[发明专利]天然气超临界流动状态物性测量装置

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种超临界管路天然气流动模拟和测试实验平台，特别涉及一种能够模拟高温高压超临界状态条件下的天然气超临界流动状态物性测量装置。

二、背景技术：

油气资源是保障国家经济、政治、军事安全的重要战略物资，关系国民经济和社会发展，关系国家安全。随着国民经济的快速发展，我国步入了新的发展阶段。为缓解我国能源供需矛盾，满足我国国民经济和社会发展的需求，随着国家能源战略的部署和实施，天然气开发在我国能源战略中的重要性越加显现。我国已相继在四川、新疆、陕北以及南海等地区发现了多个大型天然气藏，特别是川东北地区，其天然气勘探已取得了重大突破，天然气资源蕴藏量丰富，已成为我国重要的油气勘探开发战略接替区。中石化股份有限公司在川东北宣汉-达县地区勘探面积1116km²，天然气资源量8916×10⁸m³。在该地区勘探发现的普光气田经过几年的努力已具备开发条件，国家已决定作为重大能源项目投入开发，并计划在2010年建成120亿方产能，作为川气东输的重要气源，这样可大大缓解我国东部发达地区的能源供需矛盾。这一地区的气藏，大都埋藏较深，地层流体处于临界或超临界状态，而临界或超临界条件下，天然气的物性变化规律复杂，仅靠计算不能足以使人信服，利用实验方法进行研究很有必要，天然气的物性变化规律的准确性关系到工艺配套设计合理性和生产安全。目前这方面的研究较少，模拟超临界条件的天然气流动物性测量实验装置换未见报道。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种天然气超临界流动状态物性测量装置，进而可以研究临界和超临界条件下天然气在井筒内流动时的物性变化特性，为建立超深井井筒天然气流动态力学模型及计算方法打下基础，为天然气井钻探和生产设计和工艺参数计算奠定基础。

其技术方案是：主要由天然气罐、控制阀、增压泵、加热单元、第一温度控制器、单流阀、流量计、流动测试段、温度计、背压控制系统、冷却系统、第二温度控制器、缓冲罐和减压阀组成，天然气罐内的天然气由增压泵进一步增压，通过加热单元和第一温度控制器加热到模拟气藏温度，经过单流阀、流量计，进入流动测试段形成超临界流动，所述的背压控制系统控制需要模拟的气藏压力值，冷却系统和第二温度控制器冷却由流动测试段流出的气体，缓冲罐可以对流出的气体降压，以达到增压泵工作的温度和压力条件。

上述的天然气罐提供压力超过10MPa的天然气供循环使用，增压泵把天然气增压至70MPa后进入流动测试段形成高压流动。

上述的加热单元采用油浴加热，通过第一温度控制器控制气体温度，达到深井所需的高温条件，系统最高温度可以达到150度。

上述的背压控制系统控制需要模拟的气藏压力值，压力大小根据流动管路模拟的要求来设定，并由计算机来控制，保证流动测试段内压力恒定。

本发明的有益效果是：可实现高温高压超临界条件下的天然气五行参数密度、粘度的测量，是超深井天然气田开采技术研究必不可少的重要工具。该设备可实现：(1)临界和超临界条件下井筒气体流动模拟和物性参数测试；(2)亚临界条件下天然气流动模拟。该设备的建成将形成一个超临界管路天然气流动模拟和测试实验平台，成为国内超临界天然气开采基础研究的重要基地。

四、附图说明：

附图1是本发明的结构示意图；

上图中：天然气罐(1)、控制阀(2、3)、增压泵(4)、加热单元(5)、第一温度控制器(6)、单流阀(7)、流量计(8)、流动测试段(9)、温度计(10)、背压控制系统(11)、冷却系统(12)、第二温度控制器(13)、缓冲罐(14)、减压阀(15)、压力计(16、17、18)、压差传感器(19)。

五、具体实施方式：

实施例1：结合附图1，在超临界条件下天然气密度测量：本发明用于模拟超深天然气井中在超临界条件下的天然气井筒流动规律，并测量天然气密度。其主要由天然气罐1、控制阀2、3、增压泵4、加热单元5、第一温度控制器6、单流阀7、流量计8、流动测试段9、温度计10、背压控制系统11、冷却系统12、第二温度控制器13、缓冲罐14和减压阀15组成，天然气罐1内的天然气由增压泵4进一步增压，通过加热单元5和第一温度控制器6加热到模拟气藏温度，经过单流阀7、流量计8，进入流动测试段9形成超临界流动，所述的背压控制系统11控制需要模拟的气藏压力值，冷却系统12和第二温度控制器13冷却由流动测试段9流出的气体，缓冲罐14可以对流出的气体降压，以达到增压泵工作的温度和压力条件。