專利名稱：油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油開發(fā)實(shí)驗(yàn)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
在石油開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量油水體積量是一項(xiàng)經(jīng)常性的操作。調(diào)研顯示，油水體積量測(cè)量的方法和儀器多種多樣，適用于不同的專業(yè)。但是針對(duì)油藏高溫高壓環(huán)境、流體體積微量等特殊實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有方法和儀器在測(cè)試精度、具備高溫高壓測(cè)試條件和操作簡(jiǎn)便這三個(gè)方面難以達(dá)到兼?zhèn)?。常?guī)的浮子式液位計(jì)適用于常壓狀態(tài)時(shí)的氣液兩相液位測(cè)量，無法滿足高壓及不可視條件；常規(guī)的電位液位計(jì)適用于常壓狀態(tài)下，測(cè)量流體體積較大的情況，測(cè)量精度較低。油藏條件下的油水液位測(cè)量通常采用降壓后，油相和水相分別計(jì)量的辦法，其測(cè)量步驟繁瑣，而且不能進(jìn)行過程監(jiān)測(cè)，這限制了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在石油開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油水液位，能為分析溫度、壓力等因素的影響提供技術(shù)支持。如果能分辨出微量流體兩相間的差異，將為低滲透巖石內(nèi)的滲流過程、物質(zhì)間擴(kuò)散作用等緩慢作用過程的研究提供技術(shù)支持。但是，現(xiàn)行的測(cè)試方法制約了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，目前尚無有效的測(cè)試油藏條件下油水液位的技術(shù)方案。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例的主要目的在于提供一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置，以解決由于現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效的油藏條件下油水液位的測(cè)試技術(shù)而制約實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)擴(kuò)展的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置，所述測(cè)試裝置與包含待測(cè)流體的高壓容器連接，所述的裝置包括測(cè)試部分和控制顯示部分，其中，所述的測(cè)試部分包括承壓筒、導(dǎo)電塊、密封部件、中心具有通孔的承壓塊、和中心具有通孔的壓帽；所述的控制顯示部分包括直流電源、陽(yáng)極接線端、陰極接線端、電阻測(cè)試電路、液位計(jì)算電路和顯示窗，其中，所述承壓筒是下方具有錐形螺口的中空筒，所述錐形螺口與所述的高壓容器相連，所述承壓筒外側(cè)具有陰極接口，所述陰極接口與所述的陰極接線端連接；所述導(dǎo)電塊包括導(dǎo)電柱體、探針和電線，所述導(dǎo)電柱體上方連接所述電線，所述電線通過所述承壓快和壓帽的通孔與所述控制顯示部分的陽(yáng)極接線端連接，所述導(dǎo)電柱體下方固定連接纏繞有電阻絲的探針；所述密封部件包括具有通孔的上密封墊、具有通孔的下密封墊和0型圈，其中，所述的0型圈位于所述上密封墊和所述導(dǎo)電柱體之間， 所述下密封墊位于所述導(dǎo)電柱體下方，所述探針通過下密封墊的通孔接觸所述高壓容器底部；所述壓帽位于所述承壓塊上方，當(dāng)所述壓帽緊固時(shí)，所述承壓塊均勻作用于所述密封部件，以確保所述承壓筒密封；所述電阻測(cè)試電路用于在所述探針接觸到油水液位時(shí)，測(cè)試出所述探針的電阻值；所述液位計(jì)算電路用于根據(jù)所述電阻值、以及電阻值與油水液位的關(guān)系確定出當(dāng)前的油水液位。優(yōu)選地，所述的導(dǎo)電塊還包括卡口，設(shè)置于所述導(dǎo)電柱體下方，包括固定接口和金屬卡片，用于固定所述探針。優(yōu)選地，所述的導(dǎo)電柱體為銅質(zhì)柱體。優(yōu)選地，所述的承壓塊為圓盤狀鋼體。優(yōu)選地，所述的上密封墊和下密封墊為聚四氟材質(zhì)，所述的0型圈為加氟橡膠材質(zhì)。優(yōu)選地，所述承壓塊通孔上部具有凹部，所述壓帽通孔下部設(shè)置有與所述凹部匹配的凸部。借助于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型可以有效測(cè)試油藏條件下的油水液位，進(jìn)而可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的油藏條件下油水液位測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)試裝置與高壓容器的連接示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)試部分1的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的控制顯示部分2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的承壓筒的俯視圖；圖6a是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的導(dǎo)電塊12的整體結(jié)構(gòu)圖；圖6b是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的卡口局部示意圖；圖6c是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的探針的放大結(jié)構(gòu)圖；圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。由于現(xiàn)有技術(shù)中缺少有效的油藏條件下油水液位的測(cè)試技術(shù)，因此制約了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)擴(kuò)展?；诖?，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置，以解決上述問題。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1是油藏條件下油水液位測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該裝置包括測(cè)試部分1和控制顯示部分2，測(cè)試部分1和控制顯示部分2連接后與包含待測(cè)流體的高壓容器如圖2所示連接。以下詳細(xì)描述測(cè)試部分1和控制顯示部分2。
4[0027]圖3是測(cè)試部分1的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該測(cè)試部分1包括承壓筒11、導(dǎo)電塊12、密封部件13、中心具有通孔的承壓塊14、和中心具有通孔的壓帽15 ；圖4是控制顯示部分2的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，該控制顯示部分包括直流電源(圖中未示出)、陽(yáng)極接線端21、陰極接線端22、電阻測(cè)試電路(圖中未示出)、液位計(jì)算電路(圖中未示出)、顯示窗23、電源開關(guān)M和液位起始健25。其中承壓筒11是下方具有錐形螺口 111的中空筒，錐形螺口與高壓容器相連，承壓筒外側(cè)具有陰極接口 112，陰極接口通過電線113與陰極接線端22連接。圖5是承壓筒的俯視圖。導(dǎo)電塊12包括導(dǎo)電柱體、探針和電線，導(dǎo)電柱體上方連接電線，導(dǎo)電柱體下方固定連接纏繞有電阻絲的探針。在具體實(shí)施時(shí)，導(dǎo)電塊還可以包括卡口，設(shè)置于導(dǎo)電柱體下方，包括固定接口和金屬卡片，用于固定探針。圖6a是導(dǎo)電塊12的整體結(jié)構(gòu)圖，圖6b是卡口局部示意圖，圖6c是探針的放大結(jié)構(gòu)圖，如圖6a、6b、6c所示導(dǎo)電柱體121，為導(dǎo)電性能較好的銅質(zhì)柱體，上方焊接陽(yáng)極引入的電線122，下方與探針123連接。導(dǎo)電柱體的作用是一是保證探針內(nèi)電流能形成良好回路；二是在密封部件的配合下，有效密封承壓筒下方流體進(jìn)入導(dǎo)電柱體上部。電線122采用耐高溫傳導(dǎo)線，通過承壓快和壓帽的通孔與控制顯示部分的陽(yáng)極接線端連接。探針123，由電阻絲纏繞而成，電阻絲直徑可以是0. Imm ；探針直徑可以分為2mm和 5mm兩種，長(zhǎng)度根據(jù)測(cè)試條件確定。根據(jù)測(cè)試體積精度要求，而選擇不同探針。纏繞結(jié)構(gòu)主要是增加電阻絲的有效長(zhǎng)度，提高電阻值的測(cè)量精度；該結(jié)構(gòu)也擴(kuò)大了水相接觸面積，增強(qiáng)測(cè)量靈敏度?？?124，由固定接口 1241和金屬卡片1242構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)使探針與導(dǎo)電柱體連接牢固，并且易于更換不同種類的探針。密封部件13包括具有通孔的上密封墊131、0型圈132和具有通孔的下密封墊 133，其中，0型圈位于上密封墊和導(dǎo)電柱體之間，下密封墊位于導(dǎo)電柱體下方，通過上下密封墊和0型圈，可以有效密封承壓筒下方流體，以阻止進(jìn)入導(dǎo)電柱體上部。探針通過下密封墊的通孔接觸高壓容器底部。上下密封墊為聚四氟材質(zhì)，0型圈為加氟橡膠材質(zhì)。密封部件13的作用一是隔絕探針和導(dǎo)電塊與承壓筒及上部金屬壓帽間的接觸，在測(cè)量電路連通時(shí)不產(chǎn)生短路；二是在壓帽的配合下對(duì)承壓筒內(nèi)的流體有密封作用，實(shí)現(xiàn)高溫高壓條件下的測(cè)量。壓帽15位于承壓塊14上方，在實(shí)際操作中，承壓塊可以是圓盤狀鋼體，中心有通孔，使電線122穿過；承壓塊通孔上部具有凹部，壓帽通孔下部相應(yīng)地設(shè)置有與凹部匹配的凸部，以配合壓帽定位，壓帽主要是緊固及端蓋作用。當(dāng)壓帽緊固時(shí)，承壓塊的壓力均勻作用在下方密封部件上，確保承壓筒密封。在實(shí)際中，承壓筒的外徑可以是12mm，最小內(nèi)徑為8mm，組合后承壓筒和壓帽整體高度可以是40mm。圖4所示的控制顯示部分包括12V直流電源(圖中未示出)，陽(yáng)極/陰極接線端子，電阻測(cè)試電路和液位計(jì)算電路(圖中未示出)，顯示窗以及相應(yīng)的功能鍵，其中[0039]12V直流電源是為電阻測(cè)量電路提供電源，低電壓符合安全要求；陽(yáng)極/陰極接線端子，分別與導(dǎo)電柱體上方電線(陽(yáng)極)和承壓筒的陰極接口連接；電阻測(cè)試電路，具備測(cè)量電阻值的功能，用于在探針接觸到油水液位時(shí)，測(cè)試出探針的電阻值；液位計(jì)算電路，具備將電阻值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)探針位置的功能，S卩，用于根據(jù)電阻值、 以及電阻值與油水液位的關(guān)系確定出當(dāng)前的油水液位；顯示窗，用于顯示測(cè)量電阻值和液位值；功能鍵，包括電源開關(guān)和液位起始鍵，液位起始鍵的功能是當(dāng)初始液位不處于探針兩端時(shí)，按此鍵可將此處位置設(shè)為零點(diǎn)。通過上述的測(cè)試裝置，可以有效測(cè)試油藏條件下的油水液位，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺少有效的油藏條件下油水液位的測(cè)試技術(shù)而制約實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)擴(kuò)展的問題，從而可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。以下描述上述測(cè)試裝置的工作原理液位測(cè)量裝置安裝在高壓容器上，與待測(cè)流體連通。液位測(cè)量裝置采用電阻測(cè)試法，裝置內(nèi)感知的電阻值與油水界面位置呈線性相關(guān)， 經(jīng)計(jì)算可得油水液面位置。設(shè)測(cè)量裝置的電阻探針長(zhǎng)度為L(zhǎng)，探針材料的電阻值R與長(zhǎng)度L 呈線性關(guān)系，即，有，R = A*L，其中，R表示探針總電阻值，A表示材料電阻率，L表示探針長(zhǎng)度。由基礎(chǔ)電學(xué)知識(shí)可知，測(cè)量的電阻值r與液位Ih成正比，即，有，r = A- lh，其中，r表示測(cè)量電阻值，Ih表示對(duì)應(yīng)的液位。如圖2所示，液位1是油水分界面，水在下方；液位2是油氣分界面。當(dāng)探針接觸水相時(shí)，陽(yáng)極、探針、水、承壓筒外壁和陰極構(gòu)成連通電路，通過電阻測(cè)試電路測(cè)量出電阻值，然后通過液位計(jì)算電路計(jì)算出油水液位。在具體實(shí)施時(shí)，需要根據(jù)測(cè)量液體流量及測(cè)試精度要求選擇探針類型，S卩，選擇探針的直徑。接通探針電路后，存在兩種初始狀況一是容器內(nèi)無水相時(shí)，則電阻值顯示無窮大，液位值為0 ；當(dāng)水相界面接觸到探針時(shí)，電阻值為R0，對(duì)應(yīng)于探針端點(diǎn)。隨著水相界面的上升，電阻值相應(yīng)減小，液位相應(yīng)增加；二是容器內(nèi)充滿水相時(shí)，則電阻值最小，液位值為探針長(zhǎng)度L ；當(dāng)水相界面逐漸遠(yuǎn)離導(dǎo)電塊時(shí)，電阻值相應(yīng)增加，液位相應(yīng)減小。上述測(cè)試裝置可以廣泛適用于油田開發(fā)實(shí)驗(yàn)中，例如驅(qū)替實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)出端流體和巖石潤(rùn)濕性測(cè)量中的液位計(jì)量等。以下以驅(qū)替實(shí)驗(yàn)為例，說明液位測(cè)量裝置的應(yīng)用及效果， 實(shí)驗(yàn)流程見圖7，液位測(cè)量裝置連接巖心末端和回壓控制系統(tǒng)之間。該實(shí)驗(yàn)采用泡點(diǎn)壓力為12ΜΙ^溶解天然氣的原油，在回壓20MPa、溫度83°C的條件下，用地層水驅(qū)替。巖心為某低滲地層天然巖心，滲透率IOX 10-3 μ m3,長(zhǎng)度5. 6cm,直徑 2. 5cm，孔隙度21%，則巖心孔隙體積為5. 76mL。巖心飽和原油后，高壓容器內(nèi)仍有較多地層水(多于10倍巖心孔隙體積)?，F(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)測(cè)量方法是，將產(chǎn)出端流體降壓分為液相和氣相，分別計(jì)量體積，如果是計(jì)算巖心內(nèi)的流體體積時(shí)，則需要根據(jù)氣體壓縮原理進(jìn)行液體體積的校正。由于巖心孔隙體積很小，這種方法的計(jì)算誤差較大。而本實(shí)用新型實(shí)施例，可以進(jìn)行油藏條件下的直接測(cè)量，產(chǎn)出油增加后，水相界面降低(由回壓系統(tǒng)控制排出)，可折算出不同時(shí)刻的產(chǎn)出油量。其測(cè)量精度只與液位測(cè)量裝置的精度有關(guān)，對(duì)比結(jié)果見表1。[0052]表 權(quán)利要求1.一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置，所述測(cè)試裝置與包含待測(cè)流體的高壓容器連接，其特征在于，所述的裝置包括測(cè)試部分和控制顯示部分，其中，所述的測(cè)試部分包括承壓筒、導(dǎo)電塊、密封部件、中心具有通孔的承壓塊、和中心具有通孔的壓帽；所述的控制顯示部分包括直流電源、陽(yáng)極接線端、陰極接線端、電阻測(cè)試電路、液位計(jì)算電路和顯示窗，其中，所述承壓筒是下方具有錐形螺口的中空筒，所述錐形螺口與所述高壓容器相連，所述承壓筒外側(cè)具有陰極接口，所述陰極接口與所述的陰極接線端連接；所述導(dǎo)電塊包括導(dǎo)電柱體、探針和電線，所述導(dǎo)電柱體上方連接所述電線，所述電線通過所述承壓快和壓帽的通孔與所述控制顯示部分的陽(yáng)極接線端連接，所述導(dǎo)電柱體下方固定連接纏繞有電阻絲的探針；所述密封部件包括具有通孔的上密封墊、具有通孔的下密封墊和0型圈，其中，所述的 0型圈位于所述上密封墊和所述導(dǎo)電柱體之間，所述下密封墊位于所述導(dǎo)電柱體下方，所述探針通過下密封墊的通孔接觸所述高壓容器底部；所述壓帽位于所述承壓塊上方，當(dāng)所述壓帽緊固時(shí)，所述承壓塊均勻作用于所述密封部件，以確保所述承壓筒密封；所述電阻測(cè)試電路用于在所述探針接觸到油水液位時(shí)，測(cè)試出所述探針的電阻值；所述液位計(jì)算電路用于根據(jù)所述電阻值、以及電阻值與油水液位的關(guān)系確定出當(dāng)前的油水液位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)電塊還包括卡口，設(shè)置于所述導(dǎo)電柱體下方，包括固定接口和金屬卡片，用于固定所述探針。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的導(dǎo)電柱體為銅質(zhì)柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的承壓塊為圓盤狀鋼體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的上密封墊和下密封墊為聚四氟材質(zhì)，所述的0型圈為加氟橡膠材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述承壓塊通孔上部具有凹部，所述壓帽通孔下部設(shè)置有與所述凹部匹配的凸部。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種油藏條件下油水液位的測(cè)試裝置，該裝置包括測(cè)試部分和控制顯示部分，其中，測(cè)試部分包括承壓筒、導(dǎo)電塊、密封部件、中心具有通孔的承壓塊、和中心具有通孔的壓帽；控制顯示部分包括直流電源、陽(yáng)極接線端、陰極接線端、電阻測(cè)試電路、液位計(jì)算電路和顯示窗；承壓筒與高壓容器相連，承壓筒外側(cè)具有陰極接口，與陰極接線端連接；導(dǎo)電塊包括導(dǎo)電柱體、探針和電線，導(dǎo)電柱體上方連接電線，電線與控制顯示部分的陽(yáng)極接線端連接，導(dǎo)電柱體下方固定連接纏繞有電阻絲的探針；電阻測(cè)試電路用于在探針接觸到油水液位時(shí)，測(cè)試出探針的電阻值；液位計(jì)算電路用于根據(jù)電阻值、以及電阻值與油水液位的關(guān)系確定出當(dāng)前的油水液位。
文檔編號(hào)G01F23/24GK202182755SQ20112033061
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者史彥堯, 楊思玉, 楊永智, 秦積舜, 陳興隆 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司