多功能模擬驅油系統

一、儀器功能

1、提高采收率研究，在模擬高溫高壓地層條件下進(jìn)行水驅油、化學(xué)驅

油、泡沫驅油、混相驅油、混相壓力，氣驅油等驅替試驗。

2、采油工藝研究，如酸化、堵水、調剖等試驗。

3、地層敏感性，地層傷害評價(jià)等試驗。

二、儀器主要技術(shù)參數

1．工作壓力

環(huán)

壓：60MPa

驅替壓力：50MPa

壓力測試精度：0.1%F·S

2．流量范圍

0.001～24mL/min（雙缸泵）

3．適用巖心

填砂模型：Φ25×500m，Φ25×1000mm（3 個(gè)測壓點(diǎn)）

4．電源：交流 380V， 50HZ

5.工作溫度：180℃，控溫精度：±1℃

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、模型系統、計量系統、自動(dòng)控制系統、數據采

集與處理系統組成。詳見(jiàn)工作流程：

注入系統

模擬系統

計量系統

數據采集處理

氣液比注入控制系統

注入系統：由注入泵、中間容器、氣液比例注入控制系統、泡沫發(fā)生系

統、管閥件組成，可將各種流體按一定流量注入到模型內。

模擬系統：由填砂模型管、恒溫箱、回壓系統等組成。

計量系統：包括壓力測量、溫度測量、流量計量、油氣水體積計量等。

自動(dòng)控制：計算機自動(dòng)控制注入泵的流量，恒溫箱加熱恒溫，超壓保護，

超溫斷電等。

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(shí)采集壓力、溫度、流量油氣水體積等參數，并對數據進(jìn)行運算處

理。

四、組成儀器各部件的技術(shù)規范

1．注入泵

選用美國進(jìn)口雙缸恒速恒流泵，用于提供連續無(wú)脈沖流體。工作壓力

10000psi，穩定提供流量 0.001-24ml/min(雙缸泵)，該泵壓力密封可靠，精

度高，具有長(cháng)期運行壽命，系統具有超壓限載，報警功能。標準控制有 RS-232

串行口、運行／停止輸入，遠程模擬控制，實(shí)時(shí)壓力監控和恒流控制。

2．中間容器

用于存儲巖心流體，容器采用浮動(dòng)活塞，

有效將巖心流體和驅替流體隔離，活塞阻力小。

主體采用 HC、316L 材料制作，耐壓 50MPa，溫

度 180℃， 抗腐蝕，耐高溫，容器安裝在的

支架上，整體放置在恒溫箱內，便于兩端拆裝、

清洗更換密封圈及操作調整。主要指標如下：

氣容器的容積為 5000ml，

水油及化學(xué)劑容器的容積為 1000ml

3.氣液比例注入控制系統

由泡沫發(fā)生器、氣體增壓泵、雙缸恒速泵、

高壓儲氣罐及回壓控制系統組成。氣、液按設定比例輸入泡沫發(fā)生器

產(chǎn)生泡沫。從而對選擇不同氣液比產(chǎn)生的泡沫效果及泡沫驅油效率方案

優(yōu)選提供依據。系統具有超壓限載報警功能。詳見(jiàn)控制系統原理圖：

活塞容器結構示意圖

HC 型活塞容器

核心控制技術(shù)，并

得到廣大科研單

位應用和認可

本系統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

泵的排量

Q2=

P1Q1

 P2

核心技術(shù)

式中 P2 為定值，當 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，由計算機自動(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．填砂模型管

規

格：φ25×500mm、φ25×1000mm、

工作壓力：50MPa 、工作溫度：180℃

內壁打毛，三測壓孔均布

金屬填砂模型管

5．回壓控制系統

用于控制模型出口壓力，模擬地層孔隙壓力。

回壓泵：全自動(dòng)恒壓泵、工作壓力 50Mpa，該泵配有 RS-232 接口、簡(jiǎn)便的

鍵盤(pán)控制和數字化步進(jìn)電機，可以保證壓力精

確性

回壓緩沖容器：ZR-2 型，1000mL、50MPa

回壓閥：美國 tecom，頂部加載式，50MPa

6．恒溫箱

工作溫度：180℃±1℃

工作室內尺寸：2200×800×850 ㎜

（長(cháng)×寬×高）

前后開(kāi)門(mén)，內裝照明燈，不銹鋼材料制作

熱風(fēng)循環(huán)，采用 PID 調節控溫技術(shù)，

恒溫箱

箱內溫度均勻，控溫精度高。安裝滾動(dòng)腳輪，移動(dòng)方便。

7．氣體增壓泵及驅動(dòng)系統

系統由氣體增壓泵及儲氣罐組成，用于氣體壓力增壓補充，

滿(mǎn)足實(shí)驗所需氣體壓力。壓力：50MPa

8．壓力切換系統

為保證壓力測量精度，系統采用高、低不同量程傳感器，分別安裝在流

程里，提供切換。主體材料采用 316L。耐壓：10000psi。

11．泡沫發(fā)生及觀(guān)察系統

泡沫發(fā)生器采用獨特的設計結構，氣體

沿切線(xiàn)方向射入起泡液中，使起泡液、氣體

產(chǎn)生旋轉充分混合，其頂部要安裝多孔的燒

結板，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(guān)察窗，可觀(guān)察

形成的泡沫狀態(tài)穩定性。

高壓觀(guān)察窗采用德國進(jìn)口玻璃雙層特殊結構設計，

內外同時(shí)加壓。工作壓力：50MPa，工作溫度：150℃

12．計量系統

壓力計量：壓力變送器 23 只，量程 10MPa 、60MPa，測量精度 0.25%F·S，

用于回壓、模型進(jìn)出口及各測壓點(diǎn)的壓力測量，通過(guò)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-7512ZXG5 溫控儀設定，控制、測量

采用進(jìn)口

高壓玻璃

溫度。溫度也可由計算機設定，采集。

流量計量：

采用天平稱(chēng)重法計算液體流量

天平型號：BS2202S，量程 2200g，精度 0.01g

計算機自動(dòng)采集計算流量值

油氣水體積計量：

由油水計量管、差壓液位變送器、恒溫箱、氣體計量?jì)x等組成。

恒溫箱溫度：60℃

其工作原理如下說(shuō)明：

氣體計量計

德國賽多利斯天平

油

水

自

動(dòng)

計

量

原

理

圖

油

HL

水

HL

油氣水進(jìn)口

油氣水自動(dòng)計量裝置由計量管、油液位計、水液位計、氣體計量計、放

空閥等組成。模型中驅出的油、氣、水進(jìn)入計量管，油、水液位計測出液位

變化，計算機采集變化值計算油、水體積，氣體進(jìn)入氣體計量計計量氣體體

積計量精度 1%。

13．數據采集系統

采用 MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI，

PCI8640 數據采集板適時(shí)采集壓力、溫度、流量、油氣水體積等。

14．自動(dòng)控制系統（超溫超壓自動(dòng)保護）

計算機可對下列外部設備進(jìn)行控制

⑴ 注入泵：通過(guò)泵的通訊接口，計算機可對泵的注入流量進(jìn)行控制；

⑵ 溫度：通過(guò)溫控儀上的 RS232 接口，可由計算機設定控制恒溫箱加熱

溫度；

〔3〕壓力傳感器量程切換控制；

〔4〕氣液比泡沫自動(dòng)控制。

15．應用軟件與數據處理

軟件在 windows 2000/xp 環(huán)境下運行，采用 VB 編程。儀器工作流程顯

示在界面上，可實(shí)現人機對話(huà)，操作人員設定好參數后就可以實(shí)現無(wú)人值守，

計算機可自動(dòng)采集所有的壓力、溫度、流量，并控制泵的運行，環(huán)壓泵的自

動(dòng)跟蹤，壓力換向閥的換向等。

計算機采集的數據經(jīng)處理可生成原始數據報表、分析報表以及曲線(xiàn)圖，

同時(shí)生成數據庫文件格式，可隨時(shí)導入 EXCEL 文檔以便用戶(hù)靈活使用。

計算機：4G 內存，i7 處理器，19 液晶

打印機：HP 1020 激光打印機

∥

軟件界面圖

五、系統的安全設計

1、流程管路安全設計

由于高溫、高壓，系統采用具有多種功能的壓力安全保護措施。

（1） 通過(guò)壓力儀表監控壓力，若達到設定值可報警、停止加熱、停止注入

泵輸送流體。

（2） 每個(gè)容器都裝有壓力表，適時(shí)監控容器內部壓力變化，并設計放空閥

及時(shí)放空。

（3） 計算機程序中設計過(guò)壓力停泵程序，如果流程管路內壓大于設計工作

壓力，則將環(huán)壓泵和注入泵送液立刻停止。

（4） 防爆裝置采用大連理工大學(xué)安全裝備廠(chǎng)生產(chǎn)的泄放口徑為 10mm 的爆

破裝置，并用管道外引。

2.用電安全

實(shí)驗裝置用電量較大，用電安全比較重要。需科學(xué)設計各分設備的用電

功率、供電電路及接地保護、漏電保護等。

3.溫度保護

在系統溫度超出設定溫度時(shí)，系統會(huì )立即自動(dòng)停止當前操作，然后關(guān)斷

加熱電源。

4.高溫防護

實(shí)驗由于溫度較高，易造成實(shí)驗人員燙傷，因此經(jīng)常操作的閥門(mén)手柄設

計在恒溫箱外，方便操作。

六、系統主要技術(shù)特征

1．裝置采用模塊化設計，可根據不同試驗要求進(jìn)行組合；

2．裝置具有高溫高壓特性，并設有超溫超壓保護裝置；

3．注入泵、壓力變送器和天平關(guān)鍵部件采用進(jìn)口件，提高測試的可靠

性、精確性；

4．實(shí)現計算機自動(dòng)化控制、采集、處理，壓力變送器量程自動(dòng)切換；

5．儀器的結構要合理、外型要美觀(guān)大方、操作方便、經(jīng)久耐用；

6. 采用 316L、HC276 材料，耐腐蝕性強。

七、系統效果圖

八、基本操作及維護

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(xiàn)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(chēng)重一次，兩次

稱(chēng)重的差值小于 10mg 時(shí)，記下巖樣的實(shí)測質(zhì)量。

⑷．測量巖樣的幾何尺寸：長(cháng)度（L）、直徑（D）。

⑸．巖樣氣體滲透率測定按 SY/T5336 進(jìn)行。

⑹．巖樣抽空飽和油（水），稱(chēng)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(shí)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(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(kāi)關(guān)打到手動(dòng)位置，打開(kāi)環(huán)壓泵開(kāi)關(guān)，增壓至

需要壓力值時(shí)，關(guān)環(huán)壓泵開(kāi)關(guān)。

⑵．自動(dòng)加環(huán)壓

將控制面板上手動(dòng)、自動(dòng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置，在計算機實(shí)驗程序上，點(diǎn)

擊實(shí)驗開(kāi)始鍵后，計算機自動(dòng)控制環(huán)壓泵的啟動(dòng)與停止，并自動(dòng)跟蹤驅替壓

力，維持環(huán)壓與驅替壓力差。

5．系統回壓

系統回壓控制是通過(guò)對回壓閥施加控制壓力而實(shí)現的，外加控制壓力*

好是氣體，以保證控制精度。當氣體壓力不足時(shí)可以用手動(dòng)泵通過(guò)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(kāi)面板上恒溫箱風(fēng)機開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)加熱開(kāi)關(guān)，在其控溫儀上設定需

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。

溫控儀溫度設定方法詳見(jiàn)溫控儀使用說(shuō)明書(shū)

也可在計算機上設定加熱溫度。

停止加熱只需將加熱開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，或將溫控儀溫度設定到低于環(huán)境溫度。

維護：

電子天平要避免強烈振動(dòng)，切不可過(guò)載，其詳細的注意事項請閱讀天

平說(shuō)明書(shū)。

本儀器所配計算機為儀器的專(zhuān)用控制機，切忌亂拷軟件，尤其是來(lái)歷

不明的 u 盤(pán)，計算機病毒可能會(huì )導致控制及數據采集的混亂和錯誤。

儀器所有與液體接觸的部分均為不銹鋼材質(zhì)，有一定的抗腐蝕性能，

但并非一勞永逸。對流程管匯部分需經(jīng)常清洗，尤其是注完酸或其它強腐蝕

液體后要立即用清水清洗。流程長(cháng)期不用時(shí)，流程管匯內注滿(mǎn)油或用高壓氣

吹干，以防銹蝕。

長(cháng)期使用會(huì )造成對流程密封件的正常破損，影響密封性能，所以，建

議定期對儀器進(jìn)行耐壓試驗，對儀器.的泄露部分更換密封件，對經(jīng)常使用

者其周期以 3 個(gè)月為宜。