(jí)或更多級(jí)稀釋，能夠達(dá) 到約10:1至約10,000:1的稀釋比率。圖2示出了在水包油型乳液中的液滴大小分布以及在電沉沒泵(ESP) 的下游聚集的累積樣品體積，所述流以3000bpd [477mV天]流動(dòng)，具有20% 油(API 25)餾分。圖3示出了包含兩個(gè)混合流動(dòng)葉輪泵(己知的商品名為 "Reda"，來自Schlumberger)的泵組(geometry)的類似數(shù)據(jù)，該泵組為11級(jí) GN4000泵，并且該油為API 35。測(cè)試在約10巴[lMPa]和20-40。C進(jìn)行， 然后本發(fā)明的裝置和方法并不限于這些參數(shù)，因?yàn)椴⒉淮嬖谒鲅b置和方 法不能在任何其它壓力和溫度下工作的流體力學(xué)原因，前提是導(dǎo)管、閥、 稀釋室和其它硬件部件可以忍耐所述溫度和壓力。 一個(gè)重要特征是，可以將本發(fā)明的裝置和方法用于對(duì)不穩(wěn)定以及穩(wěn)定的濃乳液進(jìn)行取樣和稀釋。 流體處理部件在構(gòu)思上使用流體力學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使得在濃乳液的液滴在 它們得到聚結(jié)的機(jī)會(huì)之前被散開，并且設(shè)計(jì)成保持湍流合適(correct)以使 得液滴不被打碎。不需要添加任何表面活性劑，整個(gè)過程可以連續(xù)進(jìn)行， 而不是間歇進(jìn)行。而且，圖1所有的詳細(xì)論述和在圖2和3中反映的測(cè)試 數(shù)據(jù)都是對(duì)于水包油型乳液的-因此，在這些實(shí)施方案中，流體流動(dòng)的總的 方向是向上的，并且稀釋流體基本上為純水。如果我們將密度顛倒，艮口， 對(duì)油包水型乳液進(jìn)行取樣和稀釋，則一些實(shí)施方案將受益于構(gòu)建流體流動(dòng) 通常向下的"顛倒"裝置，并且稀釋流將基本上為純油。類似的考慮應(yīng)用于 其它流體體系(即，除0/W和W/0乳液之外的體系)。如果在測(cè)試之前需要使?jié)馊橐悍€(wěn)定或準(zhǔn)-穩(wěn)定，則可以使用一種或多種 表面活性劑。在這些實(shí)施方案中，可以將樣品送往廢料處，而不是返回到 從其中重新取回濃乳液的管線內(nèi)。在本發(fā)明的方法和裝置中有利的表面活 性劑包括陽離子、兩性和兩性離子表面活性劑以及表面活性劑流體體系， 如甜菜堿粘彈性表面活性劑流體系統(tǒng)。 一些剪切恢復(fù)試劑(shear recovery agents)和其它添加劑還可以存在于取樣時(shí)的乳液中，或被添加到樣品中。 尤其合適的兩性離子表面活性劑具有下式RCONH-(CH2)a(CH2CH20)m(CH2)b-N+(CH3)2-(CH2)a'(CH2CH20)m'(CH2)b'COCT其中，R是含有約17至約23個(gè)碳原子的垸基，其可以是支鏈或直鏈 的并且可以是飽和或不飽和的；a、 b、 a，禾flb，各自為0至10，并且m和 m'各自為0至13;如果m不為0，貝U a禾卩b各自為1或2，并且如果m 為0，則(a + b)為2至10;當(dāng)m，不為O時(shí)，則a'和b，各自為1或2，并 且如果m為0，貝lj(a， + b，)為1至5; (m + m，)為0至14;并且CH2CH20 也可以為OCH2CH2。兩性離子表面活性劑包括甜菜堿類。表面活性劑可 以以約0.5至約10%、優(yōu)選約1至約5%并且最優(yōu)選約1.5至約4.5%的濃 度使用。示例性的陽離子粘彈性表面活性劑包括在美國專利5,979,557 和6,435,277中描述的胺鹽和季胺鹽，所述美國專利5,979,557和6,435,277 具有與本申請(qǐng)共同的受讓人，并且通過引用結(jié)合到此。合適的陽離子粘彈 性表面活性劑的實(shí)例包括具有如下結(jié)構(gòu)的陽離子表面活性劑R,N+(R2)(R3)(R4) X-其中，R,具有約14至約26個(gè)碳原子，并且可以是支鏈或直鏈的、芳 族的、飽和或不飽和的，并且可以含有羰基、酰胺、逆酰胺(retroamide)、 酰亞胺、脲或胺；R2、 R3和R4各自獨(dú)立地為氫或C,至約C6脂肪族基團(tuán)， 所述C,至約C6脂肪族基團(tuán)可以是相同或不同的、支鏈或直鏈的、飽和或不飽和的并且它們中的一個(gè)或多個(gè)可以被使R2、 R3和R4基團(tuán)更親水性的基團(tuán)取代；R2、 R3和R4基團(tuán)可以被結(jié)合到含有氮原子的雜環(huán)5-或6-元環(huán) 結(jié)構(gòu)中；R2、 R3和R4基團(tuán)可以相同或不同；R" R2、 R3禾口/或R4可以包 含1個(gè)以上的環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷單元；并且X—是陰離子。這樣的化 合物的混合物也是合適的。作為另一個(gè)實(shí)例，！^為約18至約22個(gè)碳原子并且可以包含羰基、酰胺或胺，并且R2、 R3和R4彼此相同并且包含1至約3個(gè)碳原子。具有結(jié)構(gòu)R,N+(R2)(R3)(R4) X—的陽離子表面活性可以任選含有結(jié)構(gòu) R,N(R》(R3)的胺。眾所周知的是，商購的陽離子季胺表面活性劑通常包含 相應(yīng)的胺(其中，在陽離子表面活性劑中和在胺中的R,、 R2和R3具有相同的結(jié)構(gòu))。濃乳液還可以任選具有添加到其中的下列一種或多種成分醇、 二元醇、有機(jī)鹽、螯合劑、溶劑、互溶劑、有機(jī)酸、有機(jī)酸鹽、無機(jī)鹽、 低聚物、聚合物、共聚物以及這些成分的混合物。兩性粘彈性表面活性劑也是合適的。示例性的兩性粘彈性表面活性劑體系包括在美國專利6,703,352中描述的那些，例如氧化胺類。兩性離子 表面活性劑和兩性表面活性劑的混合物是合適的。實(shí)例是約13%異丙醇、 約5% l-丁醇、約15%乙二醇單丁基醚、約4%氯化鈉、約30%水、約 30%椰油酰胺基丙基甜菜堿和約2%椰油酰胺基丙基氧化胺的混合物。本發(fā)明的用于取樣和稀釋濃乳液的方法和裝置可以對(duì)流體進(jìn)行在線實(shí) 時(shí)分析，例如在濃乳液的液滴大小分析，同時(shí)對(duì)流動(dòng)的干擾最小。多個(gè)流 量控制閥的使用可以實(shí)現(xiàn)基本上恒定并且己知的稀釋比率。如前面所述， 一個(gè)重要特征是，所有的流量控制閥(或如本文描述的其它流量控制裝置) 都在稀釋、取樣和測(cè)量過程的下游。因此，在液滴大小分布測(cè)量之前或過 程中，被測(cè)試的流體沒有感受到任何來自任何流動(dòng)控制器件的剪切。除流 量控制閥之外，也可以使用節(jié)流孔板和/或簡(jiǎn)單的人工操作閥，但是通過這 些中每一個(gè)的流量都對(duì)純化的連續(xù)流體供給的壓力和取樣后的流動(dòng)敏感， 因此需要更仔細(xì)地調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)，以控制一次或多次稀釋比率。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，管道、導(dǎo)管和閥(例如稀釋室)可以由金屬、 塑料、玻璃或其它陶瓷材料形成，或者可以由材料復(fù)合物如裝入在金屬中 的玻璃管或以管中管配置的兩種金屬管形成。流量控制閥，如果使用，則 可以例如通過使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化，并且所述閥可以液壓操作，或可以 使用步進(jìn)齒輪電機(jī)(step gear motor)以控制流動(dòng)控制閥的運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，全部裝置都可以是溫控的。溫控源包括液浴、液 體夾套、電熱(peltier)器件、對(duì)流空氣浴等。例如，可以使用對(duì)流空氣浴將 整個(gè)裝置的溫度控制在士 1°C內(nèi)，并且在一些實(shí)施方案中，控制在土0.1。C 內(nèi)。如果要使振動(dòng)最小化，則可以將本發(fā)明的裝置與其環(huán)境隔離，以使該 裝置的振動(dòng)最小。濃乳液可以是液體、超臨界的，并且可以包含氣態(tài)組分。濃乳液可以 處于高溫和高壓，包括但不限于包含烴(包括酸性烴，其可以含有硫化氫、 硫醇和其它含硫化合物)、水、有機(jī)和/或無機(jī)固體的組合物，并且濃乳液可以包括具有多個(gè)相(固體和液體)的膠束、大分子、液珠、樹脂、瀝青 質(zhì)、烴和水基流體、鉆井泥槳、餾分流體。樣品組合物可以包含各種相中 的一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語"儲(chǔ)集層"可以包括一個(gè)或多個(gè)井筒易進(jìn)入的烴沉積 物。"井筒"包括下套管的、下套管并膠結(jié)的、或開孔的井筒，并且可以是 任意類型的井，包括但不限于生產(chǎn)井、非生產(chǎn)井、實(shí)驗(yàn)井、勘探井等。 并筒可以是垂直的、水平的、介于垂直和水平之間的任意角度、轉(zhuǎn)向或非 轉(zhuǎn)向的以及上述這些的組合，例如帶有非垂直部分的垂直井。短語"高溫、 高壓"是指高于大氣壓和高于20°C的任意溫度和壓力條件。盡管本發(fā)明只有幾個(gè)示例性實(shí)施方案在上面進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是 本領(lǐng)域技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到，在本質(zhì)上不背離本發(fā)明的新教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的情 況下，在示例性實(shí)施方案中進(jìn)行很多變化是可能的。因此，所有這些變化 都意欲包含在本發(fā)明如后附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括(a)獲得含有分散相和連續(xù)相流體的濃乳液樣品；(b)測(cè)量所述分散相在所述樣品中的液滴濃度；和(c)對(duì)于大于約1000ppm的樣品液滴濃度，用基本上純的連續(xù)相流體稀釋所述樣品，形成第一稀釋乳液。
2. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲得樣品包括開啟對(duì)含有濃乳液 的流動(dòng)流的流體連接，并且步驟(a)-(c)實(shí)時(shí)進(jìn)行。
3. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括測(cè)量所述第一稀釋乳液的液 滴濃度，并且如果所述第一稀釋乳液的液滴濃度大于1000ppm，則用基本 上純的連續(xù)相流體進(jìn)行一次或多次的再稀釋，在每次再稀釋之后再測(cè)量所 述液滴大小分布。
4. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括使用流量控制閥控制所述濃 乳液樣品、第一稀釋乳液和添加的連續(xù)相流體的流量，所述流量控制閥產(chǎn) 生與通過傳輸所述濃乳液、第一稀釋乳液和添加的連續(xù)相流體的管道的壓 降無關(guān)的基本恒定流量。
5. 權(quán)利要求4所述的方法，所述方法包括將所述連續(xù)相流體與所述的 濃乳液合并，而與管道中的任何壓力無關(guān)。
6. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲得樣品包括使用毛細(xì)管對(duì)所述 濃乳液進(jìn)行取樣。
7. 權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述濃乳液稀釋以形成所述第一稀 釋乳液包括將所述濃乳液在第一稀釋室中進(jìn)行稀釋。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一稀釋室包括中空的基本上垂 直的容器，并且其中將所述濃乳液稀釋以形成所述第一稀釋乳液包括使 所述的濃乳液和添加的連續(xù)相流體從所述基本上垂直的容器的底部流到 頂部。
9. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括將所述第一稀釋乳液流到液 滴大小分布測(cè)量部件中，以及控制從液滴大小測(cè)量部件的出口流出的流體的流動(dòng)，從而確保通過所述液滴大小分布部件的流速為適合于所使用測(cè)量 處理的速度，并且所有的流都被控制通過一個(gè)或多個(gè)管道稀釋室。
10. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括使用一個(gè)或多個(gè)流量控制 閥控制基本上純的連續(xù)相流體的流量以及稀釋流體的流量。
11. 權(quán)利要求io所述的方法，所述方法包括校準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)所述流量 控制閥。
12. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括用一定量的所述基本上純的連續(xù)相流體稀釋所述濃乳液，以達(dá)到在約10:1至約10,000:1的范圍內(nèi)的 稀釋比。
13. 權(quán)利要求1所述的方法，其中所述濃乳液選自水包油型乳液和油 包水型乳液。
14. 權(quán)利要求1所述的方法，所述方法包括在稀釋之前，將所述濃乳 液與添加劑組合，以穩(wěn)定所述濃乳液。
15. —種對(duì)濃的流動(dòng)乳液進(jìn)行實(shí)時(shí)取樣和稀釋的方法，所述方法包括(a) 獲得選自水包油型乳液和油包水型乳液中的濃流動(dòng)乳液的樣品；(b) 在稀釋之前，將所述濃乳液與添加劑組合，以形成穩(wěn)定的濃乳液； (C)測(cè)量所述穩(wěn)定的濃乳液的液滴濃度；和(d)用基本上純的連續(xù)相流體稀釋所述穩(wěn)定的濃乳液，形成第一稀釋乳液。
16. —種裝置，所述的裝置用于對(duì)濃的流動(dòng)乳液進(jìn)行取樣和稀釋以形 成稀釋乳液，從而允許實(shí)時(shí)測(cè)量在所述流動(dòng)乳液中的液滴大小分布，所述 裝置包括(a) 用于獲得含有分散相和連續(xù)相流體的濃乳液樣品的裝置；(b) 液滴濃度測(cè)量部件，其與用于獲得樣品的裝置流體連接；和 (C)第一稀釋室，其與所述液滴濃度測(cè)量部件流體連接。
17. 權(quán)利要求16所述的裝置，其包括液滴大小分布測(cè)量部件。
18. 權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述液滴大小分布測(cè)量部件包括能 夠通過選自以下方法中的方法測(cè)量液滴大小分布的子部件通過光透射的直接成像、多角度兩種顏色光散射、電傳感區(qū)的使用、超聲波散射和這些 的組合。
19. 權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述液滴濃度測(cè)量器件和所述液滴 大小分布測(cè)量部件是相同的器件。
20. 權(quán)利要求16所述的裝置，其包括與所述第一稀釋室流體連接的第二或更多個(gè)稀釋室。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于對(duì)濃乳液進(jìn)行取樣和稀釋的方法和裝置，所述濃乳液可以包括水包油型乳液、油包水型乳液和其它濃乳液。本發(fā)明的一種方法的實(shí)施方案包括獲得含有分散相和連續(xù)相流體的濃乳液的樣品；測(cè)量所述分散相在所述樣品中的液滴濃度；和對(duì)于大于約1000ppm的樣品液滴濃度，用基本上純的連續(xù)相流體稀釋所述樣品，形成第一稀釋乳液。本發(fā)明的方法包括以下那些其中樣品的獲得包括開啟與含有所述濃乳液的流動(dòng)流的流體連接，其中所述獲得和稀釋的步驟實(shí)時(shí)發(fā)生。本摘要符合摘要所需的規(guī)定。它不應(yīng)當(dāng)被用于限制本發(fā)明的范圍或含義。
文檔編號(hào)G01N1/14GK101275890SQ20081008678
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者加里·馬丁·歐迪埃 申請(qǐng)人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司