多功能驱替装置技术说明.doc

【DY-III型】多功能驱替装置技术说明南通仪创实验仪器有限公司一、仪器简介：多功能驱替装置根据驱替机理和相似原理模拟地层压力、温度条件，并借助于现代科学技术的最新成果，如计算机技术、先进传感器技术对岩心进行各种模拟试验。可进行储层敏感性、伤害评价及化学驱驱油等物理模拟。仪器特点：仪器功能全面，选择不同流程来实现不同的实验功能。不同量程的压力传感器的切换为确保测量精度，可根据驱替压力大小选择不同量程的压力传感器来测量容器、模型及相应的管阀件安装在恒温箱内，使它们在恒定的空气浴条件下模拟地层温度条件进行各种实验。装置采用自动和手动溶为一体的方法，使操作简单而快捷，自动化程度高。仪器设计结构紧凑，操作方便，外形美观大方。（参见外形效果图）。二、主要技术参数1、最大工作压力：环压40MPa,驱替压力32MPa 2、最大工作温度：150，控温精度1 3、驱替流量：0.01-30mL/min,并具有恒压恒流驱替功能。4、岩心规格：25（25-80）mm5、长管状模型：251000，32MPa，三测点。三、仪器功能概述：（一）、液测渗透率 可根据达西定律原理测定各种注入流体的有效渗透率。（二）基础注入试验（三）、化学驱实验：可进行三元复合驱、聚合物驱等化学驱实验。1、三元复合驱：所谓三元是指表面活性剂-碱-聚合物，三元复合驱即在碱-表面活性剂驱油体系中加入高分子聚合物以提高驱油剂的粘度，从而驱油体系不仅有高的驱油效率，而且也有高的波及效率。2、聚合物驱：聚合物驱油实验主要包括以下几个实验：（1）、不同聚合物单一浓度高流速下的堵塞趋势实验。（2）、聚合物不同浓度、不同流速下的性能评价实验。（3）、聚合物滞留实验。（4）、聚合物与普通水驱效果对比实验。（四）、地层敏感性（地层伤害）评价：可进行速敏、水敏、盐敏、碱敏、酸敏五敏评价实验。（五）、采油工艺的研究：可进行堵水、调整注采剖面实验：能模拟地层油藏温度、压差、岩石润湿性和渗流速度，对采油化学剂进行堵水和调剖评价。堵水剂评价包括下列内容：进行聚合物类、两相泡沫类堵水剂在不同渗透率岩心中油、水相渗透率损失试验、封堵有效期试验，注入速度与剪切率关系试验。调剖剂的评价实验包括：进行调剖剂对不同渗透率地层封堵强度试验，不同注入速度对不同渗透率地层进入性试验。四、仪器的结构组成主要结构分为以下几个系统：驱替系统、模型系统、环压系统、流程管汇系统、油水计量系统、回压控制系统、数据采集和微机测控系统。1、驱替系统注入驱替系统由恒速泵、储液中间容器组成。恒速泵：为试验提供动力源，选用连续无脉冲循环，能恒速、恒压工作的双缸泵。该泵计量准确、精度高，最高工作压力50MPa,流速0.01-30mL/min,具有压力保护及位置上下限保护,泵头材料采用316L, 具有抽吸、排液、预增压功能，换向阀采用电磁控制气动阀，泵腔容积小，静置时间短。该泵配置通讯口，可由计算机进行操作，也可人工操作。活塞容器：为试验提供循环流体或驱替流体，主体材料为316L，抗腐蚀、耐高温，容器内采用活塞杆结构，活塞部分采用组合形式，密封圈松紧可调，可根据需要调至最佳状态，既密封又使摩擦阻力最小，这样活塞起动压力可达到最小。杆端伸出容器外，可通过测量杆端位移（位移传感器），来自动计量、检测活塞位置及变化量，容器内液面还可以根据恒速泵的累积流量、容器内装介质的多少、容积尺寸等参数由计算机在驱替流程中的容器上用介质逐渐减少形象的表示出来，当驱替到所装介质一定的百分比后，可自动切断恒速泵电源。容器结构如图。为保证试验的温度条件，将容器置于容器恒温箱内，规格1000mL/40MPa,数量3只，316L材料。2、模型系统：由岩心夹持器、长管模型等组成。夹持器采用既能耐温又能耐酸的不锈钢材质制作。规格为25（25-80）mm，温度为150。该型号的夹持器结构形式具有以下特点：（1）由于采用外螺纹结构形式，使其具有体积小、重量轻，死体积小，拆卸方便，实用性强，耐压高等特点。（2）采用了端面密封结构形式，使其具有了拆装封头及岩心的方便，换胶皮筒或O形圈时无需用拆卸手柄即可旋下压帽，移开封头。常规情况下换岩心时压帽及封头均无须拆卸，只须旋出调节螺母，用专用工具退出岩心即可。（3）调节螺母也作了改进，在右调节螺母与右封头连接螺纹上采用了花瓣形连接形式，即将连接螺纹加工成间断螺纹 ，调节螺母塞进封头里时可根据需要确定下位置后旋转一定角度（旋转时有限位杆），使右调节螺母螺纹保留处，处于封头螺纹保留处时，右调节螺母即已装好，需卸下右调节螺母时反向旋一下即可取出。长模型管：又称作一维管状模型（长度和直径比一般控制在40以内），其规格为251000，填砂管模型内孔壁沿长度方向采用特殊的打毛工艺进行边界封闭，防止流体沿边界串流，在进、出口及测压孔上都安装有过滤网，防止砂子外漏堵塞管道，为了对水驱、聚合物驱和交联体系作出评价，通过观察填砂管沿长的压降非常重要，因此在填砂管上设置多个测温点，通过温度测试，可以监测驱替过程中集油带的运移。3流程管汇系统（1）、电磁阀、气动阀：主要用于活塞容器间的切换、高低压传感器间的切换、夹持器正反驱的切换。气动阀的型号为CV210 ，该阀具有切换性能好、切换快速、耐高压、密封性能好等优点，主体材料采用316L，耐腐性能也很好，它主要是靠气源压力来控制其打开和关闭，气源压力为0.4-0.8MPa。气动阀的开关是由计算机来控制电磁阀组的通断，从而控制气动阀正反方向的气源及正反方向的放空，以达到控制气动阀开关的目的。（2）、手动控制阀手动控制阀采用了最新研制的结构形式，该结构形式具有以下特点：（i）、上下升降调节螺杆与阀杆采用分体式结构，它们之间的连接是通过挤压铆接结构形式，当调节升降螺杆时阀杆不会跟着转，这样对阀杆锥面起保护作用。（ii）、下阀座与阀体是分开的，这样便于加工和更换。（iii）、阀门接口采用新接口，密封可靠。（iv）、阀门下部留有拆卸口，便于更换密封填料。（v）、阀杆采用了特殊材料，锥面还进行了渗氮处理，既提高了强度，又增强了耐腐性能。(3)管线：管线采用316L材料，管路流程的连接结构紧凑，管线折弯美观大方，拆卸方便。4、油水计量系统：工作原理：采用称重法,即用两个吊钩天平分别称出出口油、水混合物的重量和排出油的重量，根据油、水的密度计算出油、水的体积。其原理图见下图： 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处（位置I）设计出口，将容器I中油至位置I处，天平I记录读数G1，从回压系统出来的油水混合物的比重比油重，在进入容器I后，会沿隔板左侧下移，容器I中的原有的部分油就被赶到容器II中，天平I记录读数G2，天平II记录读数G3。现设从回压系统出来的油水混合物中油的体积为V1，水的体积为V2，这样建立关系式有：(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联立方程组，即可求的V1 、V2的体积精度条件：1.初始加入容器1的油的各项物性参数应与出液的油的物性参数相同（如：密度，粘度等），所有需要配选与出液油相同性质的油来进行实验。2.假设乳化物为油和水的混合物（物理混合）。 3.由于两种或者多种模型的出液量相差很大，为了确保精度，设计两组吊钩天平及两组敞口计量筒，一组为小模型计量，一组为大模型计量。 4.温度控制采用恒温箱空气浴加热温度范围：室温-90，数显自动控温，精度0.5，采用进口控温仪，自整电，热风对流循环，内表采用=1.2mm，外表喷塑。恒温箱： 恒温箱最高工作温度150，控温度精度1，仪表带PID调节，可进行程序升温，同时可以根据压力升降进行相应的自动的温度程序协调变化，即温压的程序变化。数字控温，多探头温度均化检测、A/D和D/A计算机控制接口。 炉温安全限制220-240VAC。 恒温箱内双侧开启大视窗，工作室尺寸为：1200（长）900（高）800（深），防酸碱不锈钢内胆，带万向轮可移动底座。8、回压系统由回压阀、回压容器、回压表和III型手动泵组成。回压阀采用2mm通径，最大工作压力为50MPa,回压容器为200mL。回压阀 进口 出口 回压表 回压容器10、抽空组件由真空泵、缓冲容器、真空表等组成，可对流程、岩心夹持器、填砂管抽空，饱和水。2ZX-2真空泵抽气速率2升/秒，真空度610-2Pa11、数据采集系统和微机测控系统 ：数据采集系统包括压力、温度、天平等，为了保证测量精度和控制的可靠性，采用进口MOX C168H数字采集控制卡，从而实现数字化采集传输。软件在WINDOWS 2000/XP环境下运行，采用VB编程。该软件由两部分组成：一个运行于工控机的监控软件，负责现场数据采集处理和试验过程的直接控制，包括数字I/O，模拟量I/O，试验过程逻辑判断、控制，并负责与仪表、恒速泵的通讯，并下发操作指令。另一个运行于微机的界面操作软件，可实现人机对话，操作人员设定好参数后，就可无人值守。计算机可以自动采集所有压力、温度、流量，并控制泵的运行，环压自动跟踪，压力换向等。计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。计算机采用工业控制计算机，以提高采集控制能力及防干扰能力。压力测试系统：采用高精度的压力传感器，精度可达到0.25%FS，供电936V，输出05V。 图7、 测控系统原理图为了保证测试精度，在岩芯夹持器进口采用了高中低不同量程的压力传感器，配自动换向系统，由计算机自动控制，实现量程的自动切换。压力值可由二次仪表直接显示，并通过RS232接口实现与计算机的通讯。压力传感器的量程分别为： 40MPa、10MPa、4MPa、1 MPa，环压50MPa。其中40MPa、10MPa、4MPa为填砂模型管测压点的压力传感器。五、整体外型结构1、外形效果图见下图：1、 电控柜 2、一维管状模型及夹持器恒温箱 3、油水计量恒温箱 4、微机及操作台2、平面布置图：六、配置表序号名称规格数量1恒速恒压泵压力：50MPa，流量0.01-30mL/min12真空系统2ZX-213活塞容器1000m