多功能驅替裝置技術說明

1、 . . . DY-III型多功能驅替裝置技術說明儀創(chuàng)實驗儀器一、儀器簡介：多功能驅替裝置根據(jù)驅替機理和相似原理模擬地層壓力、溫度條件，并借助于現(xiàn)代科學技術的最新成果，如計算機技術、先進傳感器技術對巖心進行各種模擬試驗。可進行儲層敏感性、傷害評價與化學驅驅油等物理模擬。儀器特點：儀器功能全面，選擇不同流程來實現(xiàn)不同的實驗功能。不同量程的壓力傳感器的切換為確保測量精度，可根據(jù)驅替壓力大小選擇不同量程的壓力傳感器來測量容器、模型與相應的管閥件安裝在恒溫箱，使它們在恒定的空氣浴條件下模擬地層溫度條件進行各種實驗。裝置采用自動和手動溶為一體的方法，使操作簡單而快捷，自動化程度高。儀器設計結構緊湊，操作

2、方便，外形美觀大方。（參見外形效果圖）。二、主要技術參數(shù)1、最大工作壓力：環(huán)壓40MPa,驅替壓力32MPa 2、最大工作溫度：150，控溫精度±13、驅替流量：0.01-30mL/min,并具有恒壓恒流驅替功能。4、巖心規(guī)格：25×（25-80）mm5、長管狀模型：25×1000，32MPa，三測點。三、儀器功能概述：（一）、液測滲透率 可根據(jù)達西定律原理測定各種注入流體的有效滲透率。（二）基礎注入試驗（三）、化學驅實驗：可進行三元復合驅、聚合物驅等化學驅實驗。1、三元復合驅：所謂三元是指表面活性劑-堿-聚合物，三元復合驅即在堿-表面活性劑驅油體系中加入高分子聚

3、合物以提高驅油劑的粘度，從而驅油體系不僅有高的驅油效率，而且也有高的波與效率。2、聚合物驅：聚合物驅油實驗主要包括以下幾個實驗：（1）、不同聚合物單一濃度高流速下的堵塞趨勢實驗。（2）、聚合物不同濃度、不同流速下的性能評價實驗。（3）、聚合物滯留實驗。（4）、聚合物與普通水驅效果對比實驗。（四）、地層敏感性（地層傷害）評價：可進行速敏、水敏、鹽敏、堿敏、酸敏五敏評價實驗。（五）、采油工藝的研究：可進行堵水、調整注采剖面實驗：能模擬地層油藏溫度、壓差、巖石潤濕性和滲流速度，對采油化學劑進行堵水和調剖評價。堵水劑評價包括下列容：進行聚合物類、兩相泡沫類堵水劑在不同滲透率巖心中油、水相滲透率損失試驗

4、、封堵有效期試驗，注入速度與剪切率關系試驗。調剖劑的評價實驗包括：進行調剖劑對不同滲透率地層封堵強度試驗，不同注入速度對不同滲透率地層進入性試驗。四、儀器的結構組成主要結構分為以下幾個系統(tǒng)：驅替系統(tǒng)、模型系統(tǒng)、環(huán)壓系統(tǒng)、流程管匯系統(tǒng)、油水計量系統(tǒng)、回壓控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和微機測控系統(tǒng)。1、驅替系統(tǒng)注入驅替系統(tǒng)由恒速泵、儲液中間容器組成。恒速泵：為試驗提供動力源，選用連續(xù)無脈沖循環(huán)，能恒速、恒壓工作的雙缸泵。該泵計量準確、精度高，最高工作壓力50MPa,流速0.01-30mL/min,具有壓力保護與位置上下限保護,泵頭材料采用316L, 具有抽吸、排液、預增壓功能，換向閥采用電磁控制氣動閥，泵腔

5、容積小，靜置時間短。該泵配置通訊口，可由計算機進行操作，也可人工操作?；钊萜鳎簽樵囼炋峁┭h(huán)流體或驅替流體，主體材料為316L，抗腐蝕、耐高溫，容器采用活塞桿結構，活塞部分采用組合形式，密封圈松緊可調，可根據(jù)需要調至最佳狀態(tài)，既密封又使摩擦阻力最小，這樣活塞起動壓力可達到最小。桿端伸出容器外，可通過測量桿端位移（位移傳感器），來自動計量、檢測活塞位置與變化量，容器液面還可以根據(jù)恒速泵的累積流量、容器裝介質的多少、容積尺寸等參數(shù)由計算機在驅替流程中的容器上用介質逐漸減少形象的表示出來，當驅替到所裝介質一定的百分比后，可自動切斷恒速泵電源。容器結構如圖。為保證試驗的溫度條件，將容器置于容器恒溫箱

6、，規(guī)格1000mL/40MPa,數(shù)量3只，316L材料。2、模型系統(tǒng)：由巖心夾持器、長管模型等組成。夾持器采用既能耐溫又能耐酸的不銹鋼材質制作。規(guī)格為25×（25-80）mm，溫度為150。該型號的夾持器結構形式具有以下特點：（1）由于采用外螺紋結構形式，使其具有體積小、重量輕，死體積小，拆卸方便，實用性強，耐壓高等特點。（2）采用了端面密封結構形式，使其具有了拆裝封頭與巖心的方便，換膠皮筒或O形圈時無需用拆卸手柄即可旋下壓帽，移頭。常規(guī)情況下?lián)Q巖心時壓帽與封頭均無須拆卸，只須旋出調節(jié)螺母，用專用工具退出巖心即可。（3）調節(jié)螺母也作了改進，在右調節(jié)螺母與右封頭連接螺紋上采用了花瓣形連

7、接形式，即將連接螺紋加工成間斷螺紋 ，調節(jié)螺母塞進封頭里時可根據(jù)需要確定下位置后旋轉一定角度（旋轉時有限位桿），使右調節(jié)螺母螺紋保留處，處于封頭螺紋保留處時，右調節(jié)螺母即已裝好，需卸下右調節(jié)螺母時反向旋一下即可取出。長模型管：又稱作一維管狀模型（長度和直徑比一般控制在40以），其規(guī)格為25×1000，填砂管模型孔壁沿長度方向采用特殊的打毛工藝進行邊界封閉，防止流體沿邊界串流，在進、出口與測壓孔上都安裝有過濾網(wǎng)，防止砂子外漏堵塞管道，為了對水驅、聚合物驅和交聯(lián)體系作出評價，通過觀察填砂管沿長的壓降非常重要，因此在填砂管上設置多個測溫點，通過溫度測試，可以監(jiān)測驅替過程中集油帶的運移。3流

8、程管匯系統(tǒng)（1）、電磁閥、氣動閥：主要用于活塞容器間的切換、高低壓傳感器間的切換、夾持器正反驅的切換。氣動閥的型號為CV210 ，該閥具有切換性能好、切換快速、耐高壓、密封性能好等優(yōu)點，主體材料采用316L，耐腐性能也很好，它主要是靠氣源壓力來控制其打開和關閉，氣源壓力為0.4-0.8MPa。氣動閥的開關是由計算機來控制電磁閥組的通斷，從而控制氣動閥正反方向的氣源與正反方向的放空，以達到控制氣動閥開關的目的。（2）、手動控制閥手動控制閥采用了最新研制的結構形式，該結構形式具有以下特點：（i）、上下升降調節(jié)螺桿與閥桿采用分體式結構，它們之間的連接是通過擠壓鉚接結構形式，當調節(jié)升降螺桿時閥桿不會跟

9、著轉，這樣對閥桿錐面起保護作用。（ii）、下閥座與閥體是分開的，這樣便于加工和更換。（iii）、閥門接口采用新接口，密封可靠。（iv）、閥門下部留有拆卸口，便于更換密封填料。（v）、閥桿采用了特殊材料，錐面還進行了滲氮處理，既提高了強度，又增強了耐腐性能。(3)管線：管線采用316L材料，管路流程的連接結構緊湊，管線折彎美觀大方，拆卸方便。4、油水計量系統(tǒng)：工作原理：采用稱重法,即用兩個吊鉤天平分別稱出出口油、水混合物的重量和排出油的重量，根據(jù)油、水的密度計算出油、水的體積。其原理圖見下圖： 容器I、容器II均是敞口的，其中容器I上端至中部加一固接隔板，并在距上端10mm處（位置I）設計出口，

10、將容器I中油至位置I處，天平I記錄讀數(shù)G1，從回壓系統(tǒng)出來的油水混合物的比重比油重，在進入容器I后，會沿隔板左側下移，容器I中的原有的部分油就被趕到容器II中，天平I記錄讀數(shù)G2，天平II記錄讀數(shù)G3?，F(xiàn)設從回壓系統(tǒng)出來的油水混合物中油的體積為V1，水的體積為V2，這樣建立關系式有：(V22+V11)-( V2+ V1) 1= G2-G1-1 ( V2+ V1) 1= G3-2其中：1-油的比重； 2-水的比重；式1和式2聯(lián)立方程組，即可求的V1 、V2的體積精度條件：1.初始加入容器1的油的各項物性參數(shù)應與出液的油的物性參數(shù)一樣（如：密度，粘度等），所有需要配選與出液油一樣性質的油來進行實驗

11、。2.假設乳化物為油和水的混合物（物理混合）。3.由于兩種或者多種模型的出液量相差很大，為了確保精度，設計兩組吊鉤天平與兩組敞口計量筒，一組為小模型計量，一組為大模型計量。4.溫度控制采用恒溫箱空氣浴加熱溫度圍：室溫-90，數(shù)顯自動控溫，精度±0.5，采用進口控溫儀，自整電，熱風對流循環(huán)，表采用=1.2mm，外表噴塑。恒溫箱：恒溫箱最高工作溫度150，控溫度精度±1，儀表帶PID調節(jié)，可進行程序升溫，同時可以根據(jù)壓力升降進行相應的自動的溫度程序協(xié)調變化，即溫壓的程序變化。數(shù)字控溫，多探頭溫度均化檢測、A/D和D/A計算機控制接口。爐溫安全限制220-240VAC。恒溫箱雙側

12、開啟大視窗，工作室尺寸為：1200（長）×900（高）×800（深），防酸堿不銹鋼膽，帶萬向輪可移動底座。8、回壓系統(tǒng)由回壓閥、回壓容器、回壓表和III型手動泵組成?；貕洪y采用2mm通徑，最大工作壓力為50MPa,回壓容器為200mL?；貕洪y 進口 出口 回壓表 回壓容器10、抽空組件由真空泵、緩沖容器、真空表等組成，可對流程、巖心夾持器、填砂管抽空，飽和水。2ZX-2真空泵抽氣速率2升/秒，真空度6×10-2Pa11、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和微機測控系統(tǒng) ：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括壓力、溫度、天平等，為了保證測量精度和控制的可靠性，采用進口MOX C168H數(shù)字采集控制卡，從而實

13、現(xiàn)數(shù)字化采集傳輸。軟件在WINDOWS 2000/XP環(huán)境下運行，采用VB編程。該軟件由兩部分組成：一個運行于工控機的監(jiān)控軟件，負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理和試驗過程的直接控制，包括數(shù)字I/O，模擬量I/O，試驗過程邏輯判斷、控制，并負責與儀表、恒速泵的通訊，并下發(fā)操作指令。另一個運行于微機的界面操作軟件，可實現(xiàn)人機對話，操作人員設定好參數(shù)后，就可無人值守。計算機可以自動采集所有壓力、溫度、流量，并控制泵的運行，環(huán)壓自動跟蹤，壓力換向等。計算機采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理可生成原始數(shù)據(jù)報表，分析報表以與曲線圖，同時生成數(shù)據(jù)庫文件格式以便用戶靈活使用。計算機采用工業(yè)控制計算機，以提高采集控制能力與防干擾能力。壓力測

14、試系統(tǒng)：采用高精度的壓力傳感器，精度可達到0.25%F·S，供電936V，輸出05V。 圖7、 測控系統(tǒng)原理圖為了保證測試精度，在巖芯夾持器進口采用了高中低不同量程的壓力傳感器，配自動換向系統(tǒng)，由計算機自動控制，實現(xiàn)量程的自動切換。壓力值可由二次儀表直接顯示，并通過RS232接口實現(xiàn)與計算機的通訊。壓力傳感器的量程分別為： 40MPa、10MPa、4MPa、1 MPa，環(huán)壓50MPa。其中40MPa、10MPa、4MPa為填砂模型管測壓點的壓力傳感器。五、整體外型結構1、外形效果圖見下圖：1、 電控柜 2、一維管狀模型與夾持器恒溫箱 3、油水計量恒溫箱 4、微機與操作臺2、平面布置圖：16 / 16六、配置表序號名稱規(guī)格數(shù)量1恒速恒壓泵壓力：50MPa，流量0.01-30mL/min12真空系統(tǒng)2ZX-213活塞容器1000mL/32MPa44長管狀模型25×