一、儀器功能

儀器可在模擬地層壓力，地層溫度的條件下開展下列研究

1．液體滲透率測(cè)定

高滲：在一定的流速下使液體通過巖心，通過測(cè)定巖心的進(jìn)出口壓差和流過巖心的液體的流量，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。

低滲：通過水力壓差傳遞實(shí)驗(yàn)測(cè)定巖心極低滲透率。

2．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。

3．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

二、主要技術(shù)參數(shù)

1．工作壓力

環(huán)    壓：80MPa

驅(qū)替壓力：70MPa

壓力測(cè)試精度：0.1%F·S

2．流量范圍

    0.001～25mL/min

3．工作溫度：180℃，控溫精度：±1℃

4． 巖心夾持器規(guī)格：雙軸向夾持器      φ25×25-80mm   

動(dòng)態(tài)濾失夾持器  φ25×300mm  四測(cè)壓孔

5.  剪切速率：0-500S^-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)

該儀器主要由注入系統(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。詳見工作流程：

注入系統(tǒng)：由注入泵、循環(huán)泵、中間容器、氣體增壓泵、高壓儲(chǔ)氣罐、調(diào)壓閥、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)：由動(dòng)濾失巖心夾持器、雙軸向巖心夾持器、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、氣體流量計(jì)量、液體流量計(jì)量等。

自動(dòng)控制：計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制注入泵、循環(huán)泵的流量，環(huán)壓泵自動(dòng)跟蹤內(nèi)壓，恒溫箱加熱恒溫等。

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、氣體、液體流量等參數(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

型號(hào)HSB-2型, 雙缸，工作壓力10000psi，流量0.001~25ml/min

泵可由計(jì)算機(jī)操作，也可人工面板操作。

2．中間容器

ZR-3型活塞式中間容器：容積：1000mL，耐壓：70MPa，材質(zhì)：316L，4只

用于存儲(chǔ)驅(qū)替介質(zhì)，并起緩沖作用。

3．氣體增壓泵

工作壓力70MPa，用于氣體增壓。

4．高壓儲(chǔ)氣罐

工作壓力70MPa，容積6000ml。用于儲(chǔ)存氣體增壓泵產(chǎn)生的高壓氣體。

5．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。

6．作業(yè)液循環(huán)泵

壓力70MPa,泵腔容積2000ml,流量0-2000ml/min可調(diào)，巖端面處剪切200S^-1。

7．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)流體流過巖心端面，測(cè)試流體通過巖心產(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：70MPa ，環(huán)壓80MPa  ，材質(zhì)： 316L

適用巖心規(guī)格：Φ25×300mm，四測(cè)壓點(diǎn)。 

8．雙軸向巖心夾持器

適用巖心規(guī)格為φ25×25-80mm  工作壓力：70Mpa，環(huán)壓80MPa

材    質(zhì)：  316L

9．環(huán)壓跟蹤泵

環(huán)壓跟蹤泵自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力，維持驅(qū)替壓力與環(huán)壓的壓差。

環(huán)壓跟蹤泵工作壓力100MPa,控制精度0.1MPa

10．回壓控制系統(tǒng)

用于控制巖心出口壓力，控制范圍：0-70MPa

回壓泵：工作壓力70MPa

回壓緩沖容器：ZR-2型，500mL、70MPa

回壓閥：頂部加載式，70Mpa，   

11．恒溫箱

工作溫度：室溫~150℃

工作室內(nèi)尺寸：1400×850×1100㎜（長(zhǎng)×寬×高）

上下分體，控制系統(tǒng)獨(dú)立，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。   

12．閥門、管線、管件及流程

高壓閥門及管件，耐壓20000psi，管徑1/8英寸，1/4英寸，3/8英寸。

設(shè)計(jì)正反驅(qū)替流程，可進(jìn)行正反向驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

13．計(jì)量系統(tǒng)

壓力計(jì)量：用壓力變送器測(cè)量壓力：測(cè)壓點(diǎn)6個(gè)，每個(gè)點(diǎn)安裝2個(gè)不同量程的壓力變送器；自動(dòng)切換測(cè)量。

壓力變送器量程80 MPa,10MPa 

所有壓力采用壓力數(shù)顯表顯示，也可通過數(shù)顯表上的RS232口由計(jì)算機(jī)采集。

溫度計(jì)量：采用pt100測(cè)溫探頭，XMT-7512ZX-RZ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

液體流量計(jì)量：采用天平稱重法計(jì)算液體流量

賽多利斯天平，型號(hào)：BSA423S，量程420g，精度0.001g

計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集計(jì)算流量值

氣體體流量計(jì)量：用于氣體滲透率測(cè)量，量程100sccm,100sccm,1000sccm。

14．?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI數(shù)據(jù)采集板適時(shí)采集壓力、溫度、流量。                         

15．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PCI 8360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。

采集、測(cè)控系統(tǒng)框圖

16．應(yīng)用軟件與數(shù)據(jù)處理

軟件在windows 2000/xp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)生面數(shù)據(jù)庫(kù)文件格式，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．儀器設(shè)計(jì)有正反向驅(qū)替流程，不用取出巖心，就可進(jìn)行巖心正反向驅(qū)替試驗(yàn)；

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。

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

1． 壓力極限保護(hù)

  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)。

2． 溫度極限保護(hù)

  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。

3． 漏電保護(hù)

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．加環(huán)壓密封巖樣

在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)程序上，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)開始鍵后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制環(huán)壓泵的啟動(dòng)與停止，并自動(dòng)跟蹤驅(qū)替壓力，維持環(huán)壓與驅(qū)替壓力差。

5．加回壓

回壓控制是通過對(duì)回壓閥施加控制壓力而實(shí)現(xiàn)的，外加控制壓力最好是氣體，以保證控制精度。當(dāng)氣體壓力不足時(shí)可以用手動(dòng)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(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)定方法詳見溫控儀使用說(shuō)明書

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。

7．正反向驅(qū)替

當(dāng)巖心需要進(jìn)行正反向驅(qū)替時(shí)，通過開關(guān)夾持器兩端的三通閥改變液體流向來(lái)實(shí)現(xiàn)。詳見流程圖

8．實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

各種試驗(yàn)方法詳見其實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

九、維    護(hù)

恒速泵要定期清洗，其詳細(xì)維護(hù)請(qǐng)參閱恒速泵說(shuō)明書。

電子天平要避免強(qiáng)烈振動(dòng)，切不可過載，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)為儀器的專用控制機(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。

儀器所有材質(zhì)均為不銹鋼，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)流程密封件的正常破損，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。