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一、DW-B型多功能物理模擬綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)儀器功能
1.氣體滲透率測(cè)定
2.氣體孔隙度測(cè)定
3.水驅(qū)油、化學(xué)驅(qū)油、氣驅(qū)油、泡沫驅(qū)油、混相驅(qū)油實(shí)驗(yàn)。
4.液體滲透率測(cè)定
在一定的流速下使液體通過(guò)巖心,通過(guò)測(cè)定巖心的進(jìn)出口壓差和流過(guò)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。
5.滲透率梯度的測(cè)定
該測(cè)試主要依據(jù)沿巖心長(zhǎng)度方向帶測(cè)壓孔的長(zhǎng)巖心夾持器,在一次實(shí)驗(yàn)中,便可在不破壞巖心原有性質(zhì)的基礎(chǔ)上,測(cè)出巖心的整段和分段的滲透率值。
6.地層傷害評(píng)價(jià)
研究壓裂液、鉆井液、完井液等在井眼中循環(huán)流經(jīng)井壁時(shí),對(duì)地層所造成的傷害。
這種驅(qū)替系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)濾失巖心夾持器,可模擬作業(yè)液在井筒中的剪切和測(cè)量濾失量,研究其傷害的深度??蓽y(cè)定如下參數(shù)
濾失量、初始滲透率、恢復(fù)滲透率、滲透率損害率
7.地層敏感性評(píng)價(jià)試驗(yàn)。
二、DW-B型多功能物理模擬綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
1.工作壓力
環(huán) 壓:0-110MPa
驅(qū)替壓力:0-100MPa
壓力測(cè)試精度:0.1%F·S
2.流量范圍
液體: 0.0001~20mL/min
氣體:0-3000sccm
3.模型規(guī)格
巖心夾持器規(guī)格
φ25×25-150mm , φ25×1000mm , φ38×300-600mm
φ110×150mm , 45×45×300mm
填砂模型規(guī)格
φ38×1000mm, φ6×20000mm, φ10-φ25×1500mm
動(dòng)態(tài)濾失夾持器 φ25×300mm 四測(cè)壓孔
4.泥漿循環(huán)流量0-1000ml/min可調(diào)
5.工作溫度:180℃,控溫精度:±1℃
6.電源:交流380V, 50HZ
7.總功率:8Kw
三、儀器的基本組成結(jié)構(gòu)
該儀器主要由氣測(cè)滲透率系統(tǒng)、氣測(cè)孔隙度系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、泥漿傷害系統(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(jiàn)工作流程:
氣測(cè)滲透率系統(tǒng):由調(diào)壓閥,氣體流量計(jì)等組成,用于各種巖心及模型氣體滲透率測(cè)定。
氣測(cè)孔隙度系統(tǒng):由調(diào)壓閥,定容器,孔隙度夾持器等組成,用于巖心孔隙度測(cè)量。
注入系統(tǒng):由注入泵、中間容器、氣液比注入控制系統(tǒng)、泡沫發(fā)生器、管閥件組成,可將各種流體按一定流量注入到模型內(nèi)。
泥漿系統(tǒng):由泥漿循環(huán)泵、循環(huán)自動(dòng)切換管線回路等組成,研究壓裂液、鉆井液、完井液等在井眼中循環(huán)流經(jīng)井壁時(shí),對(duì)地層所造成的傷害。
模擬系統(tǒng):由巖心夾持器、填砂模型管、非均質(zhì)模型、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、流量計(jì)量、油氣水體積計(jì)量等。
自動(dòng)控制系統(tǒng):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,恒溫箱加熱恒溫,壓力變送器量程自動(dòng)切換等。
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、流量、油氣水體積等參數(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(用戶自備) 2臺(tái)
型號(hào):ISCO100DX型
該泵采用伺服電機(jī)、伺服系統(tǒng),微電腦控制其運(yùn)行,液晶面板顯示,工作壓力:20000psi,流量:0.0001~25mL/min
泵也可由計(jì)算機(jī)操作,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。(使用方法詳見(jiàn)其說(shuō)明書)
2.中間容器
ZR-3型活塞式:容積:2000ml,耐壓:100MPa,材質(zhì):316L,數(shù)量:2只。
ZR-3型活塞式:容積:1000ml,耐壓:100MPa,材質(zhì):316L,數(shù)量:4只。
ZR-2型活塞式:容積:1000ml,耐壓:100MPa,材質(zhì):316L,數(shù)量:3只。
ZR-3型活塞式:容積:6000ml,耐壓:100MPa,材質(zhì):316L,數(shù)量:2只。
用于存儲(chǔ)驅(qū)替介質(zhì),并起緩沖作用。
3.氣液比例注入控制系統(tǒng)
由泡沫發(fā)生器、氣體增壓泵、雙缸恒速泵、高壓儲(chǔ)氣罐及回壓控制系統(tǒng)組成。氣、液按設(shè)定比例輸入泡沫發(fā)生器產(chǎn)生泡沫。從而對(duì)選擇不同氣液比產(chǎn)生的泡沫效果及泡沫驅(qū)油效率方案優(yōu)選提供依據(jù)。
本系統(tǒng)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(nèi)氣體壓力由出口回壓閥控制,用恒速泵注入液體推進(jìn)活塞將氣體注入泡沫發(fā)生器。如果活塞內(nèi)壓力為P2,恒速泵的流量為Q2,巖心進(jìn)口壓力為P1,要求氣體流量為Q1,則有P1Q1=P2Q2
式中P2為定值,當(dāng)P1變化時(shí),為保證Q1不變,就要不斷改變Q2的流量。本裝置通過(guò)壓力變壓器實(shí)時(shí)采集壓力P1的值,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(fā)生器,保證恒定的氣液比例。
4.泡沫發(fā)生器
泡沫發(fā)生器采用*的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),氣體沿切線方向射入起泡液中,使起泡液、氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)充分混合,其頂部安裝多孔的燒結(jié)板,氣液混合物通過(guò)后形成豐富的泡沫。
泡沫發(fā)生器的出口安裝高壓觀察窗,可觀察形成的泡沫狀態(tài)穩(wěn)定性。工作壓力:50MPa。
5.模型
A.巖心夾持器
適用巖心規(guī)格:φ25×25-150mm ,工作壓力:100MPa,材質(zhì):316L
適用巖心規(guī)格:φ25×1000mm ,工作壓力:100MPa,材質(zhì):316L
適用巖心規(guī)格:φ38×300-600mm ,工作壓力:100MPa,材質(zhì):316L
適用巖心規(guī)格:φ110×150mm ,工作壓力:100MPa,材質(zhì):316L
孔隙度夾持器:φ25×100mm,φ38×100mm,φ110×150mm
B.填砂模型管
φ38×1000mm,四測(cè)壓點(diǎn)均布,內(nèi)壁打毛,工作壓力:60MPa,材質(zhì):316L
φ6×20000mm,細(xì)管模型。工作壓力:60MPa,材質(zhì):316L
φ10-φ25×15000mm,變徑模型管。工作壓力:60MPa,材質(zhì):316L
C.非均質(zhì)模型
規(guī)格:45×45×300mm
工作壓力:60Mpa
材質(zhì):316L
D. 動(dòng)濾失巖心夾持器
該夾持器暴露出一個(gè)端面以便所測(cè)流體流過(guò)巖心端面,測(cè)試流體通過(guò)巖心產(chǎn)生濾失,且在巖心端面上形成濾餅,沿夾持器襯套軸向布置測(cè)壓孔,以便測(cè)定測(cè)試液侵入深度和巖心端面堵塞程度。
工作壓力:100MPa ,環(huán)壓110MPa ,材質(zhì): 316L
適用巖心規(guī)格:Φ25×300mm,四測(cè)壓點(diǎn)。
6.作業(yè)液循環(huán)泵
壓力100MPa,泵腔容積2000ml,流量0-1000ml/min可調(diào)。
7.氣體增壓泵
2J-XZ10/40,用于氣體增壓。
8.調(diào)壓閥
高壓調(diào)壓閥,進(jìn)口壓力:10000psi,出口壓力50-6000psi。
低壓調(diào)壓閥,進(jìn)口壓力:3500psi,出口壓力0-600psi。
9.環(huán)壓跟蹤泵
在系統(tǒng)驅(qū)替過(guò)程中,隨著驅(qū)替流體的注入,巖心進(jìn)口壓力不斷升高,為了使驅(qū)替流體通過(guò)巖心, 阻止驅(qū)替流體沿壁的滲流,通過(guò)環(huán)壓跟蹤泵跟蹤巖心進(jìn)口壓力,保持凈圍壓恒定。
工作壓力:120MPa
10.回壓控制系統(tǒng)
用于控制巖心出口壓力,模擬地層孔隙壓力。
回壓泵:工作壓力100MPa
回壓緩沖容器:ZR-2型,1000mL、100MPa
回壓閥:頂部加載式,100MPa
11.恒溫箱
工作溫度:180℃±1℃
工作室內(nèi)尺寸:2200×800×850㎜(長(zhǎng)×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。
12.閥門、管線、管件及流程
采用DW3內(nèi)卡套式高壓閥門及管件,耐壓100MPa,材質(zhì): 316L
13.高壓觀察窗
采用進(jìn)口玻璃,耐高壓高溫,用于泡沫狀態(tài)觀察,出口驅(qū)出油狀態(tài)觀察。
工作壓力:40Mpa,工作溫度:180℃
14.計(jì)量系統(tǒng)
壓力計(jì)量:用壓力變送器測(cè)量壓力,為保證測(cè)量精度,每個(gè)測(cè)壓點(diǎn)選用三個(gè)不同量程的壓力變送器,并可自動(dòng)切換,量程分別為:1MPa 10MPa 100MPa
所有壓力采用WP-C801-20-12-P壓力數(shù)顯表顯示,也可通過(guò)數(shù)顯表上的RS232口由計(jì)算機(jī)采集。
濾失壓力變送器:100Mpa
氣體壓力變送器:100MPa
孔隙度測(cè)量壓力變送器:1Mpa
溫度計(jì)量:采用pt100測(cè)溫探頭,XMT-7512溫控儀設(shè)定、控制、測(cè)量溫度。溫度也可由計(jì)算機(jī)設(shè)定,采集。
流量計(jì)量:采用天平稱重法計(jì)算液體流量
天平型號(hào):BS2202S,量程2200g,精度0.01g
計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集計(jì)算流量值
油水體積計(jì)量: 采用攝像法進(jìn)行油水體積自動(dòng)計(jì)量。
氣體體流量計(jì)量:用于氣體滲透率測(cè)量,量程10sccm,500sccm,3000sccm。
15.壓力自動(dòng)識(shí)別切換系統(tǒng)
為保證壓力測(cè)量精度,系統(tǒng)采用高、中、低不同量程傳感器,選用CV210型,分別安裝在流程里,提供自動(dòng)切換。氣動(dòng)控制組件:包括氣動(dòng)閥、電磁閥。氣動(dòng)閥主要用于高中低壓力變送器間的切換。氣動(dòng)閥切換快速、 耐高壓、密封性能好等優(yōu)點(diǎn),主體材料采用316, 耐腐性能也很好,靠氣源力來(lái)控制其打開和關(guān)閉,氣源壓力為0.4-0.8MPa。氣動(dòng)閥的開關(guān)是由計(jì)算機(jī)來(lái)控制電磁閥組的通斷,從而控制氣動(dòng)閥正反方向的氣源及正反方向的放空,以達(dá)到控制氣動(dòng)閥開關(guān)的目的。
16.?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)
采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI,PCI8360數(shù)據(jù)采集板適時(shí)采集壓力、溫度、流量、油氣水體積等。
17.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
⑴ 注入泵:通過(guò)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;
⑵ 溫度:通過(guò)溫控儀上的RS232接口,可由計(jì)算機(jī)設(shè)定控制恒溫箱加熱溫度;
⑶ 環(huán)壓跟蹤:計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI8360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;
〔4〕壓力傳感器量程自動(dòng)切換控制;
〔5〕氣液比泡沫自動(dòng)控制。
采集、測(cè)控系統(tǒng)框圖
18.應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)處理
軟件在windows7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(wú)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)生成數(shù)據(jù)庫(kù)文件格式,可隨時(shí)導(dǎo)入EXCEL文檔以便用戶靈活使用。
計(jì)算機(jī):聯(lián)想4600,19’’液晶顯示
打印機(jī):HP1020
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.壓力變送器量程自動(dòng)切換;
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(gòu)件齊全,可根據(jù)不同試驗(yàn)要需要,選購(gòu)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。
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(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了其安全性,可操作性
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)。
在流程中關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)安全閥,在電子保護(hù)失效時(shí)可打開保護(hù),起雙重保護(hù)作用。
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。
儀器發(fā)生漏電時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷電源保護(hù)。
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(guò)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(guò)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(jiàn)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(zhǎng)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?/span>
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(jiàn)溫控儀使用說(shuō)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。
5.環(huán)壓自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)
在系統(tǒng)驅(qū)替過(guò)程中,隨著驅(qū)替流體的注入,巖心進(jìn)口壓力不斷升高,為了使驅(qū)替流體通過(guò)巖心, 阻止驅(qū)替流體沿壁的滲流,通過(guò)環(huán)壓跟蹤泵跟蹤巖心進(jìn)口壓力,保持凈圍壓恒定。
環(huán)壓跟蹤泵使用方法詳見(jiàn)其說(shuō)明書。
6.回壓控制系統(tǒng)
7.氣體增壓系統(tǒng)
8.泡沫驅(qū)氣液比控制系統(tǒng)
9.泡沫驅(qū)時(shí)巖心出口氣油分離瓶及氣量計(jì)連接如圖所示:
9.孔隙度測(cè)量步驟
10.氣體滲透率測(cè)定
九、維 護(hù)
電子天平要避免強(qiáng)烈振動(dòng),切不可過(guò)載,其詳細(xì)的注意事項(xiàng)請(qǐng)閱讀天平說(shuō)明書。
本儀器所配計(jì)算機(jī)為儀器的控制機(jī),切忌亂拷軟件,尤其是來(lái)歷不明的U盤,計(jì)算機(jī)病毒可能會(huì)導(dǎo)致控制及數(shù)據(jù)采集的混亂和錯(cuò)誤。
儀器所有與液體接觸的部分均為316L材質(zhì),有一定的抗腐蝕性能,但并非一勞永逸。對(duì)流程管匯部分需經(jīng)常清洗,尤其是注完酸或其它強(qiáng)腐蝕液體后要立即用清水清洗。流程長(zhǎng)期不用時(shí),流程管匯內(nèi)注滿油或用高壓氣吹干,以防銹蝕。
長(zhǎng)期使用會(huì)造成對(duì)閥門、流程管件、密封件的正常破損,影響密封性能,所以,建議定期對(duì)儀器進(jìn)行耐壓試驗(yàn),對(duì)儀器.的泄露部分更換密封件,對(duì)經(jīng)常使用者其周期以3個(gè)月為宜。
壓力容器的定期檢驗(yàn)分為:
1、外部檢查:其檢驗(yàn)周期每年至少1次。由檢驗(yàn)單位有資格的壓力容器檢驗(yàn)員進(jìn)行。
2、內(nèi)外部檢驗(yàn):在壓力容器停機(jī)時(shí)的檢驗(yàn)。內(nèi)外部檢驗(yàn)應(yīng)由檢驗(yàn)單位有資格的壓力容器檢驗(yàn)員進(jìn)行。其檢驗(yàn)周期每3年至少1次。
3、耐壓實(shí)驗(yàn):在壓力容器停機(jī)檢驗(yàn)時(shí),所進(jìn)行的超過(guò)zui高工作壓力的液壓或氣壓試驗(yàn)。其檢驗(yàn)周期每6年至少1次。
壓力容器定期檢定單位及檢驗(yàn)人員應(yīng)取得省級(jí)或guo家級(jí)安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的資質(zhì)認(rèn)可和經(jīng)資格鑒定考核合格。檢定單位及檢驗(yàn)人員對(duì)壓力容器定期檢驗(yàn)結(jié)果負(fù)責(zé)。
如有處理不了的故障,請(qǐng)與廠家聯(lián)系,由我廠專業(yè)人員為你處理,本廠將為你提供及時(shí)周到的服務(wù)。
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