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1、多功能岩心驱替装置【使用说明书】2013年2月一、概述多功能岩心驱替装置是一套综合性的实验装置可实现以下实验：、敏感性流动实验装置是进行五敏（水敏、速敏、盐敏、酸敏、碱敏）等敏感性评价的一种全自动流动实验装置，其工作原理是根据达西定律，在实验设定的条件下注入各种与地层损害有关的流体，或改变渗流条件（流速、净围压等），测定岩样的渗透率及其变化，以评价储层渗透率损害程度。该装置具有以下功能：a.可对因流体速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象进行敏感性评价；b.可对因流体盐度变化引起粘度膨胀分散运移导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象进行敏感性评价；c.可对
2、因酸液与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象进行敏感性评价；d.可对因碱性液体与储层矿物或流体接触发生反应，产生沉淀或释放出颗粒，导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象进行敏感性评价；e.可对因随着注入流体盐度的变化导致岩石渗透率或有效渗透率下降的现象进行敏感性评价；、水驱替实验装置可做水驱、聚合物驱等驱油实验。驱替实验中油水两相相对渗透率是一个基础实验，也是一个广泛应用的实验。但聚合物溶液驱油是目前各油田研究的新内容，聚合物驱油主要有两个目的：改变流度比调整吸水剖面。使流度比获得改善的措施有：降低排驱介质的流度，它可通过排驱介质的粘度来实现；提
3、高油的流度，它可通过降低油的粘度来实现。在水中加入聚合物，提高注入水的粘度，即使为了降低排驱介质的流度，注泡沫也可达到此目的，但目前更普遍采用注聚合物的办法。该系统可进行如下面的研究：化学驱过程中流度控制、粘度损失规律及其对提高采收率的影响；三元复合驱色谱分离研究；胶联体系动态或胶规律研究；新型耐温搞盐聚合物性能评价；调驱结合的注入方式研究；聚合物驱后提高采收率技术研究；驱油体系在多孔介质中流变性研究；化学驱注入参数对提高条件采收率的影响及注入方案的优化。、渗透率测定：气体渗透率作为该系统的基准渗透率，岩石被100%的空气所饱和，测试空气的渗透率，然后经过克林伯格法校正得到的绝对渗透率该系统油
4、水相对渗透率是采用非稳态法来测定，因非稳态法测定所需时间比稳态法少，但数字处理难度较大，通常采用JBN方法计算非稳态实验资料的每一相相对渗透率。在非稳态测定相对渗透率实验时，必须满足下列条件：实验过程中要施加足够大的压力梯度以减少毛细管压力的作用；岩心是均质的；在实验的全过程中流体性质不变。实验可以在均质的全直径岩样和柱塞岩样上进行，为了使水驱油实验造成早包水，含水采油期长的驱替过程，通常用较稠的作实验用油（建议用17mpa.s的模拟油）实验用外部注水驱油的过程中测得不同时刻岩习两端压差，出口端的各相流体流量，然后用数学公式计算求得相对渗透率。在此过程中，含水饱和度在岩样内的分是时间和地点的函
5、数。多功能流动驱替实验模拟装置一、仪器的基本功能1、地层敏感性（地层伤害）评价五敏试验（酸敏、碱敏、盐敏、水敏、速敏）；2、驱替实验水驱、油驱、聚合物驱等驱油实验；3、渗透率测定气体渗透率，油水相对渗透率（含油水计量）；二、主要技术参数1、工作压力：环压40Mpa2、驱替压力：32 Mpa3、工作温度：15014、驱替流量：0.001-50ml/min5、岩心规格：25（25-80）mm（或配置全直径）6、仪器总功率：6.5kw7、系统管路直径：3mm三、仪器的结构组成本装置采用模块化设计，共分以下几部分：系统控制部分；驱替部分（泵用户自备）；流程管汇部分；温度控制部分（用户自备）；围压自动跟
6、踪部分，出口计量系统，用户可根据实验条件的需要增加或改变某一模块，从而实现不同的实验功能。1、系统控制部分由微机（工控机）、温度传感器、压力变送器、二次仪表、采集板、软件等组成；2、驱替系统由泵容器、夹持器各管阀件组成，全部安装在恒温箱内，确保试验在设定的温度条件下进行；仪器设计有正、反驱替流程，不用取出岩心就可做同一样品的正、反向驱替试验；3、围压自动跟踪系统环压可根据驱替压力的大小，由环压压力变送器和驱替压力变送器通过微机设定压力差值，由微机系统实现自动跟踪，始终保持环压与驱替压力的差值；4、在做酸化试验时，压力变送器进口设计有隔离器，从而防止酸对压力变送器造成的伤害影响其测量精度，酸化流
7、程独立出来，以免酸化试验对影响其它实验流程。仪器流程中设计为手动操作，操作方便，经久耐用。5、出口计量系统采用固定容积的方法，也就是密度法来求得进入容器的油、水体积，不需分清油、水界面，油水的乳化对计量无影响。从根本上改变了现有流程必须通过读油、水界面位置，计算出油量的方法，解决了由于油、水乳化而无法准确计量油、水体积的问题。聚合物胶联剂通过岩心后，由于岩心对胶联剂造成剪切和流变，比重又接近于水，所以出口可作为水来计量，另外也可在进口端进行注入时来计量，但在进口端计量必须在同等温度、压力条件下进行体积的标定，这样才能保证计量准确。油和水的体积是通过两台电子天平求得，此值可由计算机直接采集，从而
8、实现油水实验过程的自动测试。四、各子系统及技术规范1、数据采集系统数据采集系统包括压力、温度天平流量及干流泵电磁阀等，为了保证测量精度和控制的可靠性，采用进口MOX C168H数字采集控制卡，从而实现数字化采集传输。2、软件在WINDOWS 2000/XP环境下运行，采用DELPHI编程。仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对流，操作售货员设定好参数后，就可无人值守，计算机可以自动采集所有压力、温度、流量，并控制两台QX泵的运行，环压自动跟踪，压力换向等。计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。计算机采用工业控制计算机，以提高采集控
9、制能力及防干扰能力，打印机采用HP1010打印机。3、驱替系统驱替动力源具有恒速、恒压功能，由两台QX泵组成（用户自备）QX泵规格为QX-6000，流量0.01-50ml，压力4Bbar该泵有计算机通讯接口，可由计算机控制其工作，也可手动操作。4、注入系统由真空泵、活塞容器组成真空泵作为注入液的抽空用活塞容器作为注入液和驱替液的隔离和储能缓冲及传输。2000ml/32MPa 1只，1000ml/32MPa 1只，500 ml/32MPa 2只活塞容器采用DBR公司新型环式密封结构，其特点是：密封压力小，动、静摩擦力相等，是“O”型橡胶圈摩擦力的1/4，可消除低速、低压下运行的“脉冲”现象；工作
10、寿命长，动态压力高，活塞松紧可调。5岩心模拟系统岩心模拟系统由常规岩心夹持器组成，规格型号为25*（25-80）/40MPa，结构形式如下图1、左调节螺母2、左封头3、压帽4、O 形圈5、4mm管线该型号的夹持器结构形式具有以下特点：（1）由于采用外螺纹结构形式，使其具有体积小、重量轻，死体积小，实用性强，耐压高。（2）由于采用了端面密封结构形式，使其具有了拆装封头及岩心的方便，换胶皮筒或O形圈时无需用拆卸手柄即可旋下压帽，移开封头。常规情况下换岩心时压帽及封头均无须拆卸，只须旋出调节螺母，用专用工具退出岩心即可。（3）调节螺母也作了改进，在右调节螺母与右封头连接螺纹上采用了花瓣形连接形式，即
11、将连接螺纹加工成间断螺纹 ，调节螺母塞进封头里时可根据需要确定下位置后旋转一定角度（旋转时有限位杆），使右调节螺母螺纹保留处，处于封头螺纹保留处时，右调节螺母即已装好，需卸下右调节螺母时反向旋一下即可取出。6、温控系统温度控制采用恒温箱空气浴加热，温度范围：室温150，数显自动控温，精度0.5，采用进口控温仪，自整电，热风对流循环， 7、围压跟踪仪围压跟踪部分采用本公司生产的FY-I型环压跟踪仪，该仪器是夹持器为了实现环压随着内压的变化而自动跟踪，从而保证环压和内压保持固定的差值，利用单片机技术生产的一种高科技产品。它的特点是差压值、误差值、传感器的零点及满量程的矫正等参数随时可调，手动、电动
12、、恒压、跟踪功能，具有跟踪速度快、跟踪差值精确等，是实验室理想的辅助仪器。（1）、原理环压压力内压设定差值回差值时，单片机自动测量、判别，并发出退泵指令，退泵继电器动作，电机带动泵退泵，当压力降到设定差值时自动停泵。从而实现环压自动跟踪。（2）、结构FY-1型环压跟踪仪由电动泵、稀土电机、单片机系统、继电器执行及保护系统。（具体操作见环压跟踪说明书）8、出口计量及实验数据采集出口的计量与采集部分是该仪器的核心部分，使用计算机对试验中的产油量、产液量、压力、温度、时间等参数进行自动采集并记录。油、水量的采集使用两个高精度天平，计量精度为0.001g；压力、温度的采集分别使用压力传感器和温度传感器
13、，精度为0.13%。 混和 容器 天平 （一） 实验模型1 水容 器 天 平 （二）2计 算 机 接 口31压力传感器。温度传感器。电磁阀分相计量数据采集原理结构简图自动采集计量系统对油水量的计量采用了油、水分相计量原理（质量-体积法）。在模型的出口安装一固定容积的容器（图中的混合容器），此容器安装在恒温室中，水驱油实验开始时，将此容器充满水，得到一初始重量，当模型中的油、水混合液体流入该容器时，由于该容器的容积不变，进入和流出该容器的体积相等，而进入的油、水混合物，由于重力作用，油上升到顶部，水停留在下部，从下口排出的自然都是水。当油、水乳化时，其乳化物处于油的下部，水的上部。由于油的密度小
14、，随着油量的增加，该容器的总重量变小。通过电子天平（一）称量其重量变化，来求得油的体积增量。原理结构简图上图：分相计量数据采集原理结构简图。油的体积增量Vo的计算方法是 Vo= (V1+2r2 -G1+2)/ (r2-r1) （1） 式中：Vo -油体积 Vw -水体积 r1 -油密度 r2 -水密度 V1+2-固定容积容器的容积 G1+2-天平1称量的油+水重量 r1+2-油、水混合密度 G2 -天平2称量的水重量模型排出的总液量由电子天平（二）称量水容器求得。总的出液量Vw的计算方法是 Vw= G2/ r2 （2）式中：Vw -水体积 G2 -天平2称量的水重量 r2 -水密度由于采用测定
15、固定容积容器重量的方法，也就是密度法，来求得进入容器的油、水体积，不需要分清油、水界面，油、水的乳化对计量无影响。从根本上改变了现用流程必须通过读油、水界面位置，计算出油量的方法。彻底解决了由于油、水的乳化而无法准确计量油、水体积的问题。本方法不但解决了油、水的乳化问题，而且由于从模型排出到混合容器中油和水的重量变化能立即在天平1上得到反应，克服了原来使用油、水分离器计量油量，必须等待排出的油滴上升到油、水界面才能读取油量，而造成的时间滞后问题。油和水的体积是通过两台电子天平求得，此值可由计算机直接采集，从而实现了水驱油实验过程的自动测试。9、回压控制系统回压系统是根据流动实验而设计的一套系统
16、，它由回压阀、回压泵、回压缓冲器、高精度膜片式顶部加载回压阀组成，回压缓冲器可提高回压控制的精度。10、管路流程系统驱替流程：驱替压力32MPa，驱替流量0.0150ml/min，流程设计有正反驱替系统，通过阀门切换可实现流体的正反向驱替。11、压力测试系统采用高精度进口压力变送器，精度可达到0.25%。为了保证测试精度，在岩芯夹持器进口采用了高中低不同量程的压力变送器，配自动换向系统，由计算机自动控制，实现量程的自动切换。压力值可由二次仪表直接显示，并通过RS232接口实现与计算机的通讯。变送器压力量程：40MPa、25 MPa、5 MPa、1 MPa 、0.1 MPa，回压40 MPa，环压60 MPa。 12、流程示意图五、具体操作见软件程序电子版。
