CN107436254A

CN107436254A - 岩心加压饱和装置及其操作方法

Info

Publication number: CN107436254A
Application number: CN201610366080.1A
Authority: CN
Inventors: 吴运强; 罗玲; 邓泳; 寇根; 李震; 王子强; 杨龙; 周伟; 唐红娇
Original assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-12-05

Abstract

本发明提供了一种岩心加压饱和装置及其操作方法，其中，岩心加压饱和装置包括：储液罐和岩心室；真空泵，真空泵通过第一管路与储液罐连接，真空泵通过第二管路与岩心室连接，第一管路上设置有第一阀门，第二管路上设置有第二阀门；加压泵，加压泵通过第三管路与储液罐连接，加压泵通过第四管路与岩心室连接，第三管路上设置有第三阀门，第四管路上设置有第四阀门；控制系统，控制系统和第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均连接。本发明的技术方案解决了现有技术中的岩心加压饱和装置操作复杂的问题。

Description

岩心加压饱和装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及地质勘探实验设备技术领域，具体而言，涉及一种岩心加压饱和装置及其操作方法。

背景技术

在地质勘探开发实验中，岩心抽空饱装置和在储层岩样实验中应用广泛，主要应用于孔隙度、渗流、物模等实验中，抽空饱和是样品必不可少的前处理过程。原有抽空饱和装置没有自动操作的界面，不能实现自动加压，各个操作步骤均需要操作人员手动进行操作，进而增加了操作人员日常工作中的工作量。上述情况造成了现有技术中的岩心抽空饱和装置使用复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种岩心加压饱和装置及其操作方法，以解决现有技术中的岩心加压饱和装置操作复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种岩心加压饱和装置，包括：储液罐和岩心室；真空泵，真空泵通过第一管路与储液罐连接，真空泵通过第二管路与岩心室连接，第一管路上设置有第一阀门，第二管路上设置有第二阀门；加压泵，加压泵通过第三管路与储液罐连接，加压泵通过第四管路与岩心室连接，第三管路上设置有第三阀门，第四管路上设置有第四阀门；控制系统，控制系统和第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均连接。

进一步地，真空泵与储液罐和岩心室之间设置有气液分离器。

进一步地，第一管路和/或第二管路上设置有真空度传感器。

进一步地，第一管路延伸至储液罐的内部，第一管路的位于储液罐内部的端部相对于储液罐的底面靠近储液罐的顶面设置。

进一步地，第三管路和/或第四管路上设置有压力传感器。

进一步地，岩心加压饱和装置还包括第五管路，第五管路的两端分别连接在第一管路和第四管路上，第五管路上设置有第五阀门，第五阀门与控制系统连接。

进一步地，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门均为气动阀。

进一步地，岩心室的底端设置有排液管。

进一步地，岩心加压饱和装置还包括框架，储液罐、岩心室、真空泵、加压泵以及控制系统均设置在框架上，框架的底部设置有滚轮。

进一步地，储液罐位于岩心室和加压泵的上方。

根据本发明的另一方面，提供了一种岩心加压饱和装置的操作方法，心加压饱和装置包括：储液罐和岩心室；真空泵，真空泵通过第一管路与储液罐连接，真空泵通过第二管路与岩心室连接，第一管路上设置有第一阀门，第二管路上设置有第二阀门；加压泵，加压泵通过第三管路与储液罐连接，加压泵通过第四管路与岩心室连接，第三管路上设置有第三阀门，第四管路上设置有第四阀门；控制系统，控制系统和第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均连接，操作方法包括：步骤S1：在岩心室内放置岩心样品，在储液罐内放置溶液；步骤S2：第一阀门和第二阀门打开，第三阀门和第四阀门关闭，真空泵运转并对岩心室储液罐和岩心室进行抽真空操作；步骤S3：第一阀门、第二阀门以及第四阀门关闭，第三阀门打开，使储液罐内的溶液流入至加压泵内；步骤S4：第一阀门、第二阀门以及第三阀门关闭，第四阀门打开，加压泵运转并使被加压后的溶液流入至岩心室内。

应用本发明的技术方案，在进行岩心抽空饱和操作时，先关闭第三阀门和第四阀门，打开第一阀门和第二阀门。运行真空泵使储液罐和岩心室内的气体被抽走。然后关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门，使得液体从储液罐流入至加压泵内。最后关闭第三阀门，打开第四阀门，并且使加压泵运转，加压后的液体流入之岩心室内并使岩心加压饱和。控制系统与第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均连接，进而通过编程实现上述各阀门的自动操作，最终实现岩心加压饱和操作完全自动化，减少操作人员的操作难度。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的岩心加压饱和装置操作复杂的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的岩心加压饱和装置的实施例的内部部件连接关系示意图；

图2示出了图1中岩心加压饱和装置的立体示意图；

图3示出了图2中岩心加压饱和装置的主视示意图；

图4示出了图2中岩心加压饱和装置的侧视示意图；

图5示出了图2中岩心加压饱和装置的俯视示意图；以及

图6示出了根据本发明的岩心加压饱和装置的操作方法的实施例的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、储液罐；20、岩心室；30、真空泵；40、第一管路；41、第一阀门；50、第二管路；51、第二阀门；60、加压泵；70、第三管路；71、第三阀门；80、第四管路；81、第四阀门；90、控制系统；100、气液分离器；110、真空度传感器；120、压力传感器；130、第五管路；131、第五阀门；140、排液管；150、框架；151、滚轮。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1和图2所示，本实施例的岩心加压饱和装置包括储液罐10、岩心室20、真空泵30以及加压泵60。其中，真空泵30通过第一管路40与储液罐10连接，真空泵30通过第二管路50与岩心室20连接。第一管路40上设置有第一阀门41，第二管路50上设置有第二阀门51。加压泵60通过第三管路70与储液罐10连接，加压泵60通过第四管路80与岩心室20连接。第三管路70上设置有第三阀门71，第四管路80上设置有第四阀门81。岩心加压饱和装置还包括控制系统90，控制系统90和第一阀门41、第二阀门51、第三阀门71和第四阀门81均连接。

应用本实施例的技术方案，在进行岩心抽空饱和操作时，先关闭第三阀门71和第四阀门81，打开第一阀门41和第二阀门51。运行真空泵使储液罐10和岩心室20内的气体被抽走。然后关闭第一阀门41和第二阀门51，打开第三阀门71，使得液体从储液罐10流入至加压泵60内。最后关闭第三阀门71，打开第四阀门81，并且使加压泵60运转，加压后的液体流入之岩心室20内并使岩心加压饱和。控制系统与第一阀门41、第二阀门51、第三阀门71和第四阀门81均连接，进而通过编程实现上述各阀门的自动操作，最终实现岩心加压饱和操作完全自动化，减少操作人员的操作难度。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的岩心加压饱和装置操作复杂的问题。

需要说明的是，通过对控制系统编程实现阀门的控制为现有技术，例如采用PLC编程实现对阀门的动作控制，在此不再赘述。

需要说明的是，本实施例中的真空泵30的作用是，将岩心室20和储液罐10中的气体抽出，防止岩心室20中残余气体和储液罐10中溶液中的气体对饱和实验进行干涉。

需要说明的是，本实施例中的储液罐10中的溶液为盐溶液。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，真空泵30与储液罐10和岩心室20之间设置有气液分离器100。具体地，设置气液分离器是要对真空泵30进行保护。当真空泵30运转时，抽出来的气体中会夹杂少部分溶液。为了防止溶液流入至真空泵30内，气液混合物先进入至气液分离器继续分离，液体留在气液分离器100中，而气体被真空泵30抽走，从而防止液体流入至真空泵30内。因此气液分离器100对真空泵30起到了保护效果。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一管路40和第二管路50上设置有真空度传感器110。本实施例中第一管路40和第二管路50的端部汇聚，真空度传感器110连接在汇聚处从而对系统管路的真空度进行检测。当然，也可以在第一管路40和第二管路50上均设置真空度传感器110，进而单独对储液罐10和岩心室20的真空度单独进行检测。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一管路40延伸至储液罐10的内部，第一管路40的位于储液罐10内部的端部相对于储液罐10的底面靠近储液罐10的顶面设置。上述结构使得第一管路40的上端高于液面，进而防止当真空泵30运转时溶液被吸进第一管路40内。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第三管路70和第四管路80上设置有压力传感器120。和第一管路40与第二管路50一样，第三管路70和第四管路80的端部也进行汇聚，压力传感器120设置在第三管路70和第四管路80的汇聚处，从而对系统管路的压力继续监控。当然，也可以单独在第三管路70和第四管路80上设置压力传感器120，从而单独对储液罐10和岩心室20内的压力继续监测。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，岩心加压饱和装置还包括第五管路130，第五管路130的两端分别连接在第一管路40和第四管路80上，第五管路130上设置有第五阀门131，第五阀门131与控制系统90连接。通过上述的管路设置，可以实现溶液从储液罐10至加压泵60或者从储液罐10至岩心室20的自吸。从而简化实验的操作步骤。

优选地，第一阀门41、第二阀门51、第三阀门71、第四阀门81以及第五阀门131均为气动阀。当然，上述的阀门也可以选择其他种类的阀门，例如电磁阀。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，岩心室20的底端设置有排液管140。当实验结束后，排液管140打开将溶液排出，从而进行后续的实验操作。

如图2至图5所示，在本实施例的技术方案中，岩心加压饱和装置还包括框架150。储液罐10、岩心室20、真空泵30、加压泵60以及控制系统90均设置在框架150上，框架150的底部设置有滚轮151，从而便于移动。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，储液罐10位于岩心室20和加压泵60的上方。上述的结构设置便于溶液通过重力从储液罐10流入至加压泵60内。

通过上述结构可知，本自动加压饱和装置是由装置主要由以下部分组成：第一部分，可移动式铝合金框架，框架简单，易于集成，组装方便；第二部分控制单元部分，包括加压显示模块、大气压显示模块、真空显示模块、温度显示模块；第三部分，自动加压泵，由计算机控制可根据需要自动加减压力；第三部分自动加液部分，液体由电磁阀控制，根据设置的时间，自动加入液体；第四部分自动抽真空部分，包括真空泵、一级气液分离器(过滤瓶)、二级过滤真空塔。本实施例的岩心加压饱和装置的工作原理是：将抽空的岩心，实施高压注入式饱和，从而克服致密岩心的毛细管压力，使其充分饱和。该装置引用了液体饱和法测孔隙度的原理，可适用于任意形状的岩心。

本实施例的岩心加压饱和装置与背景技术相比的优点，在工作中使用很方便，减少了人员的劳动强度。主要成果：岩心自动抽空饱和实验装置是在原岩心抽空饱和装置的基础上增加了自动增压系统、大气压测试系统、二级过滤系统，缩短了岩心饱和的时间，扩大了岩心适用范围，不但适用于常规岩心的抽空饱和，而且适用于致密油岩心的饱和。抽空饱和实验装置软件的研发，达到了自动化要求。实现了数据采集与自动控制、超压安全预警、过压自动保护以及设备自检功能。完成了接样后对抽空饱和等公共信息的数据采集与控制。设备外观组装达到了“集成化”、“小型化”、“智能化”、“模块化”的目的。仪器外形摆脱了以往的柜箱式结构；新型的、优质的铝型材搭建框架，使设备更加轻便、坚固；简化控制箱设计，体积小、功能新颖；采用黑、银两种色调，整体效果简洁、大方；无柜门设计，内部的结构一目了然、检修的简单，易操作。

本申请还提供了一种岩心加压饱和装置的操作方法，岩心加压饱和装置包括储液罐10、岩心室20、真空泵30以及加压泵60。其中，真空泵30通过第一管路40与储液罐10连接，真空泵30通过第二管路50与岩心室20连接。第一管路40上设置有第一阀门41，第二管路50上设置有第二阀门51。加压泵60通过第三管路70与储液罐10连接，加压泵60通过第四管路80与岩心室20连接。第三管路70上设置有第三阀门71，第四管路80上设置有第四阀门81。岩心加压饱和装置还包括控制系统90，控制系统90和第一阀门41、第二阀门51、第三阀门71和第四阀门81均连接。

如图6所示，根据本申请的岩心加压饱和装置的操作方法的实施例包括：

步骤S1：在岩心室20内放置岩心样品，在储液罐10内放置溶液；

步骤S2：第一阀门41和第二阀门51打开，第三阀门71和第四阀门81关闭，真空泵30运转并对岩心室储液罐10和岩心室20进行抽真空操作；

步骤S3：第一阀门41、第二阀门51以及第四阀门81关闭，第三阀门71打开，使储液罐10内的溶液流入至加压泵60内；

步骤S4：第一阀门41、第二阀门51以及第三阀门71关闭，第四阀门81打开，加压泵60运转并使被加压后的溶液流入至岩心室20内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种岩心加压饱和装置，其特征在于，包括：

储液罐(10)和岩心室(20)；

真空泵(30)，所述真空泵(30)通过第一管路(40)与所述储液罐(10)连接，所述真空泵(30)通过第二管路(50)与所述岩心室(20)连接，所述第一管路(40)上设置有第一阀门(41)，所述第二管路(50)上设置有第二阀门(51)；

加压泵(60)，所述加压泵(60)通过第三管路(70)与所述储液罐(10)连接，所述加压泵(60)通过第四管路(80)与所述岩心室(20)连接，所述第三管路(70)上设置有第三阀门(71)，所述第四管路(80)上设置有第四阀门(81)；

控制系统(90)，所述控制系统和所述第一阀门(41)、所述第二阀门(51)、所述第三阀门(71)和所述第四阀门(81)均连接。

2.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述真空泵(30)与所述储液罐(10)和所述岩心室(20)之间设置有气液分离器(100)。

3.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述第一管路(40)和/或所述第二管路(50)上设置有真空度传感器(110)。

4.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述第一管路(40)延伸至所述储液罐(10)的内部，所述第一管路(40)的位于所述储液罐(10)内部的端部相对于所述储液罐(10)的底面靠近所述储液罐(10)的顶面设置。

5.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述第三管路(70)和/或所述第四管路(80)上设置有压力传感器(120)。

6.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述岩心加压饱和装置还包括第五管路(130)，所述第五管路(130)的两端分别连接在所述第一管路(40)和所述第四管路(80)上，所述第五管路(130)上设置有第五阀门(131)，所述第五阀门(131)与所述控制系统(90)连接。

7.根据权利要求6所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述第一阀门(41)、所述第二阀门(51)、所述第三阀门(71)、所述第四阀门(81)以及所述第五阀门(131)均为气动阀。

8.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述岩心室(20)的底端设置有排液管(140)。

9.根据权利要求1所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述岩心加压饱和装置还包括框架(150)，所述储液罐(10)、所述岩心室(20)、所述真空泵(30)、所述加压泵(60)以及所述控制系统(90)均设置在所述框架(150)上，所述框架(150)的底部设置有滚轮(151)。

10.根据权利要求9所述的岩心加压饱和装置，其特征在于，所述储液罐(10)位于所述岩心室(20)和所述加压泵(60)的上方。

11.一种岩心加压饱和装置的操作方法，其特征在于，所述心加压饱和装置包括：

储液罐(10)和岩心室(20)；

控制系统(90)，所述控制系统和所述第一阀门(41)、所述第二阀门(51)、所述第三阀门(71)和所述第四阀门(81)均连接，

所述操作方法包括：

步骤S1：在所述岩心室(20)内放置岩心样品，在所述储液罐(10)内放置溶液；

步骤S2：所述第一阀门(41)和所述第二阀门(51)打开，所述第三阀门(71)和所述第四阀门(81)关闭，所述真空泵(30)运转并对所述储液罐(10)和所述岩心室(20)进行抽真空操作；

步骤S3：所述第一阀门(41)、所述第二阀门(51)以及所述第四阀门(81)关闭，所述第三阀门(71)打开，使所述储液罐(10)内的溶液流入至所述加压泵(60)内；

步骤S4：所述第一阀门(41)、所述第二阀门(51)以及所述第三阀门(71)关闭，所述第四阀门(81)打开，所述加压泵(60)运转并使被加压后的溶液流入至所述岩心室(20)内。