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行水驅(qū)油,、化學(xué)驅(qū)

油,、泡沫驅(qū)油,、混相驅(qū)油、混相壓力,，氣驅(qū)油等驅(qū)替試驗。

2,、采油工藝研究,，如酸化、堵水,、調(diào)剖等試驗,。

3、地層敏感性,，地層傷害評價等試驗,。

二、儀器主要技術(shù)參數(shù)

1．工作壓力

環(huán)

壓：60MPa

驅(qū)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 個測壓點）

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(jié)構(gòu)

該儀器主要由注入系統(tǒng),、模型系統(tǒng)、計量系統(tǒng),、自動控制系統(tǒng),、數(shù)據(jù)采

集與處理系統(tǒng)組成。詳見工作流程：

注入系統(tǒng)

模擬系統(tǒng)

計量系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集處理

氣液比注入控制系統(tǒng)

注入系統(tǒng)：由注入泵,、中間容器,、氣液比例注入控制系統(tǒng)、泡沫發(fā)生系

統(tǒng),、管閥件組成,，可將各種流體按一定流量注入到模型內(nèi)。

模擬系統(tǒng)：由填砂模型管,、恒溫箱,、回壓系統(tǒng)等組成。

計量系統(tǒng)：包括壓力測量,、溫度測量,、流量計量、油氣水體積計量等,。

自動控制：計算機自動控制注入泵的流量,，恒溫箱加熱恒溫，超壓保護,，

超溫斷電等,。

數(shù)據(jù)采集處理：由各種數(shù)據(jù)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,、流量油氣水體積等參數(shù),，并對數(shù)據(jù)進行運算處

理。

四,、組成儀器各部件的技術(shù)規(guī)范

1．注入泵

選用美國進口雙缸恒速恒流泵,，用于提供連續(xù)無脈沖流體。工作壓力

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

度高,，具有長期運行壽命,，系統(tǒng)具有超壓限載，報警功能,。標(biāo)準(zhǔn)控制有 RS-232

串行口,、運行／停止輸入，遠程模擬控制,，實時壓力監(jiān)控和恒流控制,。

2．中間容器

用于存儲巖心流體，容器采用浮動活塞,，

有效將巖心流體和驅(qū)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(nèi),，便于兩端拆裝、

清洗更換密封圈及操作調(diào)整,。主要指標(biāo)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(tǒng)

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(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),。系統(tǒng)具有超壓限載報警功能。詳見控制系統(tǒng)原理圖：

活塞容器結(jié)構(gòu)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(yīng)用和認(rèn)可

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(dāng) P1 變化時，為保證 Q1 不變,，就要不斷改變 Q2 的流

量。本裝置通過壓力變壓器實時采集壓力 P1 的值,，由計算機自動控制恒速

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(guī)

格：φ25×500mm、φ25×1000mm,、

工作壓力：50MPa ,、工作溫度：180℃

內(nèi)壁打毛，三測壓孔均布

金屬填砂模型管

5．回壓控制系統(tǒng)

用于控制模型出口壓力，模擬地層孔隙壓力,。

回壓泵：全自動恒壓泵、工作壓力 50Mpa，該泵配有 RS-232 接口,、簡便的

鍵盤控制和數(shù)字化步進電機,，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(nèi)尺寸：2200×800×850 ㎜

（長×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),，

恒溫箱

箱內(nèi)溫度均勻,，控溫精度高。安裝滾動腳輪,，移動方便,。

7．氣體增壓泵及驅(qū)動系統(tǒng)

系統(tǒng)由氣體增壓泵及儲氣罐組成，用于氣體壓力增壓補充,，

滿足實驗所需氣體壓力,。壓力：50MPa

8．壓力切換系統(tǒng)

為保證壓力測量精度，系統(tǒng)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)生及觀察系統(tǒng)

泡沫發(fā)生器采用*的設(shè)計結(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,，其頂部要安裝多孔的燒

結(jié)板,，氣液混合物通過后形成豐富的泡沫。

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,。

高壓觀察窗采用德國進口玻璃雙層特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，

內(nèi)外同時加壓,。工作壓力：50MPa,，工作溫度：150℃

12．計量系統(tǒng)

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,、模型進出口及各測壓點的壓力測量，通過數(shù)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(shè)定,，控制、測量

采用進口

高壓玻璃

溫度,。溫度也可由計算機設(shè)定,，采集。

流量計量：

采用天平稱重法計算液體流量

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,、氣體計量儀等組成。

恒溫箱溫度：60℃

其工作原理如下說明：

氣體計量計

德國賽多利斯天平

油

水

自

動

計

量

原

理

圖

油

HL

水

HL

油氣水進口

油氣水自動計量裝置由計量管,、油液位計,、水液位計、氣體計量計,、放

空閥等組成,。模型中驅(qū)出的油、氣,、水進入計量管,，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，氣體進入氣體計量計計量氣體體

積計量精度 1%,。

13．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

采用 MOXA C168H/PCI,、MOXA C104H/PCI，

PCI8640 數(shù)據(jù)采集板適時采集壓力,、溫度,、流量、油氣水體積等,。

14．自動控制系統(tǒng)（超溫超壓自動保護）

計算機可對下列外部設(shè)備進行控制

⑴ 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；

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

溫度,；

〔3〕壓力傳感器量程切換控制；

〔4〕氣液比泡沫自動控制,。

15．應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)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,，可實現(xiàn)人機對話,，操作人員設(shè)定好參數(shù)后就可以實現(xiàn)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(huán)壓泵的自

動跟蹤,，壓力換向閥的換向等,。

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、分析報表以及曲線圖,，

同時生成數(shù)據(jù)庫文件格式,，可隨時導(dǎo)入 EXCEL 文檔以便用戶靈活使用。

計算機：4G 內(nèi)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(tǒng)的安全設(shè)計

1,、流程管路安全設(shè)計

由于高溫,、高壓，系統(tǒng)采用具有多種功能的壓力安全保護措施,。

（1） 通過壓力儀表監(jiān)控壓力,，若達到設(shè)定值可報警、停止加熱,、停止注入

泵輸送流體,。

（2） 每個容器都裝有壓力表，適時監(jiān)控容器內(nèi)部壓力變化,，并設(shè)計放空閥

及時放空,。

（3） 計算機程序中設(shè)計過壓力停泵程序，如果流程管路內(nèi)壓大于設(shè)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

實驗裝置用電量較大,，用電安全比較重要。需科學(xué)設(shè)計各分設(shè)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(tǒng)溫度超出設(shè)定溫度時,，系統(tǒng)會立即自動停止當(dāng)前操作,，然后關(guān)斷

加熱電源,。

4.高溫防護

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

計在恒溫箱外，方便操作,。

六,、系統(tǒng)主要技術(shù)特征

1．裝置采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)不同試驗要求進行組合,；

2．裝置具有高溫高壓特性,，并設(shè)有超溫超壓保護裝置；

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

性、精確性,；

4．實現(xiàn)計算機自動化控制,、采集、處理,，壓力變送器量程自動切換,；

5．儀器的結(jié)構(gòu)要合理、外型要美觀大方,、操作方便,、經(jīng)久耐用；

6. 采用 316L,、HC276 材料,，耐腐蝕性強。

七,、系統(tǒng)效果圖

八,、基本操作及維護

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 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，記下巖樣的實測質(zhì)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(zhǔn)備

保證儲液容器、各種泵內(nèi)液體充足,，不足時請?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．加環(huán)壓密封巖樣

⑴．手動加環(huán)壓

將控制面板上手動、自動開關(guān)打到手動位置,，打開環(huán)壓泵開關(guān),，增壓至

需要壓力值時，關(guān)環(huán)壓泵開關(guān),。

⑵．自動加環(huán)壓

將控制面板上手動,、自動開關(guān)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(huán)壓泵的啟動與停止，并自動跟蹤驅(qū)替壓

力,，維持環(huán)壓與驅(qū)替壓力差,。

5．系統(tǒng)回壓

系統(tǒng)回壓控制是通過對回壓閥施加控制壓力而實現(xiàn)的，外加控制壓力zui

好是氣體,，以保證控制精度,。當(dāng)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(fēng)機開關(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)定方法詳見溫控儀使用說明書

也可在計算機上設(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,。

維護：

電子天平要避免強烈振動,，切不可過載，其詳細的注意事項請閱讀天

平說明書,。

本儀器所配計算機為儀器的控制機,，切忌亂拷軟件，尤其是來歷

不明的 u 盤，計算機病毒可能會導(dǎo)致控制及數(shù)據(jù)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,。流程長期不用時,，流程管匯內(nèi)注滿油或用高壓氣

吹干，以防銹蝕,。

長期使用會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 個月為宜,。