[发明专利]油气井井筒环空流体热膨胀系数的测量装置及测量方法

摘要

本发明涉及油气领域，具体为油气井井筒环空流体热膨胀系数的测量装置及测量方法。测试装置主体部分底部通过液体泵、精密液体流量计与辅助部分底部连接；气瓶、储气罐分别与辅助部分连接；测试装置主体部分安装有测温测压系统、显示和采集系统和温度控制系统。本发明提供的油气井井筒环空流体热膨胀系数的测量装置及测量方法，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、结构简单、易于拆卸、密封效果好的特点。采用温度恒定、流体均匀加热，适合于耐高温流体。该装置适用于测量油气井井筒环空流体热膨胀系数，可简单有效的测量出在温度变化较大时的油气井井筒环空流体热膨胀系数，且测试的准确度较高。

主权项

1.油气井井筒环空流体热膨胀系数的测量装置的测量方法，所述的油气井井筒环空流体热膨胀系数的测量装置，包括测试装置主体部分(1)、辅助部分(2)、气瓶(3)、储气罐(7)；测试装置主体部分(1)底部通过液体泵(8)、精密液体流量计(9)与辅助部分(2)底部连接；气瓶(3)、储气罐(7)分别与辅助部分(2)连接；测试装置主体部分(1)安装有测温测压系统(4)、显示和采集系统(5)和温度控制系统(6)，所述的测试装置主体部分(1)包括耐腐蚀套管(12)，耐腐蚀套管(12)的底部有进液口(10)，顶部密封并安装有出液口(11)；进液口(10)通过精密液体流量计(9)和液体泵(8)与辅助部分(2)连接；出液口(11)上安装有测量毛细管(16)和精密气体流量计(17)；耐腐蚀套管(12)内安装有压力传感器(15)；耐腐蚀套管(12)中心轴线处安装加热棒(13)，耐腐蚀套管(12)内还安置多个热电偶组，每个热电偶组包含两只热电偶(14)，每个热电偶组的两只热电偶(14)分别紧贴在耐腐蚀套管(12)内壁和加热棒(13)上；压力传感器(15)、热电偶(14)分别与控制装置连接；所述的辅助部分(2)包括除气溶气罐(18)，除气溶气罐(18)顶部连接有进气管(19)和出气管(20)，底部有排液口(24)；进气管(19)末端延伸到除气溶气罐(18)内底部，进气管(19)末端安装有多个进气孔(21)；进气管(19)顶部为进气口(22)，进气口(22)与气瓶(3)连接；出气管(20)顶部为出气口(23)，出气口(23)与储气罐(7)连接；排液口(24)与测试装置主体部分(1)的进液口(10)连接；首先在辅助部分(2)的除气溶气罐(18)里装入待测液体，通过通入不同的气体达到除氧或者溶解气体的目的，2h后将液体泵入耐腐蚀套管(12)内，让测量毛细管(16)的液面达到刻度线处，打开精密气体流量计(17)和加热开关，然后当耐腐蚀套管(12)内压力、温度和测量毛细管(16)处液面高度稳定时，读出此时气体的出口和耐腐蚀套管(12)内温度差，计算出在该温度下液体的热膨胀系数；其特征在于：包括以下步骤，第一步，实验准备：测量出测量毛细管(16)的内径，在耐腐蚀套管(12)内壁和加热棒(13)上放置15组热电偶，检查热电偶分布情况及工作状况，以确保其均匀分布和正常工作；将配好的液体倒入除气溶气罐(18)，利用硅胶密封罐口，再通入所需的气体，通入不少于2h；第二步，测量耐腐蚀套管(12)内温度与压力、流体膨胀体积及出口气体量：首先将除气溶气罐(18)中流体泵入耐腐蚀套管(12)内，液面达到测量毛细管(16)的刻度线处，读出精密气体流量计(17)所示的气体体积及测量毛细管(16)的液面高度，将精密气体流量计(17)清零，打开加热开关，控制加热温度，待测量毛细管(16)中液面及耐腐蚀套管(12)内压力温度值稳定时，读取此时的温度值、测量毛细管(16)中液面高度以及精密气体流量计(17)所显示的出气量，从而可以计算得出该气体在某温度条件下的热膨胀系数：由于液面上升而增加的出气量：由于蒸发和挥发而增加的液体量：整个实验过程中的液体变化量：V＝V₄+V₃液体热膨胀系数：计算液体热膨胀系数α，其中L是液面上升的高度，ρ_L为液体的密度，d为测量毛细管的内径，V是整个实验过程中的液体变化量，V₁是进入耐腐蚀套管(12)的液体量，V₂是从测量毛细管(16)出来的气体量，V₃是由于液面上升而增加的出气量，V₄是由于蒸发和挥发而增加的液体量，ΔT是稳定后的温度变化值，M_L是液体分子量；第三步，重复第二步骤，改变初始温度条件，或加热到不同的温度，测量多个温度下的流体的热膨胀系数；第四步，使用不同流体做实验，计算出不同流体在除气后的热膨胀系数；第五步，使用不同流体、气体做实验，计算出流体在饱和了不同气体时的热膨胀系数；第六步，实验结束，记录实验结果，将耐腐蚀套管(12)内的流体泵回除气溶气罐(18)，清洗装置。