[發(fā)明專利]一種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的裝置與方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210522657.5
• 申請日: 2012-12-08
• 公開（公告）號: CN103018134A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋永臣;朱寧軍;趙越超;劉瑜;楊明軍;蔣蘭蘭;王同雷;鄭鴻飛;宿博
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01N9/36
• 分類號: G01N9/36;G01L11/00
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 花向陽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的裝置和方法，屬于化學(xué)工程和石油工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

最小混相壓力是在一定溫度下油氣兩相混溶成為單一相的最小壓力，準確快捷測定氣與油的最小混相壓力，對于注氣（CO₂、輕烴等）提高原油采收率、混相非混相驅(qū)替評估、采油的經(jīng)濟性設(shè)計以及有效埋存溫室氣體等工程研究具有重要指導(dǎo)意義。通過氣驅(qū)技術(shù)可以在常規(guī)技術(shù)的基礎(chǔ)上進一步提高石油采收率10%-15%，因此進一步深入研究氣與油的氣液兩相平衡規(guī)律，為輕質(zhì)烴和CO₂三次采油的地下多相多組分運移規(guī)律分析提供基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)很有必要。

關(guān)于油氣最小混相壓力的測量研究，提出了很多測試方法。最常用的方法是細管法，該方法已發(fā)展為工程中的標準方法，但是其測量過程復(fù)雜，耗時長，經(jīng)濟性差，且對于混相的判斷標準不統(tǒng)一；其次，氣泡上升儀法，裝置簡單、經(jīng)濟性好，且更快捷，但是不屬于定量測量，誤差相比其他方法較大；近年來，新發(fā)展的界面張力消失法利用油氣混相時界面張力消失為零的特征，通過測量氣與油的界面張力隨壓力變化曲線來判斷最小混相壓力點，該方法僅關(guān)注于界面張力這一單一物理量，還需要大量標準復(fù)雜氣液系統(tǒng)的檢驗，仍存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，開發(fā)一種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的裝置和方法。該方法利用磁共振成像技術(shù)檢測一定溫度和一定壓力下氣與油相互溶解的物質(zhì)傳遞過程，確定系統(tǒng)達到平衡后平底試管內(nèi)油的信號強度分布，獲得成像視野內(nèi)氣液兩相中油的信號強度在一定溫度下隨壓力的變化曲線，通過確定信號強度曲線與壓力軸的交點，得到氣與油的最小混相壓力，從而揭示油氣相平衡規(guī)律。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的裝置，它包括一個磁共振成像系統(tǒng)和注氣系統(tǒng)，所述磁共振成像系統(tǒng)的磁共振成像儀中設(shè)有一個高壓容器，所述高壓容器內(nèi)裝有一支平底試管；在高壓容器的入口連接所述注氣系統(tǒng)，出口連接一臺真空泵和一個排液槽；所述高壓容器兩端與加熱制冷循環(huán)泵連接；所述注氣系統(tǒng)采用注入泵經(jīng)單向閥直接與高壓容器連接，在注入泵和單向閥之間連接一個氣瓶。

所述的一種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的方法包括以下步驟：

（1）向平底試管內(nèi)裝入一定量待測油樣，再將裝有油樣的平底試管放入高壓容器中；

（2）連接好管路，打開第二針閥、第三針閥，開啟真空泵，抽真空30分鐘后停止，關(guān)閉第二針閥、第三針閥，開啟裝有氟油的加熱制冷循環(huán)泵對高壓容器進行控溫；

（3）打開氣瓶和第一針閥，向注入泵中充入氣體后，關(guān)閉第一針閥;

（4）打開第二針閥，利用注入泵向高壓容器內(nèi)充入工作氣體，開始檢測，同時利用注入泵調(diào)節(jié)高壓容器內(nèi)油氣系統(tǒng)壓力至0.1MPa，并保持恒壓直至氣-油系統(tǒng)穩(wěn)定，然后關(guān)閉第二針閥；利用K型熱電偶記錄溫度，利用壓力變送器記錄壓力，利用磁共振成像技術(shù)得到氣-油系統(tǒng)穩(wěn)定后平底試管內(nèi)油相質(zhì)子密度分布圖像；

（5）打開第二針閥（10b），利用注入泵升高高壓容器內(nèi)油氣系統(tǒng)壓力，壓力間隔1MPa，在壓力接近最小混相壓力時減小提升的壓力間隔，直到氣與油界面消失。在每一個壓力下，都按步驟（4）檢測平底試管內(nèi)油相質(zhì)子密度分布圖像，得到一系列壓力下的油相質(zhì)子密度分布圖像；

（6）檢測數(shù)據(jù)處理，對所得同一溫度、一系列壓力下的油相質(zhì)子密度圖像的信號強度值進行分析處理，擬合得到信號強度值與壓力的指數(shù)關(guān)系，進一步計算得到氣-油最小混相壓力；

（7）改變加熱制冷循環(huán)泵的溫度，重復(fù)步驟（1）-（6），得到不同溫度下氣-油最小混相壓力。

本發(fā)明的有益效果是：這種利用磁共振成像技術(shù)測定油氣最小混相壓力的裝置，其磁共振成像系統(tǒng)的磁共振成像儀中設(shè)有一個高壓容器，高壓容器中裝有一支平底試管，磁共振成像儀與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采用電連接。這種測定氣與油最小混相壓力的方法，首先利用磁共振成像技術(shù)確定平底試管內(nèi)油的信號強度分布，獲得成像視野內(nèi)氣液兩相中油的信號強度在一定溫度下隨壓力的變化曲線，通過確定信號強度曲線與壓力軸的交點，得到氣與油的最小混相壓力。該方法可確定氣與油的最小混相壓力，實現(xiàn)油氣體系混溶過程的動態(tài)可視化及量化分析，揭示溫度對氣-油體系最小混相壓力的影響。MRI技術(shù)作為一種強力的非侵入測試技術(shù)，通過脈沖場梯度磁共振方法可以獲得油相質(zhì)子密度，實現(xiàn)油氣最小混相壓力的測定，同時實現(xiàn)油氣相互溶解物質(zhì)傳遞過程的可視化，揭示油氣相平衡規(guī)律。