HKY 多功能模擬驅油系統(tǒng)

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油、化學驅

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，地層傷害評價等試驗。

二、儀器主要技術參數

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、儀器的基本組成結構

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)、數據采

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)

數據采集處理

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。

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、流量油氣水體積等參數，并對數據進行運算處

理。

四、組成儀器各部件的技術規(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。標準控制有 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、液按設定比例輸入泡沫發(fā)生器

產生泡沫。從而對選擇不同氣液比產生的泡沫效果及泡沫驅油效率方案

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

活塞容器結構示意圖

HC 型活塞容器

核心控制技術，并

得到廣大科研單

位應用和認可

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

式中 P2 為定值，當 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℃

工作室內尺寸：2200×800×850 ㎜

（長×寬×高）

前后開門，內裝照明燈，不銹鋼材料制作

熱風循環(huán)，采用 PID 調節(jié)控溫技術，

恒溫箱

箱內溫度均勻，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*的設計結構，氣體

沿切線方向射入起泡液中，使起泡液、氣體

產生旋轉充分混合，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構設計，

內外同時加壓。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．數據采集系統(tǒng)

采用 MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI，

PCI8640 數據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(huán)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，

同時生成數據庫文件格式，可隨時導入 EXCEL 文檔以便用戶靈活使用。

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(tǒng)的安全設計

1、流程管路安全設計

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)控容器內部壓力變化，并設計放空閥

及時放空。

（3） 計算機程序中設計過壓力停泵程序，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安全裝備廠生產的泄放口徑為 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(tǒng)溫度超出設定溫度時，系統(tǒng)會立即自動停止當前操作，然后關斷

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，因此經常操作的閥門手柄設

計在恒溫箱外，方便操作。

六、系統(tǒng)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．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，壓力變送器量程自動切換；

5．儀器的結構要合理、外型要美觀大方、操作方便、經久耐用；

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?zhí)砑印?/span>

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．手動加環(huán)壓

將控制面板上手動、自動開關打到手動位置，打開環(huán)壓泵開關，增壓至

需要壓力值時，關環(huán)壓泵開關。

⑵．自動加環(huán)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(huán)壓泵的啟動與停止，并自動跟蹤驅替壓

力，維持環(huán)壓與驅替壓力差。

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的，外加控制壓力zui

好是氣體，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(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，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，對經常使用

者其周期以 3 個月為宜。