油气成藏评价系统

一、仪器功能

主要用于注气驱（N2、CO2、空气、空气泡沫、伴生气等）对改善水驱、提高采收率的效果研究，开展与气驱开发技术有关的注气混相/非混相驱油效率、气驱油的渗流特性、气驱过程的流度控制以及注气方式优化等的实验研究，进行注气驱适合的地层特征、流体特征、注入条件等的筛选和优化，可以很好地为改善低渗透油藏开发效果和提高低渗透油藏采收率提供技术储备，为数模研究提供技术方案。

主要用途

1、可以进行温度40-80℃、压力12-40MPA任意组合的地层条件下，不同气体（N2、CO2、空气、空气泡沫、伴生气等）和原油之间混相压力的渗透率测定。

2、模拟油气成藏时不同压差、不同温度条件下饱和岩样的含气（油、水）饱和度、出口产油量、产液量、产气量测定；各种流体-纯油、不同比例油水、湿气、干气等的驱替实验。

3、非稳态法相对渗透率实验和稳态法相对渗透率实验

4、能够自动监测试验温度、注入压力、注入液体流量、注入气体流量、产出液体流量、产出气体流量。

5、所有采集的数据仪Excel形式记录，可以存储、移动、进行计算处理，计算相渗透率、驱油效率、产出液含水，绘制相渗透率曲线。

6、能够在线检测气驱后产出气体组分。

7、进行CO2气驱油实验时，可以同时在线检测产出气体、产出油的组分。

二、主要技术参数

1．工作压力

环    压：50MPa

驱替压力：40MPa

压力测试精度：0.1%F·S

2．流量范围

    0.01～9.99mL/min

3．适用岩心

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

4．工作温度：150℃，控温精度：±0.5℃

5．电源：交流220V， 50HZ，±20V

6．总功率：8Kw

三、仪器的基本组成结构

该仪器主要由注入系统、模型系统、计量系统、自动控制系统、数据采集与处理系统组成。详见工作流程：

注入系统：由注入泵、中间容器、气液比注入控制系统、泡沫发生器、管阀件组成，可将各种流体按一定流量注入到模型内。

模拟系统：由岩心夹持器、填砂模型管、平板模型、恒温箱、环压泵、回压系统等组成。

计量系统：包括压力测量、温度测量、流量计量、油气水体积计量、产出油组分在线检测、产出气组分在线检测等。

自动控制系统：计算机自动控制注入泵的流量，气液按比例注入，环压泵自动跟踪内压，恒温箱加热恒温，压力变送器量程自动切换等。

数据采集处理：由各种数据采集卡、计算机、打印机、采集处理软件组成，可适时采集压力、温度、流量、油气水体积、产出油气组分等参数，并对数据进行运算处理。

四、组成仪器各部件的技术规范

1．注入泵

型号：HBL-40，北京卫星厂

工作压力：40MPa

流量调节范围：0.01ul/min~9.99ml/min

采用标准RS232接口，由计算机控制泵的运行

2．中间容器

ZR-3型活塞式：容积：1000ml，耐压：50MPa，材质：316L。

ZR-3型活塞式：容积：6000ml，耐压：50MPa，材质：316L。

容器采用直角滑环式组合密封结构，克服CO2对密封圈的腐蚀，确保密封可靠

由泡沫发生器、气体增压泵、双缸恒速泵、高压储气罐及回压控制系统组成。气、液按设定比例输入泡沫发生器产生泡沫。从而对选择不同气液比产生的泡沫效果及泡沫驱油效率方案优选提供依据。

本系统提供控制气体流量的方式：

用气体增压泵将气体增压到高压活塞容器里面，高压活塞容器内气体压力由出口回压阀控制，用恒速泵注入液体推进活塞将气体注入泡沫发生器。如果活塞内压力为P2，恒速泵的流量为Q2，岩心进口压力为P1，要求气体流量为Q1，则有P₁Q₁=P₂Q₂

式中P2为定值，当P1变化时，为保证Q1不变，就要不断改变Q2的流量。本装置通过压力变压器实时采集压力P1的值，由计算机自动控制恒速泵，随P1的变化而不断改变泵的排量Q2，确保气体流量Q1的恒定输入泡沫发生器，保证恒定的气液比例。

4．泡沫发生器

泡沫发生器采用*的设计结构，气体沿切线方向射入起泡液中，使起泡液、气体产生旋转充分混合，其顶部安装多孔的烧结板，气液混合物通过后形成丰富的泡沫。泡沫发生器的出口安装高压观察窗，可观察形成的泡沫状态稳定性。

5．模型

A．细管模型

直径：￠5mm

长度：￠20m

压力：40MPa

材质：316L

B．长岩心夹持器

岩心规格：φ25.4×200mm二测压孔

工作压力：40MPa

材    质：316L

工作温度：150℃

C．填砂模型管

规    格：φ25.4×1000mm，五测压点均布，内壁打毛

工作压力：40MPa

工作温度：150℃

材    质：316L

D．二维可视模型

规    格：500×500×200mm，

工作压力：1Mpa

工作温度：150℃

材质：316L

它主要由以下各部件组成：

（1）模型主体边框

由不锈钢制成，内腔尺寸500×500mm，填砂厚度200mm可调节，可分层填砂，模拟不同非均质层，在模型两侧边框上分别开孔，各引出一根管子，管外各装有阀门，可方便地模拟注入井和产出井的各种射开情况。在沿长度方向的边框上各开有清洗孔。所有开孔处均有过滤网覆盖，以防砂子漏出。

（2）模型前壁

模型的前壁采用钢化玻璃制成，或采用不可视钢板，增加压力，通过玻璃可直接观察实验现象或进行摄影和摄像。

玻璃板与主体框架之间有橡胶密封圈，它们的外侧是一对矩形钢法兰，用螺栓加力达到密封的目的。

为防止模型有内压时玻璃向外凸出，钢法兰的边框内设有加强筋。

（3）模型后壁

模型后壁采用不锈钢板制成一个矩形的活塞，活塞可由模型四周框架上小油缸压紧，并可由活塞位置来改变填砂厚度。

钢板活塞面上可布置多个孔，这些孔可按需要灵活地布置测量温度的热电偶或测量压力的传感器。必要时，这些孔还可以按管道，作为模型的注入或输出口。用于模拟五点法、七点法或九点法开采过程。

（4）模型支架

二维模型通过两端的轴安装在一个支架上，模型可绕轴转到任何一个角度。可倾斜模拟地层倾角，并锁紧。

6．环压跟踪泵

在系统驱替过程中，随着驱替流体的注入，岩心进口压力不断升高，为了使驱替流体通过岩心， 阻止驱替流体沿壁的渗流，通过环压跟踪泵跟踪岩心进口压力，保持净围压恒定。

工作压力：60MPa

控制精度：0.05MPa

7．回压控制系统

用于控制岩心出口压力，模拟地层孔隙压力。

回压泵：JB-3型、工作压力50MPa

回压缓冲容器：ZR-2型，1000mL、50MPa

回压阀：顶部加载式，50MPa

控制精度：0.02MPa

8．恒温箱

工作温度：150℃±0.5℃

工作室内尺寸：2200×800×850㎜（长×宽×高）

前后开门，内装照明灯，不锈钢材料制作

热风循环，采用PID调节控温技术，箱内温度均匀，控温精度高。

安装滚动脚轮，移动方便。

9．阀门、管线、管件及流程

采用美国HIP公司DW3内卡套式高压阀门及管件。

耐压：70MPa

材质：哈式合计

10．高压观察窗

采用进口玻璃，耐高压高温，用于泡沫状态观察，出口驱出油状态观察。

摄像系统可适时观察流体相态变化。

工作压力：50Mpa

工作温度：150℃

11、摄像系统

显微摄像成像系统由计算机(工控机)、摄像头、图像采集卡、可视高压观察窗及应用软件组成。在泡沫驱替实验过程中摄像头将拍摄到图像经过放大，再将放大后的图像信号传输给计算机，计算机通过应用软件可在显示屏上获得泡沫放大图像，由此来观察泡沫大小是否均匀并可度量泡沫的尺寸。

12、压力自动识别切换系统

为保证压力测量精度，系统采用高、低不同量程传感器，针对高压选用CV210型气动阀，流程如下：

用压力变送器测量压力，为保证测量精度，每个测压点选用三个不同量程的压力变送器，并可自动切换，针对长庆油田的地质情况，我们选择量程分别为：1MPa 、50MPa  的压力传感器。

我们专门设计了压力切换模块，不需要打开电脑就可以实现压力自动识别，增强了系统的稳定性、反应灵敏度。

13.油气水计量(图像分析法)：

油气水自动计量装置由特制计量管、成像系统、跟踪系统、图像分析处理系统等组成。模型中驱出的油、气、水进入计量管，油、水液位由摄像头跟踪成像送计算机由图像分析处理系统计算油、水体积，气体进入气体计量计计量气体体积，由于采用特制计量方法使油水乳化状态下计量不受影响。是目前国内外*的油气水计量方法。原理如下：

14.油气水体积自动计量(双压差法)

为满足二维模型驱替试验的需要，本装置配置双压差法油水自动计量系统。本系统能适应大容量油气水体积自动计量。流程如下：

我们专门设计了油气水计量模块，不需要打开电脑就可以实现油气水计量。

15．数据采集系统

采用MOXA C168H/PCI、MOXA C104H/PCI，PCI8360数据采集板适时采集压力、温度、流量、油气水体积等。

16．自动控制系统

计算机可对下列外部设备进行控制

⑴ 注入泵：通过泵的通讯接口，计算机可对泵的注入流量进行控制；

⑵ 温度：通过温控仪上的RS232接口，可由计算机设定控制恒温箱加热温度；

⑶ 环压跟踪泵：计算机通过RS232接口控制驱替压力与环压的压差；

〔4〕压力传感器量程自动切换控制；

〔5〕气液比泡沫自动控制。

采集、测控系统框图

17．应用软件与数据处理

软件在windows 2000/xp环境下运行，采用VB编程。仪器工作流程显示在界面上，可实现人机对话，操作人员设定好参数后就可以实现无人值守，计算机可自动采集所有的压力、温度、流量，并控制泵的运行，环压泵的自动跟踪，压力换向阀的换向等。

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，可随时导入EXCEL文档以便用户灵活使用。

计算机：联想Thinkpad  型号T410i2516AJC

打印机：HP  CP4525dn

五、主要技术特征

1．装置采用模块化设计，可根据不同试验要求进行组合；

2．能模拟地层条件下进行高温高压驱替试验；

3．关键部件采用进口件，提高测试的可靠性、精确性；

4．实现计算机自动化控制、采集、处理；

5．环压跟踪注入压力，保持恒定压差；

6．压力变送器量程自动切换；

7．仪器的结构合理、外型美观大方、操作方便、经久耐用；

8．选购件齐全，可根据不同试验要需要，选购我厂不同规格的模型，使仪器广泛应用于各种试验研究领域。

9．采用316L材料，耐腐蚀；

六、安    全

仪器的安全操作涉及到操作者的人身安全和仪器的正常使用寿命，设计时充分考虑了其安全性，可操作性

1．  压力极限保护

 驱替泵、环压泵都设计极限保护压力，当泵压达到极限保护压力时自动停泵保护。

在流程中关键部位设计安全阀，在电子保护失效时可打开保护，起双重保护作用。

2．  温度极限保护

恒温箱设计极限保护温度，当恒温箱内温度达到极限保护温度时，仪器自动切断电源。

3．  漏电保护

仪器发生漏电时会自动切断电源保护。

4．  防烫伤保护

仪器阀门操作手柄安装在恒温外，方便操作，防止烫伤，避免开门时温度下降。

5．  每个中间容器都装有压力表，可监控加温时容器内压力变化情况，防止加温时液体膨胀，压力升高过载。

6．  防腐蚀保护

在压力表、压力变送器前安装隔离器，防止酸液流动压力表、压力变送器内，损坏仪表。

7．  有害气体监测

仪器安装有害气体监测报警装置，在实验过程中如有有害气体泄露，系统自动报警。