專利名稱：高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置及方法，特別是用于泡沫調(diào)驅(qū)室內(nèi)物理模擬實驗的氣液體積比實時跟蹤控制。
背景技術(shù)：
在油田開發(fā)過程中，經(jīng)常需要進行室內(nèi)物理模擬實驗，評價流體的性質(zhì)和調(diào)驅(qū)效果，在泡沫調(diào)驅(qū)或混氣水驅(qū)油實驗，一般需要計量高壓下氣液的注入比例或者全程控制氣液比，以準確的控制實驗參數(shù)，更加客觀有效的模擬現(xiàn)場，常規(guī)的方法是根據(jù)壓力值折算氣體體積，然后經(jīng)計算調(diào)整注氣泵注入速度，或者根據(jù)經(jīng)驗預(yù)計一個壓力值，然后設(shè)定注氣速度，這兩種做法均無法有效的控制氣液比，誤差大，嚴重影響著模擬的效果，無法為現(xiàn)場試 驗提供有力的指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
為了在高壓條件下，能夠精確的控制氣體和液體的體積比，能夠更加客觀有效的評價泡沫流體的性質(zhì)和調(diào)驅(qū)能力，本發(fā)明提供一種高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法。該裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制，且操作方便簡單、安全有效。本發(fā)明的技術(shù)方案是該高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置，包括氣瓶、氣體增壓泵、活塞容器、氣動閥、壓力傳感器、注氣泵、注液泵、緩沖容器、巖心模型，其中，所述的氣瓶與氣體增壓泵連通，氣體增壓泵同時與兩個活塞容器連通，兩個活塞容器經(jīng) 各自出口管路上依次設(shè)置的氣動閥及壓力傳感器均與巖心模型連通，兩個活塞容器的進氣端均與注氣泵連通；而上述的注液泵依次經(jīng)緩沖容器、氣動閥及壓力傳感器與巖心模型連通；此外，上述的氣動閥、壓力傳感器均與計算機連接。利用上述裝置對高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法，其特征在于該方法是通過計算機實時采集巖心入口處壓力、注液泵和注氣泵的出口壓力，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，計算出實測壓力下氣體的體積，通過計算機自動調(diào)節(jié)注氣泵的流量來確保氣液比為設(shè)定的恒值。上述控制過程均由計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，實現(xiàn)氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制。本發(fā)明的有益效果是該跟蹤控制方法為計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制。最高的壓力上限可以達到40MPa，完全可以滿足各種油藏條件下泡沫調(diào)驅(qū)模擬實驗的要求。全程跟蹤控制均由計算機軟件自動控制，大大減少了實驗人員的勞動強度。氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制。該方法具有操作方便簡單、安全有效的特點。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為實施例中氣液比例趨勢圖。圖中 I-氣瓶，2-氣體增壓泵，3-活塞容器，4-氣動閥，5-壓力傳感器，6_注氣泵，7-注液泵，8-緩沖容器，9-巖心模型。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
由圖I至圖2所示，該高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法包括氣瓶I、氣體增壓泵2、活塞容器3、氣動閥4、壓力傳感器5、注氣泵6、注液泵7、緩沖容器8、巖心模型 9，所述的氣瓶I與氣體增壓泵2連通，氣體增壓泵2同時與兩個活塞容器3連通，兩個活塞容器3經(jīng)各自出口管路上依次設(shè)置的氣動閥4及壓力傳感器5均與巖心模型9連通，而兩個活塞容器3的進氣端均與注氣泵6連通；而上述的注液泵7依次經(jīng)緩沖容器8、氣動閥4及壓力傳感器5與巖心模型9連通；此外，上述的氣動閥4、壓力傳感器5均與計算機連接，兩個活塞容器3可以通過氣動閥4自動切換，確保連續(xù)注氣，壓力傳感器5采集的壓力數(shù)據(jù)可以實時傳遞到計算機，通過計算機自動控制軟件控制注氣泵流量，確保實驗過程中氣液比恒定。該裝置最高的壓力上限可以達到40MPa，完全可以滿足各種油藏條件下泡沫調(diào)驅(qū)模擬實驗的要求。在上述的技術(shù)方案中，由于巖心的入口處安裝了一個壓力傳感器，用于測量巖心入口處的壓力，同時在注液泵和注氣泵的出口各安裝一個壓力傳感器，利用以上3個壓力傳感器實時采集上述三處壓力。因為在泡沫調(diào)驅(qū)物理模擬實驗過程中液體為不可壓縮流體，在壓力變化過程中體積不變，氣體隨著壓力的變化，體積一直在不斷變化，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可計算出實測壓力下氣體的體積，可以通過自動調(diào)節(jié)注氣泵的流量來確保氣液比為設(shè)定的恒值。同時該跟蹤和控制方法為計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，大大減少了實驗的勞動強度。利用上述裝置對高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法，該方法是通過與裝置中氣動閥4、壓力傳感器5連接的計算機實時采集巖模型9心入口處壓力、注液泵7和注氣泵6的出口壓力，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，計算出實測壓力下氣體的體積，通過計算機自動調(diào)節(jié)注氣泵6的流量來確保氣液比為設(shè)定的恒值。由于上述控制過程均由計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，實現(xiàn)氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制。該方法具有操作方便簡單、安全有效。具體實施例中氣液比例趨勢如圖2所示，橫軸為氣液比，縱軸為阻力因子，評價泡沫在巖心中的封堵能力的主要指標為阻力因子，阻力因子定義為工作壓差和基礎(chǔ)壓差之t匕。根據(jù)阻力因子和氣液比的關(guān)系優(yōu)化出最佳氣液比。實驗共進行了(0.5、1、1.5、2、3):1等5個氣液比值,實驗采用一維單管模型，采用人造巖心長度30cmX4. 5cmX4. 5cm,水相滲透率O. 200 μ m2，泡沫封竄體系為SD-4、SD-5，溫度108。。，回壓6. OMPa0泡沫封竄體系氣液比優(yōu)化實驗結(jié)果表明過低或過高的氣液比都會影響泡沫的質(zhì)量，氣液比過低時，泡沫產(chǎn)生緩慢而且量少，在巖心中形成的壓力低，阻力因子??；氣液過高時，產(chǎn)生的泡沫質(zhì)量差，主要表現(xiàn)在泡沫大而且稀疏、易滅，穩(wěn)定性差，在巖心中的阻力因子下降。而且不同的泡沫封竄體系具有不同的最佳氣液比，SD-4的最佳氣液比為I :1，SD-5的最佳氣液比為1.5 :1，SD-5在氣液比為1.5 :1時，阻力因子達450左右。從上述的裝置及實施例中看出，該高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置及方為計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制。最高的壓力 上限可以達到40MPa，完全可以滿足各種油藏條件下泡沫調(diào)驅(qū)模擬實驗的要求。全程跟蹤控制均由計算機軟件自動控制，大大減少了實驗人員的勞動強度。氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制。該方法具有操作方便簡單、安全有效的特點。
權(quán)利要求
1.一種高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置，包括氣瓶(I)、氣體增壓泵(2)、活塞容器(3)、氣動閥(4)、壓力傳感器(5)、注氣泵(6)、注液泵(7)、緩沖容器(8)、巖心模型(9)，其特征在于所述的氣瓶(I)與氣體增壓泵(2)連通，氣體增壓泵(2)同時與兩個活塞容器(3)連通，兩個活塞容器(3)經(jīng)各自出氣管路上依次設(shè)置的氣動閥(4)及壓力傳感器(5)均與巖心模型(9)連通，兩個活塞容器(3)的進氣端均與注氣泵(6)連通；而上述的注液泵(7)依次經(jīng)緩沖容器(8)、氣動閥(4)及壓力傳感器(5)與巖心模型(9)連通；此夕卜，上述的氣動閥(4)、壓力傳感器(5)均與計算機連接。
2.利用上述裝置對高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法，其特征在于該方法是通過計算機實時采集巖心入口處壓力、注液泵和注氣泵的出口壓力，根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，計算出實測壓力下氣體的體積，通過計算機自動調(diào)節(jié)注氣泵的流量來確保氣液比為設(shè)定的恒值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制方法，其特征在于上述控制過程均由計算機全程自動采集和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，實現(xiàn)氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓泡沫調(diào)驅(qū)物模實驗氣液比自動跟蹤控制裝置及方法。該裝置的氣瓶與氣體增壓泵連通，氣體增壓泵同時與兩個活塞容器連通，兩個活塞容器經(jīng)各自出氣管路上依次設(shè)置的氣動閥及壓力傳感器均與巖心模型連通，兩個活塞容器的進氣端均與注氣泵連通；而上述的注液泵依次經(jīng)緩沖容器、氣動閥及壓力傳感器與巖心模型連通，上述的氣動閥、壓力傳感器均與計算機連接。利用該裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)全程氣液比自動跟蹤和控制，氣液比跟蹤控制響應(yīng)時間可根據(jù)實驗要求任意調(diào)整，精度可達到百分之一秒，能確保全程實驗的氣液比的精確控制，且操作方便簡單、安全有效。
文檔編號G05D11/13GK102809975SQ20121023326
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者王鳳山, 張宗雨, 王鑫, 劉向斌, 韓重蓮, 王海靜 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責任公司