三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及物理化學中溶解與相平衡技術領域和油氣勘探與開發(fā)技術領域，具體涉及一種三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在高溫高壓下測定三元體系流體相互溶解度的方法主要采用靜態(tài)法，利用該方法測定溶解度的主要困難是如何在保持溶解平衡不被打破的情況下，也就是保持溫度、壓力及物質(zhì)的量不變的條件下從溶解釜中取出樣品，再利用氣相色譜法(GC)，高效液相色譜法(HPLC)，重量法等各種測試方法測定三元體系流體中溶質(zhì)的溶解量?，F(xiàn)有技術中存在的主要問題是:取樣時壓力較難保持恒定，而為了保持壓力不變需要向三元體系流體中注入其它流體，比如氮氣，但是這種方法并不能用于氣體和液體兩相的溶解平衡取樣。上述方法只考慮了取樣時的壓力平衡，但是沒有考慮取樣時溫度降低對溶解平衡的影響。因此，急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫恒壓等質(zhì)取樣的三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述的問題，本發(fā)明提出了一種三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)，這種三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫恒壓等質(zhì)取樣。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)，包括:高溫高壓溶解單元，其包括溶解釜筒體和溶解加熱爐，溶解釜筒體用于容納相互溶解的流體，溶解加熱爐設置于溶解釜筒體的外周以能夠保持溶解釜筒體內(nèi)的溫度基本不變，溶解釜筒體的側(cè)壁上設置有取樣端口 ；高壓平衡單元，其連接于溶解釜筒體以能夠保持溶解釜筒體內(nèi)的壓力基本不變；平衡定量取樣單元，其包括取樣閥、平衡定量取樣器、取樣加溫爐和壓力保持裝置，取樣閥設置于取樣端口和平衡定量取樣器之間，取樣加溫爐設置于平衡定量取樣器的外圍以能夠使平衡定量取樣器內(nèi)的溫度接近溶解釜筒體內(nèi)的溫度，壓力保持裝置連接于平衡定量取樣器以能夠調(diào)節(jié)平衡定量取樣器內(nèi)的壓力接近溶解釜筒體內(nèi)的壓力。
[0005]采用本發(fā)明的三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)進行平衡取樣時能夠在溫度、壓力及溶解特征不變的情況下取樣，特別是取樣流體的溶解特征與溶解釜筒體內(nèi)處于溶解平衡狀態(tài)下的溶解特征一致，從而實現(xiàn)了恒溫恒壓等質(zhì)取樣，因此能夠真實地測定不同溫度和壓力條件下相互溶解的流體的相互溶解度。
[0006]在一個實施例中，溶解釜筒體的工作溫度可達到400°C，溶解釜筒體的工作壓力可達到120MPa。由此相互溶解的流體能夠在高溫高壓條件下相互溶解，提高相互溶解的效果。
[0007]在一個實施例中，高壓平衡單元包括動力源和設置于溶解釜筒體的端部的移動柱塞，動力源用于調(diào)節(jié)移動柱塞，以使溶解釜筒體內(nèi)的壓力基本保持不變。從而在不干擾相互溶解的流體的組分，利于后續(xù)互溶度測定的準確性。在一個優(yōu)選實施例中，高壓平衡單元還包括與移動柱塞配合的變體積油缸。動力源通過變體積油缸與移動柱塞的配合實現(xiàn)對移動柱塞的調(diào)節(jié)，提高了該系統(tǒng)的可靠性。進一步地，高壓平衡單元還包括定量平衡容器，定量平衡容器構造為活塞筒狀，其無桿端流體連通于變體積油缸的一端，動力源通過定量平衡容器調(diào)節(jié)移動柱塞。由此能夠?qū)崿F(xiàn)對溶解釜筒體內(nèi)的體積的緩慢、連續(xù)控制，提高了溶解釜筒體內(nèi)的壓力的精準控制。此外，定量平衡容器上設置有位移傳感器以檢測定量平衡容器內(nèi)的活塞的位移量。由此通過定量平衡容器內(nèi)的平衡活塞的位移量精確了掌握移動柱塞的位移量，以此確定取樣流體的份量。
[0008]在一個實施例中，平衡定量取樣器構造為活塞筒狀，其無桿端連接于取樣閥。由此平衡定量取樣器的結(jié)構簡單，易于實現(xiàn)其內(nèi)部壓力接近溶解釜筒體內(nèi)的壓力。
[0009]在一個實施例中，三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)還包括收集單元，收集單元包括氣液分離器和氣體收集計量器，氣液分離器通過第一單向閥流體連通于平衡定量取樣器，和/或氣液分離器與氣體收集計量器之間設置有第二單向閥。利于取樣和收集工序的精確控制。
[0010]在一個實施例中，收集單元還包括冷阱，氣液分離器設置于冷阱內(nèi)。由此利于氣液兩相的分離。
[0011]在一個實施例中，取樣閥和平衡定量取樣器之間設置有高壓三通閥，高壓三通閥的第三接口連接于第一單向閥。因此提高了各個單元及其部件的氣密性，便于取樣和收集工序的操作。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，在高溫高壓條件下，實現(xiàn)等溫等壓等質(zhì)取樣，從而能夠準確測得溶解平衡狀態(tài)下的互溶度。特別是采用與移動柱塞配合的變體積油缸來實現(xiàn)溶解釜筒體內(nèi)的壓力基本不變，從而在不干擾相互溶解的流體的組分。此外，定量平衡容器構造為活塞筒狀，其無桿端流體連通于變體積油缸，動力源通過定量平衡容器調(diào)節(jié)移動柱塞，由此能夠?qū)崿F(xiàn)對溶解釜筒體內(nèi)的體積的緩慢、連續(xù)控制，提高了溶解釜筒體內(nèi)的壓力的精準控制。
【附圖說明】
[0013]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進行更詳細的描述。其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)的示意圖。
[0015]在圖中，相同的構件由相同的附圖標記標示。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0017]本發(fā)明提供的三元體系高溫高壓流體溶解平衡取樣系統(tǒng)包括高溫高壓溶解單元，高壓平衡單元和平衡定量取樣單元。下面將詳細地描述該取樣系統(tǒng)及其各個單元。
[0018]需要說明的是，相互溶解的流體可以是二兀體系流體，也可以是二兀體系流體。二元體系是指三種在常溫常壓下不溶或溶解度很低的純物質(zhì)流體或者混合物質(zhì)流體。混合物質(zhì)三元體系流體中，作為示例，如地層水(溶解有無機礦物質(zhì)的水)為一元體系，原油(復雜的有機質(zhì)混合物)為二元體系，天然氣(混合烴類氣體)為三元體系。純物質(zhì)三元體系流體，作為示例，如純水為一元體系，甲苯為二元體系，甲燒為三元體系。
[0019]如圖1所示，高溫高壓溶解單元包括溶解釜筒體6和溶解加熱爐7，溶解釜筒體6用于容納相互溶解的流體，溶解加熱爐7設置于溶解釜筒體6的外周，當采用該系統(tǒng)進行流體溶解平衡時，溶解加熱爐7可以保持溶解釜筒體6內(nèi)的溫度基本不變，溶解釜筒體6的側(cè)壁上設置有取樣端口，該取樣端口用于取樣流體的流出。溶解釜筒體6優(yōu)選采用耐高溫，溶解加熱爐7選擇工作溫度范圍較大的，例如工作溫度范圍可以達到400°C，由此可以取樣不同溫度下的互溶解的流體，提高該取樣系統(tǒng)的通用性。
[0020]高壓平衡單元連接于溶解釜筒體6，當采用該取樣系統(tǒng)進行取樣時高壓平衡單元能夠保持溶解釜筒體6內(nèi)的壓力基本不變。高壓平衡單元的工作壓力可達到120MPa，因此溶解釜筒體6優(yōu)選選用耐高壓，從而可以采用溶解釜筒體6在不同溫度和壓力條件下進行流體溶解平衡取樣，特別是能夠真實地模擬油氣儲層所處的溫度和壓力條件。當溶解釜筒體6內(nèi)處于高壓時，溶解釜筒體6內(nèi)的不同位置處的壓力基本相同，在此視為相同。
[0021]如圖1所示，平衡定量取樣單元包括取樣閥9、平衡定量取樣器11、取樣加溫爐12和壓力保持裝置13，取樣閥9設置于取樣端口和平衡定量取樣器11之間，用于選擇性的開啟取樣工序。取樣加溫爐12設置于平衡定量取樣器11的外圍，取樣加溫爐的功用基本等同于溶解加熱爐7，能夠加熱平衡定量取樣器11的同時還能夠保溫，目的是使平衡定量取樣器11內(nèi)的溫度盡可能地接近溶解釜筒體6內(nèi)的溫度。壓力保持裝置13連接于平衡定量取樣器11，目的是調(diào)節(jié)平衡定量取樣器11內(nèi)的壓力盡可能地接近溶解釜筒體6內(nèi)的壓力。當采用該取樣系統(tǒng)進行取樣時，該取樣系統(tǒng)的中央控制器會根據(jù)接收的溶解壓力傳感器18和取樣壓力傳感器20實時控制壓力保持裝置13，使得平衡定量取樣器11內(nèi)的壓力接近溶解釜筒體6內(nèi)的壓力。同樣該取樣系統(tǒng)的中央控制器會根據(jù)溶解溫度傳感器19 (其用于采集溶解釜內(nèi)的溫度)以及取樣溫度傳感器21 (其用于采集平衡定量取樣器內(nèi)的溫度)來控制取樣加熱爐來保持平衡定量取樣器內(nèi)的溫度接近溶解釜筒體內(nèi)的溫度。壓力保持裝置13例如可以是超高壓計量泵，以滿足實際工作需要。
[0022]高壓平衡單元可以是任意能夠?qū)崿F(xiàn)溶解釜筒體內(nèi)的壓力保持不變的結(jié)構，作為優(yōu)選的實施例，圖1所示，高壓平衡單元包括動力源I和設置于溶解釜筒體6的端部的移動柱塞5，動力源I用于