CN111398566A - 一种多功能岩芯驱替模拟实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，主要包括：气体注入系统、液体注入系统、双岩芯夹持器系统、围压跟踪系统、回压控制系统和压差保护系统；其中，所述气体注入系统和液体注入系统集成，将气体或液体通过双岩芯夹持系统，并由围压跟踪系统为双岩芯夹持器系统提供围压，模拟地层上覆压力，通过回压控制系统为为双岩芯夹持器系统模拟地层孔隙压力，通过压差保护系统保护双岩芯夹持器系统内部压差传感器，进行模拟不同地层条件下的各种实验。本发明通过多系统相互协同，实现一机多功能的作用提高设备的适用性，降低了使用的成本；是本发明具有功能性强、适用性大、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及岩芯驱替试验技术领域,更具体的说是涉及一种多功能岩芯驱替模拟实验系统。
背景技术
目前,在实验室做岩芯测量实验时，现有技术气驱实验主要靠减压阀恒压注入气体，出口计量气体流速来获取样品渗透率，驱替方式较为单一，要么气驱，要么液体驱替，并且现有技术限制原因，导致大多不能完成酸性和高矿化度流体实验；往往一台设备只能做一种实验测量，不仅成本高、而且功能性差、适用范围小。
因此，如何提供一种成本低，而且功能性高的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种成本低，而且功能性高的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，主要包括：气体注入系统、液体注入系统、双岩芯夹持器系统、围压跟踪系统、回压控制系统和压差保护系统；其中，所述气体注入系统和液体注入系统集成，将气体或液体通过双岩芯夹持系统，并由围压跟踪系统为双岩芯夹持器系统提供围压，模拟地层上覆压力，通过回压控制系统为为双岩芯夹持器系统模拟地层孔隙压力，通过压差保护系统保护双岩芯夹持器系统内部压差传感器，进行模拟不同地层条件下的各种实验。：
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述气体注入系统包括：气瓶、单向阀、流速控制结构、质量流量控制器、第一手动三通球阀、第一管道和第二管道；所述气瓶上设有泄气阀和压力表，并通过手动阀控制气体流向大量程减压阀和小量程减压阀，其中大量程减压阀和小量程减压阀呈并联关系，通过单向阀保护，避免高压气体从减压阀出口流入减压阀，将气体流向流速控制结构；所述流速控制结构分为三道并联结构，其中一道为直流道，其余两道分别由质量流量控制器和单向阀配合控制；所述第一手动三通球阀一路连接直流道，一路连接旁通质量流量控制器和单向阀配合控制的气道，最后一路由单向阀控制经第一管道流向回压阀；其中，所述第二管道一端连接旁通质量流量控制器和单向阀配合控制的气道,另一端连接液体注入系统。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述液体注入系统包括：双缸注气泵、气动阀、加湿罐、压力传感器、温度第二手动三通球阀和第三手动三通球阀；其中，所述第二手动三通球阀一路连接第二管道，一路连接加湿罐，另一路将加湿罐和液位管导通；气体经加湿罐流向第三手动三通球阀，在此间设有压力传感器；所述第三手动三通球阀一路连接加湿罐，一路连接第三管道通向双岩芯夹持器系统，另一路连接外界将加湿罐中的气体排空；所述双缸注气泵通过三个气动阀分别与三个活塞容器相连，并由单向阀控制连接于第三管道。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述双岩芯夹持器系统包括：第四管道、第五管道、第六管道、第一夹持器、第二夹持器、双向阀、温度显示表和压力传感器；所述第四管道连接于第三管道，连接处设有双向阀，并通过第一夹持器与回压阀连接；所述第五管道连接于第三管道，并设有双向阀，所述第五管道通过第二夹持器与回压阀连接；所述第一夹持器通过第六管道与第二夹持器连接，实现模拟单个地层物质变化时渗透率参数的变化情况；所述第一夹持器和第二夹持器通过管道与围压泵连接；所述温度显示表通过温度传感器分别与第一夹持器和第二夹持器连接，显示其内部温度。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述围压跟踪系统包括：围压泵、第七管道、第八管道和双向阀；其中，所述第七管道与第一夹持器连接，所述第八管道与第二夹持器连接；所述围压泵与第七管道和第八管道连接。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述回压控制系统包括：回压泵、回压阀、双向阀、第一管道、第四管道、第五管道、收集瓶和天平；其中，所述第四管道连接第一夹持器并将流体流向回压阀，经收集瓶收集由天平称重；所述第五管道连接第二夹持器并将流体流经回压阀，经收集瓶收集由天平称重；所述第四管道和第五管道的回压阀通过双向阀连接于第一管道，所述第一管道连接于回压泵。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述压差保护系统通过在夹持器上配备压力传感器，并有自动阀控制；其中，所述自动阀分别与第四管道和第五管道并联连接，当自动阀内部压力超过压力传感器量程时，自动阀打开释放内部压力。
优选的，在上述一种多功能岩芯驱替模拟实验系统中，所述活塞容器上设有双向阀，用于排除管道内部液体介质。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种多功能岩芯驱替模拟实验系统；本发明通过多系统相互协同，实现一机多功能的作用提高设备的适用性，降低了使用的成本；是本发明具有功能性强、适用性大、成本低的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的工作原理流程示意图。
图2为本发明的总体结构示意图。
图3为本发明的管道示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1-3，为本发明公开的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统。
本发明，主要包括：气体注入系统1、液体注入系统2、双岩芯夹持器系统3、围压跟踪系统5、回压控制系统6和压差保护系统4；其中，所述气体注入系统1和液体注入系统2集成，将气体或液体通过双岩芯夹持系统3，并由围压跟踪系统5为双岩芯夹持器系统3提供围压，模拟地层上覆压力，通过回压控制系统6为为双岩芯夹持器系统3模拟地层孔隙压力，通过压差保护系统4保护双岩芯夹持器系统3内部压力传感器23，进行模拟不同地层条件下的各种实验。
为了进一步优化上述技术方案，气体注入系统1包括：气瓶11、单向阀 20、流速控制结构25、质量流量控制器17、第一手动三通球阀18、第一管道 111和第二管道112；所述气瓶11上设有泄气阀13和压力表12，并通过手动阀14控制气体流向大量程减压阀16和小量程减压阀15，其中大量程减压阀 16和小量程减压阀15呈并联关系，并由单向阀20控制，将气体流向流速控制结构25；所述流速控制结构25分为三道并联结构，其中一道为直流道，其余两道分别由质量流量控制器17和单向阀20配合控制；所述第一手动三通球阀18一路连接直流道，一路连接旁通质量流量控制器17和单向阀20配合控制的气道，最后一路由单向阀20控制经第一管道111流向回压阀34；其中，所述第二管道112一端连接旁通质量流量控制器17和单向阀20配合控制的气道,另一端连接液体注入系统2。
为了进一步优化上述技术方案，液体注入系统2包括：双缸注气泵27、气动阀28、加湿罐19、压力传感器23、温度第二手动三通球阀21和第三手动三通球阀24；其中，所述第二手动三通球阀21一路连接第二管道112，一路连接加湿罐19，另一路将加湿罐19和液位管22导通；气体经加湿罐19流向第三手动三通球阀24，在此间设有压力传感器23；所述第三手动三通球阀 24一路连接加湿罐19，一路连接第三管道113通向双岩芯夹持器系统，另一路连接外界将加湿罐19中的气体排空；所述双缸注气泵27通过三个气动阀 28分别与三个活塞容器29相连，并由单向阀20控制连接于第三管道113。
为了进一步优化上述技术方案，双岩芯夹持器系统3包括：第四管道114、第五管道115、第六管道116、第一夹持器31、第二夹持器33、双向阀26、温度显示表30和压力传感器23；所述第四管道114连接于第三管道113，连接处设有双向阀26，并通过第一夹持器31与回压阀34连接；所述第五管道 115连接于第三管道113，并设有双向阀26，所述第五管道115通过第二夹持器33与回压阀34连接；所述第一夹持器31通过第六管道116与第二夹持器 33连接，实现模拟单个地层物质变化时渗透率参数的变化情况；所述第一夹持器31和第二夹持器33通过管道与围压泵38连接；所述温度显示表30通过温度传感器分别与第一夹持器31和第二夹持器33连接，显示其内部温度。
为了进一步优化上述技术方案，围压跟踪系统5包括：围压泵38、第七管道117、第八管道118和双向阀26；其中，所述第七管道117与第一夹持器31连接，所述第八管道118与第二夹持器33连接；所述围压泵38与第七管道117和第八管道118连接。
为了进一步优化上述技术方案，回压控制系统6包括：回压泵37、回压阀34、双向阀26、第一管道111、第四管道114、第五管道115、收集瓶35 和天平36；其中，所述第四管道114连接第一夹持器31并将气体流向回压阀 34，经收集瓶35收集由天平36称重；所述第五管道115连接第二夹持器33 并将气体流经回压阀34，经收集瓶35收集由天平36称重；所述第四管道114 和第五管道115的回压阀34通过双向阀26连接于第一管道111，所述第一管道111连接于回压泵37。
为了进一步优化上述技术方案，压差保护系统4通过在夹持器上配备压力传感器23，并有自动阀32控制；其中，所述自动阀32分别与第四管道114 和第五管道115并联连接，当自动阀32内部压力超过压力传感器23量程时，自动阀32打开释放内部压力。
为了进一步优化上述技术方案，活塞容器29上设有双向阀26，用于排除管道内部液体介质。
为了进一步优化上述技术方案，气瓶11内储存高压气体，配备泄气阀13 保护气瓶11内部不超压，通过手动阀14作为气路总开关，通过大小量程减压阀15和质量流量控制器17配合，用于精确控制气体注入流速，第一手动三通球阀18一路用于旁通质量流量控制器17，实现减压阀直接注入流体到岩芯夹持器，一路到回压泵37，为回压阀34提供初始压力，使回压泵37能够快速的给回压阀34提供目标压力；随后气体进入加湿罐19加湿后进入岩芯样品，避免干气进入岩芯后，带走岩芯内水分，影响产出液计量准确度；在第二手动三通球阀21中，一路使气体进入加湿罐19，一路使加湿罐19与液位管22导通，便于查看加湿罐19内水液位，在加湿罐19出口第三手动三通球阀24，一路与夹持器相通，一路对加湿罐19内气体进行排空；气体可以通过第四管道114和第五管道115分别进入两个岩芯夹持器，然后分别从夹持器出口管路经回压阀34排出。
为了进一步优化上述技术方案，活塞容器29中可以分别存放三种不同试验介质，每个活塞容器29都有专门的进液口，可以在不拆卸活塞容器29的情况下，加注实验介质到容器中，每个容器上方都有单向阀20，避免其他流体进入容器。同时每个容器出入口都有气动阀28，使流体注入可以实现自动化。双缸注气泵27作为动力系统，可以提供连续不断流体注入，驱替活塞容器29中实验介质到岩芯夹持器中，然后从夹持器出口经回压阀34排出，进入天平36称重系统。
为了进一步优化上述技术方案，围压泵38为岩芯夹持器提供围压，模拟地层上覆压力，同时可以读取每个岩芯夹持器入口压力，根据预设压差，维持岩芯样品净压差状态下对样品进行加压；避免样品在高净压差条件下出现损伤；回压泵37通过对回压阀34提供回压，使岩芯孔隙压力高于回压阀34 压力时才能够排出，用于维持岩芯孔隙压力，模拟地层孔隙压力。
为了进一步优化上述技术方案，双岩芯夹持器系统3：该系统配备两个岩芯夹持器，且两个夹持器可以通过第六管道116使出入口相连，模拟单个地层物性发生变化时，渗透率参数的变化情况。同时也可以通过第四管道114 和第五管道115对夹持器进行并联，模拟同等压力条件下，不同地层中石油采收率情况。
为了进一步优化上述技术方案，在压裂液评价实验，首先通过气体或液体对样品进行渗透率测试实验，然后通过活塞容器29中压裂液对岩芯进行注入伤害，然后重新测试伤害后样品渗透率，然后对样品进行酸液注入恢复渗透率，最后再次测试恢复后样品渗透率；在渗透率测试中可以正向注入，也可以反向注入，可以气体测试也可以液体测试；在提高采收率实验，首先100％饱和样品，然后通过气体/液体恒压或恒速注入，出口天平36计量称重的方式，获取不同介质驱替对于采收率的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，主要包括：气体注入系统、液体注入系统、双岩芯夹持器系统、围压跟踪系统、回压控制系统和压差保护系统；其中，所述气体注入系统和液体注入系统集成，将气体或液体通过双岩芯夹持系统，并由围压跟踪系统为双岩芯夹持器系统提供围压，模拟地层上覆压力，通过回压控制系统为为双岩芯夹持器系统模拟地层孔隙压力，通过压差保护系统保护双岩芯夹持器系统内部压力传感器，进行模拟不同地层条件下的各种实验。
2.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述气体注入系统包括：气瓶、单向阀、气体减压控制结构、质量流量控制器、第一手动三通球阀、第一管道和第二管道；所述气瓶上设有泄气阀和压力表，并通过手动阀控制气体流向大量程减压阀和小量程减压阀，其中大量程减压阀和小量程减压阀呈并联关系，并通过出口单向阀，避免压力从减压阀出口进入减压阀，将气体流向流速控制结构；所述流速控制结构分为三道并联结构，其中一道为直流道，其余两道分别由质量流量控制器和单向阀配合控制；所述第一手动三通球阀一路连接直流道，一路连接旁通质量流量控制器和单向阀配合控制的气道，最后一路由单向阀控制经第一管道流向回压阀；其中，所述第二管道一端连接旁通质量流量控制器和单向阀配合控制的气道,另一端连接液体注入系统。
3.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述液体注入系统包括：双缸注入泵、气动阀、加湿罐、压力传感器、温度传感器，第二手动三通球阀和第三手动三通球阀；其中，所述第二手动三通球阀一路连接第二管道，一路连接加湿罐，另一路将加湿罐和液位管导通；气体经加湿罐流向第三手动三通球阀，在此间设有压力传感器；所述第三手动三通球阀一路连接加湿罐，一路连接第三管道通向双岩芯夹持器系统，另一路连接外界，用于补给加湿罐中的液体；所述双缸注入泵通过三个气动阀分别与三个活塞容器相连，并由单向阀控制连接于第三管道。
4.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述双岩芯夹持器系统包括：第四管道、第五管道、第六管道、第一夹持器、第二夹持器、双向阀、温度传感器和压力传感器；所述第四管道连接于第三管道，连接处设有双向阀，并通过第一夹持器与回压阀连接；所述第五管道连接于第三管道，并设有双向阀，所述第五管道通过第二夹持器与回压阀连接；所述第一夹持器通过第六管道与第二夹持器连接，实现模拟单个地层物质变化时渗透率参数的变化情况；所述第一夹持器和第二夹持器通过管道与围压泵连接；所述温度显示表通过温度传感器分别与第一夹持器和第二夹持器连接，显示其内部温度。
5.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述围压跟踪系统包括：围压泵、第七管道、第八管道和双向阀；其中，所述第七管道与第一夹持器连接，所述第八管道与第二夹持器连接；所述围压泵与第七管道和第八管道连接。
6.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述回压控制系统包括：回压泵、回压阀、双向阀、第一管道、第四管道、第五管道、收集瓶和天平；其中，所述第四管道连接第一夹持器并将流体流向回压阀，经收集瓶收集由天平称重；所述第五管道连接第二夹持器并将流体流经回压阀，经收集瓶收集由天平称重；所述第四管道和第五管道的回压阀通过双向阀连接于第一管道，所述第一管道连接于回压泵。
7.根据权利要求1所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述压差保护系统通过在夹持器上配备压力传感器，并有自动阀控制；其中，所述自动阀分别与第四管道和第五管道并联连接，当自动阀内部压力超过压力传感器量程时，自动阀打开释放内部压力。
8.根据权利要求3所述的一种多功能岩芯驱替模拟实验系统，其特征在于，所述活塞容器上设有双向阀，用于排除管道内部液体介质。
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