油氣成藏評價系統(tǒng)

一、儀器功能

主要用于注氣驅(qū)（N2、CO2、空氣、空氣泡沫、伴生氣等）對改善水驅(qū)、提高采收率的效果研究，開展與氣驅(qū)開發(fā)技術(shù)有關(guān)的注氣混相/非混相驅(qū)油效率、氣驅(qū)油的滲流特性、氣驅(qū)過程的流度控制以及注氣方式優(yōu)化等的實驗研究，進(jìn)行注氣驅(qū)適合的地層特征、流體特征、注入條件等的篩選和優(yōu)化，可以很好地為改善低滲透油藏開發(fā)效果和提高低滲透油藏采收率提供技術(shù)儲備，為數(shù)模研究提供技術(shù)方案。

主要用途

1、可以進(jìn)行溫度40-80℃、壓力12-40MPA任意組合的地層條件下，不同氣體（N2、CO2、空氣、空氣泡沫、伴生氣等）和原油之間混相壓力的滲透率測定。

2、模擬油氣成藏時不同壓差、不同溫度條件下飽和巖樣的含氣（油、水）飽和度、出口產(chǎn)油量、產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量測定；各種流體-純油、不同比例油水、濕氣、干氣等的驅(qū)替實驗。

3、非穩(wěn)態(tài)法相對滲透率實驗和穩(wěn)態(tài)法相對滲透率實驗

4、能夠自動監(jiān)測試驗溫度、注入壓力、注入液體流量、注入氣體流量、產(chǎn)出液體流量、產(chǎn)出氣體流量。

5、所有采集的數(shù)據(jù)儀Excel形式記錄，可以存儲、移動、進(jìn)行計算處理，計算相滲透率、驅(qū)油效率、產(chǎn)出液含水，繪制相滲透率曲線。

6、能夠在線檢測氣驅(qū)后產(chǎn)出氣體組分。

7、進(jìn)行CO2氣驅(qū)油實驗時，可以同時在線檢測產(chǎn)出氣體、產(chǎn)出油的組分。

二、主要技術(shù)參數(shù)

1．工作壓力

環(huán)    壓：50MPa

驅(qū)替壓力：40MPa

壓力測試精度：0.1%F·S

2．流量范圍

    0.01～9.99mL/min

3．適用巖心

    φ25.4×200mm   φ25×1000mm   500×500×200mm

4．工作溫度：150℃，控溫精度：±0.5℃

5．電源：交流220V， 50HZ，±20V

6．總功率：8Kw

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)：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)。

模擬系統(tǒng)：由巖心夾持器、填砂模型管、平板模型、恒溫箱、環(huán)壓泵、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、產(chǎn)出油組分在線檢測、產(chǎn)出氣組分在線檢測等。

自動控制系統(tǒng)：計算機自動控制注入泵的流量，氣液按比例注入，環(huán)壓泵自動跟蹤內(nèi)壓，恒溫箱加熱恒溫，壓力變送器量程自動切換等。

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、產(chǎn)出油氣組分等參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理。

四、組成儀器各部件的技術(shù)規(guī)范

1．注入泵

型號：HBL-40，北京衛(wèi)星廠

工作壓力：40MPa

流量調(diào)節(jié)范圍：0.01ul/min~9.99ml/min

采用標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，由計算機控制泵的運行

2．中間容器

ZR-3型活塞式：容積：1000ml，耐壓：50MPa，材質(zhì)：316L。

ZR-3型活塞式：容積：6000ml，耐壓：50MPa，材質(zhì)：316L。

容器采用直角滑環(huán)式組合密封結(jié)構(gòu)，克服CO2對密封圈的腐蝕，確保密封可靠

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)。

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，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．泡沫發(fā)生器

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。

5．模型

A．細(xì)管模型

直徑：￠5mm

長度：￠20m

壓力：40MPa

材質(zhì)：316L

B．長巖心夾持器

巖心規(guī)格：φ25.4×200mm二測壓孔

工作壓力：40MPa

材    質(zhì)：316L

工作溫度：150℃

C．填砂模型管

規(guī)    格：φ25.4×1000mm，五測壓點均布，內(nèi)壁打毛

工作壓力：40MPa

工作溫度：150℃

材    質(zhì)：316L

D．二維可視模型

規(guī)    格：500×500×200mm，

工作壓力：1Mpa

工作溫度：150℃

材質(zhì)：316L

它主要由以下各部件組成：

（1）模型主體邊框

由不銹鋼制成，內(nèi)腔尺寸500×500mm，填砂厚度200mm可調(diào)節(jié)，可分層填砂，模擬不同非均質(zhì)層，在模型兩側(cè)邊框上分別開孔，各引出一根管子，管外各裝有閥門，可方便地模擬注入井和產(chǎn)出井的各種射開情況。在沿長度方向的邊框上各開有清洗孔。所有開孔處均有過濾網(wǎng)覆蓋，以防砂子漏出。

（2）模型前壁

模型的前壁采用鋼化玻璃制成，或采用不可視鋼板，增加壓力，通過玻璃可直接觀察實驗現(xiàn)象或進(jìn)行攝影和攝像。

玻璃板與主體框架之間有橡膠密封圈，它們的外側(cè)是一對矩形鋼法蘭，用螺栓加力達(dá)到密封的目的。

為防止模型有內(nèi)壓時玻璃向外凸出，鋼法蘭的邊框內(nèi)設(shè)有加強筋。

（3）模型后壁

模型后壁采用不銹鋼板制成一個矩形的活塞，活塞可由模型四周框架上小油缸壓緊，并可由活塞位置來改變填砂厚度。

鋼板活塞面上可布置多個孔，這些孔可按需要靈活地布置測量溫度的熱電偶或測量壓力的傳感器。必要時，這些孔還可以按管道，作為模型的注入或輸出口。用于模擬五點法、七點法或九點法開采過程。

（4）模型支架

二維模型通過兩端的軸安裝在一個支架上，模型可繞軸轉(zhuǎn)到任何一個角度?？蓛A斜模擬地層傾角，并鎖緊。

6．環(huán)壓跟蹤泵

在系統(tǒng)驅(qū)替過程中，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)替流體通過巖心， 阻止驅(qū)替流體沿壁的滲流，通過環(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：60MPa

控制精度：0.05MPa

7．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：JB-3型、工作壓力50MPa

回壓緩沖容器：ZR-2型，1000mL、50MPa

回壓閥：頂部加載式，50MPa

控制精度：0.02MPa

8．恒溫箱

工作溫度：150℃±0.5℃

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)，箱內(nèi)溫度均勻，控溫精度高。

安裝滾動腳輪，移動方便。

9．閥門、管線、管件及流程

采用美國HIP公司DW3內(nèi)卡套式高壓閥門及管件。

耐壓：70MPa

材質(zhì)：哈式合計

10．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。

攝像系統(tǒng)可適時觀察流體相態(tài)變化。

工作壓力：50Mpa

工作溫度：150℃

11、攝像系統(tǒng)

顯微攝像成像系統(tǒng)由計算機(工控機)、攝像頭、圖像采集卡、可視高壓觀察窗及應(yīng)用軟件組成。在泡沫驅(qū)替實驗過程中攝像頭將拍攝到圖像經(jīng)過放大，再將放大后的圖像信號傳輸給計算機，計算機通過應(yīng)用軟件可在顯示屏上獲得泡沫放大圖像，由此來觀察泡沫大小是否均勻并可度量泡沫的尺寸。

12、壓力自動識別切換系統(tǒng)

為保證壓力測量精度，系統(tǒng)采用高、低不同量程傳感器，針對高壓選用CV210型氣動閥，流程如下：

用壓力變送器測量壓力，為保證測量精度，每個測壓點選用三個不同量程的壓力變送器，并可自動切換，針對長慶油田的地質(zhì)情況，我們選擇量程分別為：1MPa 、50MPa  的壓力傳感器。

我們專門設(shè)計了壓力切換模塊，不需要打開電腦就可以實現(xiàn)壓力自動識別，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、反應(yīng)靈敏度。

13.油氣水計量(圖像分析法)：

油氣水自動計量裝置由特制計量管、成像系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)、圖像分析處理系統(tǒng)等組成。模型中驅(qū)出的油、氣、水進(jìn)入計量管，油、水液位由攝像頭跟蹤成像送計算機由圖像分析處理系統(tǒng)計算油、水體積，氣體進(jìn)入氣體計量計計量氣體體積，由于采用特制計量方法使油水乳化狀態(tài)下計量不受影響。是目前國內(nèi)外*的油氣水計量方法。原理如下：

14.油氣水體積自動計量(雙壓差法)

為滿足二維模型驅(qū)替試驗的需要，本裝置配置雙壓差法油水自動計量系統(tǒng)。本系統(tǒng)能適應(yīng)大容量油氣水體積自動計量。流程如下：

我們專門設(shè)計了油氣水計量模塊，不需要打開電腦就可以實現(xiàn)油氣水計量。

15．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI，PCI8360數(shù)據(jù)采集板適時采集壓力、溫度、流量、油氣水體積等。

16．自動控制系統(tǒng)

計算機可對下列外部設(shè)備進(jìn)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(jìn)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；

⑶ 環(huán)壓跟蹤泵：計算機通過RS232接口控制驅(qū)替壓力與環(huán)壓的壓差；

〔4〕壓力傳感器量程自動切換控制；

〔5〕氣液比泡沫自動控制。

采集、測控系統(tǒng)框圖

17．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：聯(lián)想Thinkpad  型號T410i2516AJC

打印機：HP  CP4525dn

五、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(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；

3．關(guān)鍵部件采用進(jìn)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；

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．選購件齊全，可根據(jù)不同試驗要需要，選購我廠不同規(guī)格的模型，使儀器廣泛應(yīng)用于各種試驗研究領(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)計時充分考慮了其安全性，可操作性

1．  壓力極限保護(hù)

 驅(qū)替泵、環(huán)壓泵都設(shè)計極限保護(hù)壓力，當(dāng)泵壓達(dá)到極限保護(hù)壓力時自動停泵保護(hù)。

在流程中關(guān)鍵部位設(shè)計安全閥，在電子保護(hù)失效時可打開保護(hù)，起雙重保護(hù)作用。

2．  溫度極限保護(hù)

恒溫箱設(shè)計極限保護(hù)溫度，當(dāng)恒溫箱內(nèi)溫度達(dá)到極限保護(hù)溫度時，儀器自動切斷電源。

3．  漏電保護(hù)

儀器發(fā)生漏電時會自動切斷電源保護(hù)。

4．  防燙傷保護(hù)

儀器閥門操作手柄安裝在恒溫外，方便操作，防止?fàn)C傷，避免開門時溫度下降。

5．  每個中間容器都裝有壓力表，可監(jiān)控加溫時容器內(nèi)壓力變化情況，防止加溫時液體膨脹，壓力升高過載。

6．  防腐蝕保護(hù)

在壓力表、壓力變送器前安裝隔離器，防止酸液流動壓力表、壓力變送器內(nèi)，損壞儀表。

7．  有害氣體監(jiān)測

儀器安裝有害氣體監(jiān)測報警裝置，在實驗過程中如有有害氣體泄露，系統(tǒng)自動報警。