高溫高壓破膠流動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置

一、儀器功能

儀器可在模擬地層壓力，地層溫度的條件下開展下列研究

1．液體滲透率測(cè)定

在一定的流速下使液體通過巖心，通過測(cè)定巖心的進(jìn)出口壓差和流過巖心的液體的流量，結(jié)合其它參數(shù)，根據(jù)達(dá)西定律計(jì)算巖心液體滲透率。

2．地層傷害（地層敏感性）評(píng)價(jià)

研究壓裂液、鉆井液、完井液等，對(duì)地層所造成的傷害。

外來物質(zhì)與地層相容機(jī)理研究，如水敏、速敏、鹽敏、酸敏、堿敏，正反向流動(dòng)，體積流量，注系列流體等。

3．采油工藝研究，如酸化、壓裂、堵水、調(diào)整注采剖面等實(shí)驗(yàn)。

二、主要技術(shù)參數(shù)

1．工作壓力

環(huán)    壓：50MPa

驅(qū)替壓力：40MPa

壓力測(cè)試精度：0.1%F·S

2．流量范圍

    0.01～10mL/min

3．工作溫度：150℃，控溫精度：±1℃

4． 巖心規(guī)格：φ25×25-100mm  

5．電源：交流380V， 50HZ

6．總功率：6Kw

三、儀器的基本組成結(jié)構(gòu)

該儀器主要由注入系統(tǒng)、破膠系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)組成。詳見工作流程：

注入系統(tǒng)：由注入泵、中間容器、管閥件組成，可將各種流體按一定流量注入到模型內(nèi)。

破膠系統(tǒng)：由注入泵、中間容器、過濾器、管閥件組成，可將凝膠加壓通過濾網(wǎng)破膠。

模擬系統(tǒng)：由巖心夾持器、恒溫箱、環(huán)壓泵、回壓系統(tǒng)等組成。

計(jì)量系統(tǒng)：包括壓力測(cè)量、溫度測(cè)量、液體流量計(jì)量等。

自動(dòng)控制：計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制注入泵的流量，環(huán)壓泵自動(dòng)跟蹤內(nèi)壓

數(shù)據(jù)采集處理：由各種數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、采集處理軟件組成，可適時(shí)采集壓力、溫度、液體流量等參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。

四、組成儀器各部件的技術(shù)規(guī)范

1．注入泵  破膠泵

型號(hào)HLB1040,工作壓力40MPa，流量0. 01~10ml/min

泵可由計(jì)算機(jī)操作，也可人工面板操作。

2．中間容器

ZR-3型活塞式中間容器：容積：1000mL，耐壓：40MPa，材質(zhì)：304,  3只

ZR-3型活塞式破膠中間容器：容積：1000ml，耐壓：40Mpa，材質(zhì)：316L，2只

用于存儲(chǔ)驅(qū)替介質(zhì)，并起緩沖作用。

      3．巖心夾持器

適用巖心規(guī)格：φ25×100mm

工作壓力：50Mpa

材    質(zhì)：304

4．環(huán)壓跟蹤泵

環(huán)壓跟蹤泵自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力，維持驅(qū)替壓力與環(huán)壓的壓差。

環(huán)壓跟蹤泵：型號(hào)：DJB-80

5．回壓控制系統(tǒng)

用于控制巖心出口壓力，控制范圍：0-40MPa

回壓泵：工作壓力40MPa

回壓緩沖容器：ZR-2型，1000mL、40MPa

回壓閥：頂部加載式，40Mpa， 

6．恒溫箱

工作溫度：室溫~150℃

工作室內(nèi)尺寸：1400×750×850㎜（長×寬×高）

前后開門，內(nèi)裝照明燈，不銹鋼材料制作

熱風(fēng)循環(huán)，采用PID調(diào)節(jié)控溫技術(shù)，箱內(nèi)溫度均勻，控溫精度高。

安裝滾動(dòng)腳輪，移動(dòng)方便。

7．閥門、管線、管件及流程

采用DW6、DW3內(nèi)卡套式高壓閥門及管件，耐壓70MPa，材質(zhì)：304

設(shè)計(jì)正反驅(qū)替流程，可進(jìn)行正反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

8．計(jì)量系統(tǒng)

壓力計(jì)量：環(huán)壓壓力變送器   60MPa    1只

          各測(cè)壓點(diǎn)壓力變送器  60MPa   2只

所有壓力采用NHR-5100C壓力數(shù)顯表顯示，也可通過數(shù)顯表上的RS232口由計(jì)算機(jī)采集。

溫度計(jì)量：采用pt100測(cè)溫探頭，XMT-7512ZX-RZ溫控儀設(shè)定、控制、測(cè)量溫度。

液體流量計(jì)量：采用天平稱重法計(jì)算液體流量

天平型號(hào)：AL204，量程210g，精度0. 1mg

計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集計(jì)算流量值

9．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI數(shù)據(jù)采集板適時(shí)采集壓力、溫度、流量。

10．自動(dòng)控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)可對(duì)下列外部設(shè)備進(jìn)行控制

(1)．注入泵：通過泵的通訊接口，計(jì)算機(jī)可對(duì)泵的注入流量進(jìn)行控制；

(2)．環(huán)壓跟蹤：計(jì)算機(jī)通過PCI 8360端子板自動(dòng)控制環(huán)壓泵及電磁閥的開關(guān)，維持驅(qū)替壓力與環(huán)壓的壓差。

采集、測(cè)控系統(tǒng)框圖

11．應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)處理

軟件在windows 2000/xp環(huán)境下運(yùn)行，采用VB編程。儀器工作流程顯示在界面上，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，操作人員設(shè)定好參數(shù)后就可以實(shí)現(xiàn)無人值守，計(jì)算機(jī)可自動(dòng)采集所有的壓力、溫度、流量，并控制泵的運(yùn)行，環(huán)壓泵的自動(dòng)跟蹤，壓力換向閥的換向等。

計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理可生成原始數(shù)據(jù)報(bào)表、分析報(bào)表以及曲線圖，同時(shí)生面數(shù)據(jù)庫文件格式，以便用戶靈活使用。

計(jì)算機(jī)：聯(lián)想4900   19’’液晶顯示

打印機(jī)：HP 1020

五、主要技術(shù)特征

1．裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同試驗(yàn)要求進(jìn)行組合；

2．能模擬地層條件下進(jìn)行高溫高壓驅(qū)替試驗(yàn)；

3．關(guān)鍵部件采用進(jìn)口件，提高測(cè)試的可靠性、精確性；

4．實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制、采集、處理；

5．環(huán)壓跟蹤注入壓力，保持恒定壓差；

6．儀器設(shè)計(jì)有正反向驅(qū)替流程，不用取出巖心，就可進(jìn)行巖心正反向驅(qū)替試驗(yàn)；

7．儀器的結(jié)構(gòu)合理、外型美觀大方、操作方便、經(jīng)久耐用；

8．選購件齊全，可根據(jù)不同試驗(yàn)要需要，選購我廠不同規(guī)格的模型，使儀器廣泛應(yīng)用于各種試驗(yàn)研究領(lǐng)域。

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(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了其安全性，可操作性

1．壓力極限保護(hù)

  驅(qū)替泵、環(huán)壓泵都設(shè)計(jì)極限保護(hù)壓力，當(dāng)泵壓達(dá)到極限保護(hù)壓力時(shí)自動(dòng)停泵保護(hù)。

2．溫度極限保護(hù)

  恒溫箱設(shè)計(jì)極限保護(hù)溫度，當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到極限保護(hù)溫度時(shí)，儀器自動(dòng)切斷電源。

3．漏電保護(hù)

儀器發(fā)生漏電時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷電源保護(hù)。

4．防燙傷保護(hù)

  儀器閥門操作手柄安裝在恒溫外，方便操作，防止?fàn)C傷，避免開門時(shí)溫度下降。

5．每個(gè)中間容器都裝有壓力表，可監(jiān)控加溫時(shí)容器內(nèi)壓力變化情況，防止加溫時(shí)液體膨脹，壓力升高過載。

廠家提醒操作者注意如下要點(diǎn)：

* 儀器的各類儀表和計(jì)算機(jī)必須保證正確的電源輸入，必須配有自動(dòng)穩(wěn)壓保護(hù)裝置。

* 儀器各部保證有良好的接地。

* 流程管匯各部的壓力不高于設(shè)計(jì)壓力，特別不能高于各種檢測(cè)儀表的量程，使用氣體加壓時(shí)必須格外小心。

* 儀器的閥門設(shè)計(jì)為手動(dòng)操作，請(qǐng)按試驗(yàn)步驟預(yù)先設(shè)計(jì)好試驗(yàn)流程走向，任何一閥門的操作錯(cuò)誤均可能導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)的失敗。

* 系統(tǒng)在高溫操作時(shí)，必須帶有絕熱手套，以免燙傷。

特別注意：加溫時(shí)，由于液體受熱膨脹，壓力升高，時(shí)刻注意容器內(nèi)液體壓力，以防壓力太高，超過容器使用壓力。

七、安    裝

儀器出廠時(shí)已全部安裝就緒，并經(jīng)過實(shí)際測(cè)試。為了方便包裝運(yùn)輸，儀器分成不同部分包裝，安裝時(shí)請(qǐng)仔細(xì)參閱流程圖。

安裝工作也可由廠方技術(shù)人員和用戶共同完成，以便用戶進(jìn)一步熟悉儀器，便于日后日常維護(hù)。

八、基本操作

1．巖樣準(zhǔn)備

⑴．巖樣的鉆取切割：將巖樣鉆成φ25的圓柱體，兩端切割平整，切割面與軸線垂直。

鉆取巖樣方法參見SY/T5336

⑵．巖樣的洗油

洗油方法按SY/T5336執(zhí)行

⑶．巖樣的烘干

巖樣烘干溫度控制在60～65℃，烘干24h后，每隔8h稱重一次，兩次稱重的差值小于10mg時(shí)，記下巖樣的實(shí)測(cè)質(zhì)量。

⑷．測(cè)量巖樣的幾何尺寸：長度（L）、直徑（D）。

⑸．巖樣氣體滲透率測(cè)定按SY/T5336進(jìn)行。

⑹．巖樣抽空飽和油（水），稱濕重，計(jì)算巖樣孔隙體積。

⑺．將飽和好油（水）的巖樣浸泡在油（水）中，待用。

2．流程準(zhǔn)備

保證儲(chǔ)液容器、各種泵內(nèi)液體充足，不足時(shí)請(qǐng)?zhí)砑印?/p>

3．巖心的安裝

從燒杯中取出預(yù)先飽和好的巖心，放入夾持器膠套內(nèi)，裝上夾持器堵頭，頂緊巖樣。

4．加環(huán)壓密封巖樣

⑴．手動(dòng)加環(huán)壓

將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到手動(dòng)位置，打開環(huán)壓泵開關(guān)，增壓至需要壓力值時(shí)，關(guān)環(huán)壓泵開關(guān)。

⑵．自動(dòng)加環(huán)壓

將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開關(guān)打到自動(dòng)位置，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)程序上，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開始鍵后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制環(huán)壓泵的啟動(dòng)與停止，并自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力，維持環(huán)壓與驅(qū)替壓力差。

5．加回壓

回壓控制是通過對(duì)回壓閥施加控制壓力而實(shí)現(xiàn)的，外加控制壓力是氣體，以保證控制精度。當(dāng)氣體壓力不足時(shí)可以用手動(dòng)泵通過緩沖容器，用水頂氣增壓的方法，增加氣體壓力。

6．加溫

先打開面板上恒溫箱風(fēng)機(jī)開關(guān)，再打開加熱開關(guān)，在其控溫儀上設(shè)定需加熱的溫度，溫控儀自動(dòng)控制恒溫箱加熱，至所需溫度恒溫。

溫控儀溫度設(shè)定方法詳見溫控儀使用說明書

也可在計(jì)算機(jī)上設(shè)定加熱溫度。

停止加熱只需將加熱開關(guān)斷開，或?qū)乜貎x溫度設(shè)定到低于環(huán)境溫度。

7．正反向驅(qū)替

當(dāng)巖心需要進(jìn)行正反向驅(qū)替時(shí)，通過開關(guān)夾持器兩端的三通閥改變液體流向來實(shí)現(xiàn)。詳見流程圖

8．真空系統(tǒng)

可用于對(duì)中間容器抽空裝液。

將干巖心裝入夾持器，可對(duì)巖心抽空飽和水。

打開真空泵開關(guān)，連通流程，就可對(duì)系統(tǒng)抽空。

當(dāng)關(guān)閉真空泵后，要及時(shí)打開閥門放空以防回油。

9．實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

各種試驗(yàn)方法詳見其實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。