高溫高壓破膠流動實驗裝置

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．液體滲透率測定

在一定的流速下使液體通過巖心，通過測定巖心的進出口壓差和流過巖心的液體的流量，結合其它參數，根據達西定律計算巖心液體滲透率。

2．地層傷害（地層敏感性）評價

研究壓裂液、鉆井液、完井液等，對地層所造成的傷害。

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

3．采油工藝研究，如酸化、壓裂、堵水、調整注采剖面等實驗。

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

    0.01～10mL/min

3．工作溫度：150℃，控溫精度：±1℃

4． 巖心規格：φ25×25-100mm  

5．電源：交流380V， 50HZ

6．總功率：6Kw

三、儀器的基本組成結構

該儀器主要由注入系統、破膠系統、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、管閥件組成，可將各種流體按一定流量注入到模型內。

破膠系統：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破膠。

模擬系統：由巖心夾持器、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、液體流量計量等。

自動控制：計算機自動控制注入泵的流量，環壓泵自動跟蹤內壓

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、液體流量等參數，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  破膠泵

型號HLB1040,工作壓力40MPa，流量0. 01~10ml/min

泵可由計算機操作，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：304,  3只

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

用于存儲驅替介質，并起緩沖作用。

      3．巖心夾持器

適用巖心規格：φ25×100mm

工作壓力：50Mpa

材    質：304

4．環壓跟蹤泵

環壓跟蹤泵自動跟蹤驅替壓力，維持驅替壓力與環壓的壓差。

環壓跟蹤泵：型號：DJB-80

5．回壓控制系統

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℃

工作室內尺寸：1400×750×850㎜（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。

7．閥門、管線、管件及流程

采用DW6、DW3內卡套式高壓閥門及管件，耐壓70MPa，材質：304

設計正反驅替流程，可進行正反向驅替實驗

8．計量系統

壓力計量：環壓壓力變送器   60MPa    1只

          各測壓點壓力變送器  60MPa   2只

所有壓力采用NHR-5100C壓力數顯表顯示，也可通過數顯表上的RS232口由計算機采集。

溫度計量：采用pt100測溫探頭，XMT-7512ZX-RZ溫控儀設定、控制、測量溫度。

液體流量計量：采用天平稱重法計算液體流量

天平型號：AL204，量程210g，精度0. 1mg

計算機自動采集計算流量值

9．數據采集系統

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI數據采集板適時采集壓力、溫度、流量。

10．自動控制系統

計算機可對下列外部設備進行控制

(1)．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；

(2)．環壓跟蹤：計算機通過PCI 8360端子板自動控制環壓泵及電磁閥的開關，維持驅替壓力與環壓的壓差。

采集、測控系統框圖

11．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，同時生面數據庫文件格式，以便用戶靈活使用。

計算機：聯想4900   19’’液晶顯示

打印機：HP 1020

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．儀器設計有正反向驅替流程，不用取出巖心，就可進行巖心正反向驅替試驗；

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。

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。

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。

廠家提醒操作者注意如下要點：

* 儀器的各類儀表和計算機必須保證正確的電源輸入，必須配有自動穩壓保護裝置。

* 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計壓力，特別不能高于各種檢測儀表的量程，使用氣體加壓時必須格外小心。

* 儀器的閥門設計為手動操作，請按試驗步驟預先設計好試驗流程走向，任何一閥門的操作錯誤均可能導致整個試驗的失敗。

* 系統在高溫操作時，必須帶有絕熱手套，以免燙傷。

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

七、安    裝

儀器出廠時已全部安裝就緒，并經過實際測試。為了方便包裝運輸，儀器分成不同部分包裝，安裝時請仔細參閱流程圖。

安裝工作也可由廠方技術人員和用戶共同完成，以便用戶進一步熟悉儀器，便于日后日常維護。

八、基本操作

1．巖樣準備

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，記下巖樣的實測質量。

⑷．測量巖樣的幾何尺寸：長度（L）、直徑（D）。

⑸．巖樣氣體滲透率測定按SY/T5336進行。

⑹．巖樣抽空飽和油（水），稱濕重，計算巖樣孔隙體積。

⑺．將飽和好油（水）的巖樣浸泡在油（水）中，待用。

2．流程準備

保證儲液容器、各種泵內液體充足，不足時請添加。

3．巖心的安裝

從燒杯中取出預先飽和好的巖心，放入夾持器膠套內，裝上夾持器堵頭，頂緊巖樣。

4．加環壓密封巖樣

⑴．手動加環壓

將控制面板上手動、自動開關打到手動位置，打開環壓泵開關，增壓至需要壓力值時，關環壓泵開關。

⑵．自動加環壓

將控制面板上手動、自動開關打到自動位置，在計算機實驗程序上，點擊實驗開始鍵后，計算機自動控制環壓泵的啟動與停止，并自動跟蹤驅替壓力，維持環壓與驅替壓力差。

5．加回壓

回壓控制是通過對回壓閥施加控制壓力而實現的，外加控制壓力是氣體，以保證控制精度。當氣體壓力不足時可以用手動泵通過緩沖容器，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機開關，再打開加熱開關，在其控溫儀上設定需加熱的溫度，溫控儀自動控制恒溫箱加熱，至所需溫度恒溫。

溫控儀溫度設定方法詳見溫控儀使用說明書

也可在計算機上設定加熱溫度。

停止加熱只需將加熱開關斷開，或將溫控儀溫度設定到低于環境溫度。

7．正反向驅替

當巖心需要進行正反向驅替時，通過開關夾持器兩端的三通閥改變液體流向來實現。詳見流程圖

8．真空系統

可用于對中間容器抽空裝液。

將干巖心裝入夾持器，可對巖心抽空飽和水。

打開真空泵開關，連通流程，就可對系統抽空。

當關閉真空泵后，要及時打開閥門放空以防回油。

9．實驗評價

各種試驗方法詳見其實驗評價行業標準。