[发明专利]一种高压下在线测量和控制粘度的设备

说明书

本发明的目的是一种高压下在线测量和控制粘度的设备。

技术领域

不同的石油生产方法可以适当地被采用。这些方法主要包括：

初级生产与通过储层内部的压力自发的生产石油有关；

次级生产中储层内部的压力通过注入水维持；以及

三级生产由不同的提高采收率的方法组成。

根据所需的投资（capex）和运营的成本（opex）的函数选择合适的方法，该投资和成本本身与石油的种类、储层的种类和原油的粘度有关。

众多应用于提高油田的原油采收率（enhanced oil recovery）的方法有其各自的优点。在这些方法中，特别地列举以下方法：

-回注生产的气体；

-基于额外的固定的目的注入二氧化碳，同时又避免温室效应；

-注入不同的溶剂；

-蒸汽加热重油；

-对酸性原油注入碱；

-注入表面活性剂；

-原位注氧燃烧；

-有生物表面活性剂形成的生物法；

-电场扩散方法等。

最简单和有效的方法之一包括注入粘性的水溶液。

通过溶解水溶性的聚合物使得该溶液具有粘性，且特别地为聚丙烯酰胺、黄原胶，且更有趣地为瓜尔胶或纤维素醚类。

由于聚丙烯酰胺具有很高的抗生物降解性，其构成优选的添加剂，而黄原胶则需要使用大剂量的有毒杀菌剂，且优选为甲醛。

通常，通过注入聚合物提高原油采收率的方法主要包括：

在水中或不含氧的盐水（防止降解）中例如以5-20g/L的高浓度溶解聚丙烯酰胺，该聚丙烯酰胺以粉剂或者乳液的形式投递；

向水或盐水注入管道中注入上述母液，然后视情况将得到的混合物注入油井中。

特定的目的是在注入水溶性的聚合物溶液的过程中维持恒定的粘度，这样储层能有效的保持湿润。

目前，如何准确地连续地在线测量母液的粘度是已知的，特别是利用布氏粘度计（Brookfield viscometres）。即使溶液具有高粘度和一定程度的不均匀性该测量也可行，特别地，一方面是由于测量扭曲气泡(measurement-distorting gas bubbles)的存在，以及另一方面是由于相同浓度与盐度的函数的条件下粘度的变化。

工业生产中固有的流量和盐度的变化使得测量注入物的粘度显得必要。

为了防止因对溶液快速降压而产生的机械降解在API（美国石油组织）条件下通过使用样品执行上述过程。

然而，就申请人所了解的，当在提高原油采收率的过程中管道中的压强一般在50-250巴之间变化时，目前还不存在在注入时测量粘度的装置。

现有技术中的粘度计包含：

在大气压下运作的福特杯（FORD cup）或蔡恩杯（ZAHN cup）粘度计、稠度计、落球粘度计；

布氏旋转式粘度计，该粘度计可以在线应用，但是考虑到当压强高于一定值时，该粘度计就会存在机械变形现象而扭曲测量。该粘度计可用于高达50巴的压强，而且例外地，用于高达70巴的压强；

考虑到非牛顿性溶液的剪切应力常提供紊乱的结果，振动式粘度计上升至稍微偏高的压强下时，不能与实验室内用布氏粘度计测量的结果相符；

摆动活塞式粘度计，具有与振动式粘度计相同的特性；

毛细管粘度计，是一种测量低速率因而低剪切应力的不连续装置。仅有布式粘度计允许外推法得到相似的粘度尽管具有较高的剪切应力。

文件US2009/0090504和US4821564描述了一种通过测量注入溶液的压力降测定粘度的设备。然而，由于该设备是测量注入泵的上游的粘度，因此这些设备并不是设计在注入压强下应用而是用于远小于50巴的压强下。

本发明要解决的问题是改善在50-250巴的高压强条件下用于在线测量小于1000cps的粘度的设备，该测量结果能够与在实验室用布氏粘度计测量的结果相符，所测得的粘度就是公知的“屈服粘度(Yield Viscosity)”。

发明内容

申请人开发了一种设备或者一套器材，只要满足以下两个条件，该设备或器材可以被用于在注入泵的下游连续地测量注入溶液的粘度：

聚合物溶液有合适的均匀性。确实，要将1重量份的高粘性的母液与9重量份的盐水在流量为4-100m³/h、流速为2-5m/s的注入管中混合是相当难的。对于现有技术中提及的大多数溶液，在经过数千米的管道和数千米的注入管后，均匀性只是部分地在注入物的表面获得；