油氣成藏評價系統

一、儀器功能

主要用于注氣驅（N2、CO2、空氣、空氣泡沫、伴生氣等）對改善水驅、提高采收率的效果研究，開展與氣驅開發技術有關的注氣混相/非混相驅油效率、氣驅油的滲流特性、氣驅過程的流度控制以及注氣方式優化等的實驗研究，進行注氣驅適合的地層特征、流體特征、注入條件等的篩選和優化，可以很好地為改善低滲透油藏開發效果和提高低滲透油藏采收率提供技術儲備，為數模研究提供技術方案。

主要用途

1、可以進行溫度40-80℃、壓力12-40MPA任意組合的地層條件下，不同氣體（N2、CO2、空氣、空氣泡沫、伴生氣等）和原油之間混相壓力的滲透率測定。

2、模擬油氣成藏時不同壓差、不同溫度條件下飽和巖樣的含氣（油、水）飽和度、出口產油量、產液量、產氣量測定；各種流體-純油、不同比例油水、濕氣、干氣等的驅替實驗。

3、非穩態法相對滲透率實驗和穩態法相對滲透率實驗

4、能夠自動監測試驗溫度、注入壓力、注入液體流量、注入氣體流量、產出液體流量、產出氣體流量。

5、所有采集的數據儀Excel形式記錄，可以存儲、移動、進行計算處理，計算相滲透率、驅油效率、產出液含水，繪制相滲透率曲線。

6、能夠在線檢測氣驅后產出氣體組分。

7、進行CO2氣驅油實驗時，可以同時在線檢測產出氣體、產出油的組分。

二、主要技術參數

1．工作壓力

環    壓：50MPa

驅替壓力：40MPa

壓力測試精度：0.1%F·S

2．流量范圍

    0.01～9.99mL/min

3．適用巖心

    φ25.4×200mm   φ25×1000mm   500×500×200mm

4．工作溫度：150℃，控溫精度：±0.5℃

5．電源：交流220V， 50HZ，±20V

6．總功率：8Kw

三、儀器的基本組成結構

該儀器主要由注入系統、模型系統、計量系統、自動控制系統、數據采集與處理系統組成。詳見工作流程：

注入系統：由注入泵、中間容器、氣液比注入控制系統、泡沫發生器、管閥件組成，可將各種流體按一定流量注入到模型內。

模擬系統：由巖心夾持器、填砂模型管、平板模型、恒溫箱、環壓泵、回壓系統等組成。

計量系統：包括壓力測量、溫度測量、流量計量、油氣水體積計量、產出油組分在線檢測、產出氣組分在線檢測等。

自動控制系統：計算機自動控制注入泵的流量，氣液按比例注入，環壓泵自動跟蹤內壓，恒溫箱加熱恒溫，壓力變送器量程自動切換等。

數據采集處理：由各種數據采集卡、計算機、打印機、采集處理軟件組成，可適時采集壓力、溫度、流量、油氣水體積、產出油氣組分等參數，并對數據進行運算處理。

四、組成儀器各部件的技術規范

1．注入泵

型號：HBL-40，北京衛星廠

工作壓力：40MPa

流量調節范圍：0.01ul/min~9.99ml/min

采用標準RS232接口，由計算機控制泵的運行

2．中間容器

ZR-3型活塞式：容積：1000ml，耐壓：50MPa，材質：316L。

ZR-3型活塞式：容積：6000ml，耐壓：50MPa，材質：316L。

容器采用直角滑環式組合密封結構，克服CO2對密封圈的腐蝕，確保密封可靠

由泡沫發生器、氣體增壓泵、雙缸恒速泵、高壓儲氣罐及回壓控制系統組成。氣、液按設定比例輸入泡沫發生器產生泡沫。從而對選擇不同氣液比產生的泡沫效果及泡沫驅油效率方案優選提供依據。

本系統提供控制氣體流量的方式：

用氣體增壓泵將氣體增壓到高壓活塞容器里面，高壓活塞容器內氣體壓力由出口回壓閥控制，用恒速泵注入液體推進活塞將氣體注入泡沫發生器。如果活塞內壓力為P2，恒速泵的流量為Q2，巖心進口壓力為P1，要求氣體流量為Q1，則有P₁Q₁=P₂Q₂

式中P2為定值，當P1變化時，為保證Q1不變，就要不斷改變Q2的流量。本裝置通過壓力變壓器實時采集壓力P1的值，由計算機自動控制恒速泵，隨P1的變化而不斷改變泵的排量Q2，確保氣體流量Q1的恒定輸入泡沫發生器，保證恒定的氣液比例。

4．泡沫發生器

泡沫發生器采用*的設計結構，氣體沿切線方向射入起泡液中，使起泡液、氣體產生旋轉充分混合，其頂部安裝多孔的燒結板，氣液混合物通過后形成豐富的泡沫。泡沫發生器的出口安裝高壓觀察窗，可觀察形成的泡沫狀態穩定性。

5．模型

A．細管模型

直徑：￠5mm

長度：￠20m

壓力：40MPa

材質：316L

B．長巖心夾持器

巖心規格：φ25.4×200mm二測壓孔

工作壓力：40MPa

材    質：316L

工作溫度：150℃

C．填砂模型管

規    格：φ25.4×1000mm，五測壓點均布，內壁打毛

工作壓力：40MPa

工作溫度：150℃

材    質：316L

D．二維可視模型

規    格：500×500×200mm，

工作壓力：1Mpa

工作溫度：150℃

材質：316L

它主要由以下各部件組成：

（1）模型主體邊框

由不銹鋼制成，內腔尺寸500×500mm，填砂厚度200mm可調節，可分層填砂，模擬不同非均質層，在模型兩側邊框上分別開孔，各引出一根管子，管外各裝有閥門，可方便地模擬注入井和產出井的各種射開情況。在沿長度方向的邊框上各開有清洗孔。所有開孔處均有過濾網覆蓋，以防砂子漏出。

（2）模型前壁

模型的前壁采用鋼化玻璃制成，或采用不可視鋼板，增加壓力，通過玻璃可直接觀察實驗現象或進行攝影和攝像。

玻璃板與主體框架之間有橡膠密封圈，它們的外側是一對矩形鋼法蘭，用螺栓加力達到密封的目的。

為防止模型有內壓時玻璃向外凸出，鋼法蘭的邊框內設有加強筋。

（3）模型后壁

模型后壁采用不銹鋼板制成一個矩形的活塞，活塞可由模型四周框架上小油缸壓緊，并可由活塞位置來改變填砂厚度。

鋼板活塞面上可布置多個孔，這些孔可按需要靈活地布置測量溫度的熱電偶或測量壓力的傳感器。必要時，這些孔還可以按管道，作為模型的注入或輸出口。用于模擬五點法、七點法或九點法開采過程。

（4）模型支架

二維模型通過兩端的軸安裝在一個支架上，模型可繞軸轉到任何一個角度。可傾斜模擬地層傾角，并鎖緊。

6．環壓跟蹤泵

在系統驅替過程中，隨著驅替流體的注入，巖心進口壓力不斷升高，為了使驅替流體通過巖心， 阻止驅替流體沿壁的滲流，通過環壓跟蹤泵跟蹤巖心進口壓力，保持凈圍壓恒定。

工作壓力：60MPa

控制精度：0.05MPa

7．回壓控制系統

用于控制巖心出口壓力，模擬地層孔隙壓力。

回壓泵：JB-3型、工作壓力50MPa

回壓緩沖容器：ZR-2型，1000mL、50MPa

回壓閥：頂部加載式，50MPa

控制精度：0.02MPa

8．恒溫箱

工作溫度：150℃±0.5℃

工作室內尺寸：2200×800×850㎜（長×寬×高）

前后開門，內裝照明燈，不銹鋼材料制作

熱風循環，采用PID調節控溫技術，箱內溫度均勻，控溫精度高。

安裝滾動腳輪，移動方便。

9．閥門、管線、管件及流程

采用美國HIP公司DW3內卡套式高壓閥門及管件。

耐壓：70MPa

材質：哈式合計

10．高壓觀察窗

采用進口玻璃，耐高壓高溫，用于泡沫狀態觀察，出口驅出油狀態觀察。

攝像系統可適時觀察流體相態變化。

工作壓力：50Mpa

工作溫度：150℃

11、攝像系統

顯微攝像成像系統由計算機(工控機)、攝像頭、圖像采集卡、可視高壓觀察窗及應用軟件組成。在泡沫驅替實驗過程中攝像頭將拍攝到圖像經過放大，再將放大后的圖像信號傳輸給計算機，計算機通過應用軟件可在顯示屏上獲得泡沫放大圖像，由此來觀察泡沫大小是否均勻并可度量泡沫的尺寸。

12、壓力自動識別切換系統

為保證壓力測量精度，系統采用高、低不同量程傳感器，針對高壓選用CV210型氣動閥，流程如下：

用壓力變送器測量壓力，為保證測量精度，每個測壓點選用三個不同量程的壓力變送器，并可自動切換，針對長慶油田的地質情況，我們選擇量程分別為：1MPa 、50MPa  的壓力傳感器。

我們專門設計了壓力切換模塊，不需要打開電腦就可以實現壓力自動識別，增強了系統的穩定性、反應靈敏度。

13.油氣水計量(圖像分析法)：

油氣水自動計量裝置由特制計量管、成像系統、跟蹤系統、圖像分析處理系統等組成。模型中驅出的油、氣、水進入計量管，油、水液位由攝像頭跟蹤成像送計算機由圖像分析處理系統計算油、水體積，氣體進入氣體計量計計量氣體體積，由于采用特制計量方法使油水乳化狀態下計量不受影響。是目前國內外*的油氣水計量方法。原理如下：

14.油氣水體積自動計量(雙壓差法)

為滿足二維模型驅替試驗的需要，本裝置配置雙壓差法油水自動計量系統。本系統能適應大容量油氣水體積自動計量。流程如下：

我們專門設計了油氣水計量模塊，不需要打開電腦就可以實現油氣水計量。

15．數據采集系統

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI，PCI8360數據采集板適時采集壓力、溫度、流量、油氣水體積等。

16．自動控制系統

計算機可對下列外部設備進行控制

⑴ 注入泵：通過泵的通訊接口，計算機可對泵的注入流量進行控制；

⑵ 溫度：通過溫控儀上的RS232接口，可由計算機設定控制恒溫箱加熱溫度；

⑶ 環壓跟蹤泵：計算機通過RS232接口控制驅替壓力與環壓的壓差；

〔4〕壓力傳感器量程自動切換控制；

〔5〕氣液比泡沫自動控制。

采集、測控系統框圖

17．應用軟件與數據處理

軟件在windows 2000/xp環境下運行，采用VB編程。儀器工作流程顯示在界面上，可實現人機對話，操作人員設定好參數后就可以實現無人值守，計算機可自動采集所有的壓力、溫度、流量，并控制泵的運行，環壓泵的自動跟蹤，壓力換向閥的換向等。

計算機采集的數據經處理可生成原始數據報表、分析報表以及曲線圖，同時生成數據庫文件格式，可隨時導入EXCEL文檔以便用戶靈活使用。

計算機：聯想Thinkpad  型號T410i2516AJC

打印機：HP  CP4525dn

五、主要技術特征

1．裝置采用模塊化設計，可根據不同試驗要求進行組合；

2．能模擬地層條件下進行高溫高壓驅替試驗；

3．關鍵部件采用進口件，提高測試的可靠性、精確性；

4．實現計算機自動化控制、采集、處理；

5．環壓跟蹤注入壓力，保持恒定壓差；

6．壓力變送器量程自動切換；

7．儀器的結構合理、外型美觀大方、操作方便、經久耐用；

8．選購件齊全，可根據不同試驗要需要，選購我廠不同規格的模型，使儀器廣泛應用于各種試驗研究領域。

9．采用316L材料，耐腐蝕；

六、安    全

儀器的安全操作涉及到操作者的人身安全和儀器的正常使用壽命，設計時充分考慮了其安全性，可操作性

1．  壓力極限保護

 驅替泵、環壓泵都設計極限保護壓力，當泵壓達到極限保護壓力時自動停泵保護。

在流程中關鍵部位設計安全閥，在電子保護失效時可打開保護，起雙重保護作用。

2．  溫度極限保護

恒溫箱設計極限保護溫度，當恒溫箱內溫度達到極限保護溫度時，儀器自動切斷電源。

3．  漏電保護

儀器發生漏電時會自動切斷電源保護。

4．  防燙傷保護

儀器閥門操作手柄安裝在恒溫外，方便操作，防止燙傷，避免開門時溫度下降。

5．  每個中間容器都裝有壓力表，可監控加溫時容器內壓力變化情況，防止加溫時液體膨脹，壓力升高過載。

6．  防腐蝕保護

在壓力表、壓力變送器前安裝隔離器，防止酸液流動壓力表、壓力變送器內，損壞儀表。

7．  有害氣體監測

儀器安裝有害氣體監測報警裝置，在實驗過程中如有有害氣體泄露，系統自動報警。