一种稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置及实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置及实验方法，属于石油开采技术领 域。
【背景技术】
[0002] 在注蒸汽开采稠油的过程中，过热蒸汽对原油有蒸馏作用，这些从原油中蒸馏出 的轻质组分以气相的状态进入油藏，对原油的降粘有很大的帮助，使得原油的采收率有一 定的提高，促进了原油的开采。但是确切的过热蒸汽对原油的蒸馏效果有多大，蒸馏率是多 少，这些具体的细节都不明确。
[0003] 过热蒸汽对原油的蒸馏效果等具体的细节参数需要实验装置进行检测，目前，常 规的原油减压蒸馏的实验装置和方法都是关于化工的技术，旨在降低设备的热负荷和热 耗，其目的也都是对原油进行提纯和分离，因此，常规的原油蒸馏实验装置不适用于高温高 压环境下，过热蒸汽对超稠油（50°C下粘度大于10000mPa*s)的蒸馏，此外高温下的过热度 控制、流量计量等均是常规实验装置及实验方法难以实现的。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种稠油过热蒸汽蒸馏的实 验装置及实验方法，能够在实验室实现稳定的平衡蒸馏，精确得到蒸馏率和蒸馏产物。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
[0006] -种稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置，该装置包括蒸汽发生单元、加热单元、计量单 元、蒸馈荃、液相收集单元和气相收集单元；
[0007] 其中，所述蒸汽发生单元与所述加热单元相连通，所述加热单元与所述计量单元 相连通，所述蒸馏釜设置有进料口、液相出口和气相出口，所述计量单元与所述蒸馏釜的进 料口相连通，所述蒸馏釜的液相出口与所述液相收集单元相连通，所述蒸馏釜的气相出口 和所述气相收集单元相连通。
[0008] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，蒸汽发生单元能够生产蒸汽，加热单元 能够将蒸汽加热为过热蒸汽，计量单元能够计量过热蒸汽的流量，蒸馏釜能够对超稠油进 行蒸馏，液相收集单元收集从蒸馏釜液相出口排出的液体，气相收集单元收集从蒸馏釜气 相出口排出的气体。
[0009] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，优选的，所述蒸汽发生单元包括储水槽、 水泵、蒸汽发生器、带有背压阀的第一旁通管路、第一气液分离器；
[0010] 其中，所述储水槽、水泵、蒸汽发生器、第一气液分离器依次连通，所述带有背压阀 的第一旁通管路设置在所述蒸汽发生器和所述第一气液分离器之间。
[0011] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，带有背压阀的第一旁通管路能够在初期 蒸汽发生器生成饱和蒸汽时保证蒸汽的压力；第一气液分离器能够将经过的蒸汽中的液态 水去除，保证蒸汽的干度。
[0012] 根据具体实施方案，上述蒸汽发生单元还包括第一阀门，所述第一阀门设置在带 有背压阀的第一旁通管路和第一气液分离器之间，可以用于控制经过的饱和蒸汽的量及速 度。
[0013] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，优选的，所述加热单元包括加热器、自动 加热控制器、热电偶、带有背压阀的第二旁通管路、第二气液分离器；
[0014] 其中，所述加热器与所述第二气液分离器相连通，所述带有背压阀的第二旁通管 路设置在所述加热器与所述第二气液分离器之间，所述热电偶设置在所述加热器与所述第 二气液分离器之间，所述自动加热控制器分别与所述加热器和所述热电偶相连接。
[0015] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，带有背压阀的第二旁通管路能够保证蒸 汽压力不会因为二次加热，蒸汽加热成为过热蒸汽而压力增大；所述的热电偶检测加热器 出口处生成的过热蒸汽的温度，并将温度值反馈给自动加热控制器，自动加热控制器根据 反馈的温度值调整加热器的加热温度。
[0016] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，带背压阀的第一旁通管路和带有背压阀 的第二旁通管路均是在普通旁通管路的基础上连接一个耐高温的背压阀，所述普通旁通管 路的连接设置是现有技术的常规连接设置。
[0017] 根据具体实施方案，上述加热单元还包括第二阀门，所述第二阀门设置在带有背 压阀的第二旁通管路和第二气液分离器之间，可以用于控制经过的饱和蒸汽的量及速度。
[0018] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，优选的，所述计量单元包括控制阀门、孔 板流量计、阀门自动控制器、单向阀、第三气液分离器和液体计量组件；
[0019] 其中，所述孔板流量计包括成并联连接的标准孔板和差压变送器，所述液体计量 组件包括收集杯和天平，所述收集杯用于收集第三气液分离器分离出的液体，所述收集杯 放置在所述天平上，所述控制阀门、所述孔板流量计、所述单向阀、所述第三气液分离器依 次连通，所述第三气液分离器与所述蒸馏釜的进料口相连通，所述阀门自动控制器分别于 所述控制阀门和孔板流量计的差压变送器相连接。
[0020] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，阀门自动控制器根据流经孔板流量计的 流量的大小控制控制阀门的开合大小，从而使蒸汽流速达到蒸馏要求的流速；所述单向阀 能够保证蒸汽的流向为单向。第三气液分离器是蒸汽进入蒸馏釜前的最后一次气液分离 器，同时，需要精确计量分离出液体的量，分离的液体进入收集杯后通过天平精确称量，与 孔板流量计的计量数值结合，精确计算出进入蒸馏釜的蒸汽量。
[0021] 根据具体实施方案，上述的计量单元还包括温度计和压力表，所述温度计和压力 表设置在所述单向阀和所述第三气液分离器之间；温度计和压力表能够监测进入蒸馏釜前 的蒸汽的温度和压力。若出现温度降低的情况，减小蒸汽流速。
[0022] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，蒸馏釜需要预先加热至预期温度，可以 通过加热片进行加热；优选的，该稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置还包括加热片，所述加热片 设置在所述蒸馏釜的外侧壁上。
[0023] 根据具体实施方案，蒸馏釜上还设置有蒸馏釜用热电偶和蒸馏釜用压力表，用于 监测蒸馏釜内的压力和温度。
[0024] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，优选的，所述液相收集单元包括收集水 槽，收集水泵和活塞容器；其中，所述收集水槽依次与所述收集水泵和活塞容器相连通，所 述活塞容器与所述蒸馏釜的液相出口相连通。
[0025] 上述的液相收集单元收集蒸馏釜内的水相，可以通过活塞容器分离将水相中混合 的油相分离出来后返输回蒸馏釜。
[0026] 上述的稠油过热蒸汽蒸馏的实验装置中，优选的，所述气相收集单元包括冷凝管、 冷凝管路背压阀和收集瓶；其中，所述冷凝管的一端、所述冷凝管路背压阀和所述收集瓶依 次连通，所述冷凝管的另一端与所述蒸馏釜的气相出口相连通。
[0027] 本发明还提供一种稠油过热蒸汽蒸馏的实验方法，其使用上述的稠油过热蒸汽蒸 馏的实验装置，包括如下步骤：
[0028] 将蒸馏水从储水槽经水泵注入蒸汽发生器中，蒸汽发生器将蒸馏水加热成饱和蒸 汽，带背压阀的第一旁通管路保证饱和蒸汽的压力（此处背压阀的蒸汽压力设定为对应蒸 汽温度的饱和蒸汽压，查表可得到），得到初饱和蒸汽；
[0029] 使初饱和蒸汽经过第一气液分离器将蒸汽中的液态水除去，得到干饱和蒸汽；
[0030] 使干饱和蒸汽经过加热器进行二次加热，带背压阀的第二旁通管路保证饱和蒸汽 的压力（此处背压阀的蒸汽压力设定为对应过热蒸汽温度的饱和蒸汽压，查表可得到），得 到过热蒸汽；
[0031] 使过热蒸汽经过第二气液分离器将过热蒸汽中的液态水除去，得到干过热蒸汽；
[0032]