[发明专利]一种应用CT测量油气最小混相压力的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用CT测量油气最小混相压力的装置和方法，属于石油开采工程技术领域。

背景技术

在一定温度下注入流体（通常为轻质烃类或N₂、CO₂等）和给定的油系统间达到混相状态所需要的最低压力称为最小混相压力（Minimum Miscibility Pressure,MMP），是确定油与排驱气体能否达到完全混相的一个非常重要的物理量，对于注气提高原油采收率、混相非混相驱替评估、采油的经济性设计以及有效埋存温室气体等工程研究具有重要指导意义。

MMP的实验测量方法主要包括细管法、升泡仪法、界面张力消失法等。细管法是最早也是工程中应用最多的实验确定方法，该方法已发展为工程中的标准方法，但是其测量过程复杂，耗时长，经济性差，且对于混相的判断标准不统一；升泡仪法装置简单、经济性好，且更快捷，但是该方法以气泡形态的改变作为MMP的非量化判据，误差较大、缺乏定量信息，在混相的解释上有一定的主观性，使得实验结果存在不确定性；近年新发展起来的界面张力消失法利用油气混相时界面张力消失为零的特征，通过测量油气的界面张力随压力变化曲线来判断最小混相压力点，该方法仅关注于界面张力这一单一物理量，并且需要大量标准复杂气液系统的检验，仍存在一定的局限性。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术中存在的问题，开发一种应用CT测量油气最小混相压力的装置和方法。

该方法首先将高压容器控制为恒温，利用CT扫描成像技术获得不同注气压力下高压容器内油与气混合物的CT图像，处理后得到成像视野内气液两相中油相和气相在一定温度下随压力变化的密度值，然后拟合出随压力变化油与气密度差值与压力的指数关系曲线，通过确定该曲线与压力轴的交点得到油气两相发生混相时气液两相中密度相等的最小压力点，该点对应的压力即为油气的最小混相压力。该方法可确定不同温度下油气在PVT系统和多孔介质内的最小混相压力，增进对油气的气液两相平衡规律的认识，为轻质烃和CO₂三次采油的地下多相多组分运移规律分析提供基础物性数据。

本发明的技术方案是：

一种应用CT测量油气最小混相压力的装置，包括CT扫描系统和油气混相系统。CT扫描系统包括通用型X射线CT扫描装置与数据处理计算机；油气混相系统包括高压容器、注气泵、气瓶、控温装置、真空泵、压力传感器和温度传感器，其中高压容器放置于CT扫描装置内部，高压容器的入口通过注气泵与气瓶相连，出口连接真空泵和排气针阀；高压容器用温控装置来控制温度，采用精密压力传感器测量高压容器内的压力，采用精密温度传感器测量高压容器内温度。

应用上述装置测量油气最小混相压力的方法包括以下步骤：

（1）向高压容器内装入一定量的待测油样，再将高压容器放入CT扫描装置内部。

（2）连接好管路，打开第二针阀、第三针阀，开启真空泵，抽真空30分钟后停止，关闭第二针阀、第三针阀，开启控温装置对高压容器进行控温。

（3）打开气瓶和第一针阀，向注入泵中充入气体后，关闭第一针阀。

（4）打开第二针阀，利用注入泵向高压容器内充入工作气体，同时利用注入泵调节高压容器内油气系统压力至0.1MPa，并保持恒压直至油气系统稳定，然后关闭第二针阀；利用温度传感器记录温度，利用压力传感器记录压力，利用CT扫描装置对油气系统稳定后高压容器内部两相分布进行可视化扫描。利用数据采集处理计算机得到油气两相密度分布的CT图像；

（5）打开第二针阀，利用注入泵升高高压容器内油气系统压力，压力间隔1MPa，在压力接近最小混相压力时减小提升的压力间隔，直到油气界面消失。在每一个压力下，都按步骤4扫描获得高压容器内油气两相密度分布的CT图像，得到一系列压力下的油气两相密度分布的CT图像。

（6）数据处理，对所得同一温度、一系列压力下的油气两相密度分布的CT图像的进行分析处理，拟合得到油气两相密度差值与压力的指数关系曲线，进一步计算得到油气最小混相压力；

（7）改变温度，重复步骤(1)-(6)，得到不同温度下油气最小混相压力。