[发明专利]一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法，通过基础油压缩机构和原油压缩机构之间通过弹性薄膜‑液体密封机构连通，同时，连通管路中设置可变形、位置可调的弹性薄膜，以分离基础油压缩机构的基础油和原油压缩机构的原油，防止二者掺混，弹性薄膜与基础油充当液体活塞在外力作用下对原油进行压缩；通过设置的测量仪以测量原油的具体体积，实现伸缩性的测试。本发明能够计算胶凝原油的压缩特性，有效地解决了活塞与压缩舱壁的密封问题以及密封圈因变形对原油压缩特性测量带来的影响，提高测试结果准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法。

背景技术

我国所产原油大部分为含蜡粘稠原油和重质高粘原油，管输过程中，难免会发生停输，停输后随着温度降低至一定程度，管线中的原油可能会呈现为具有一定结构强度的胶凝状态，这会给管线的再启动造成一定的困难。其中胶凝原油的压缩性对于管线再启动具有非常重要的影响，研究胶凝原油的压缩性有助于确定管道再启动的压力传播速度、顶挤液清洗原油所需时间，更重要的是能确定管线能否被完全清洗。

热油管道停输后，管内油品温降收缩，会产生油蒸汽空间，张国忠教授从质量守恒的原则出发，推导出热油管道停输后初始启动压力波传播速度的计算公式：

式中:D为管径，m；E为管道的弹性模量，Pa；e为管道壁厚，m；C为管道敷设约束系数；ρ为热油密度变化的温度系数，kg/(m³·℃)；ΔT为停输过程中的温降，℃；ΔP为初始启动压力，Pa。式(2)表明热油管道停输后初始启动压力波速与热油的弹性系数K、密度ρ、管材的弹性和原油的降温等因素有关。压缩系数F＝1/K，故由上式可知，原油的压缩性很大程度上对压力波的传播速度产生影响。

现场管道中，低温原油具有非牛顿流体特性，管内原油经历剪切历史和热历史的交互影响，非牛顿性质发生改变；停输后沿管道轴向不同位置处的胶凝原油所经历的流动剪切时间和热历史不同，将使胶凝原油的性质存在差异，其压缩性也会存在差异。对于一个完整的输油管道，计算启动压力传播时，需要根据油品性质将管道沿轴向微元化，每个微元段的原油性质直接是计算的基础数据，测量每个微元段的原油性质是关键。

对于胶凝原油压缩性试验测试方法的研究，目前存在的技术问题：

目前为止，针对原油压缩性的实验研究并不多见，在实验中的压缩装置也很少，其中，主要有河北计量研究所提出的原油压缩装置，中国石油大学(北京)所用的高压PVT装置，以及中国石油大学(华东)山东省重点实验室自主研制的原油压缩装置等，上述装置原理基本都是通过给活塞施加一个作用力然后推动活塞来压缩压缩舱中的原油，通过记录活塞的位移，并且根据修正后的计算公式计算出原油的压缩系数。

1.上述方法存在一个共同的不足，即活塞和压缩舱壁之间是滑动的，因此在密封性问题上就暴露出不可避免的问题。即使随着科技的发展，密封材料取得很大的发展，通过采用新材料，极大地提高了活塞处的密封性，减小了因密封不严或者密封圈变形带来的误差，但是密封圈的变形对于在原油压缩系数的测量中所带来的误差还是非常大的。

2.现有的最新的压缩装置中具有变径结构的压缩室，因考虑变径结构压力的传递问题，在选择合适的坡度前提下，会导致压缩室过长，进而造成活塞压力不易在整个压缩室传递，导致压力衰减现象。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于全密封方法的胶凝原油压缩性测试装置及方法，本发明能够有效地解决胶凝原油压缩特性的测试问题，实现对胶凝原油压缩性的测试过程完全密封，极大地提高了测试结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：