专利名称：高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置及方法，特别是用于泡沫调驱室内物理模拟实验的气液体积比实时跟踪控制。
背景技术：
在油田开发过程中，经常需要进行室内物理模拟实验，评价流体的性质和调驱效果，在泡沫调驱或混气水驱油实验，一般需要计量高压下气液的注入比例或者全程控制气液比，以准确的控制实验参数，更加客观有效的模拟现场，常规的方法是根据压力值折算气体体积，然后经计算调整注气泵注入速度，或者根据经验预计一个压力值，然后设定注气速度，这两种做法均无法有效的控制气液比，误差大，严重影响着模拟的效果，无法为现场试 验提供有力的指导。
发明内容
为了在高压条件下，能够精确的控制气体和液体的体积比，能够更加客观有效的评价泡沫流体的性质和调驱能力，本发明提供一种高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法。该装置及方法能够实现全程气液比自动跟踪和控制，气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制，且操作方便简单、安全有效。本发明的技术方案是该高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置，包括气瓶、气体增压泵、活塞容器、气动阀、压力传感器、注气泵、注液泵、缓冲容器、岩心模型，其中，所述的气瓶与气体增压泵连通，气体增压泵同时与两个活塞容器连通，两个活塞容器经 各自出口管路上依次设置的气动阀及压力传感器均与岩心模型连通，两个活塞容器的进气端均与注气泵连通；而上述的注液泵依次经缓冲容器、气动阀及压力传感器与岩心模型连通；此外，上述的气动阀、压力传感器均与计算机连接。利用上述装置对高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法，其特征在于该方法是通过计算机实时采集岩心入口处压力、注液泵和注气泵的出口压力，根据理想气体的状态方程，计算出实测压力下气体的体积，通过计算机自动调节注气泵的流量来确保气液比为设定的恒值。上述控制过程均由计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制，实现气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制。本发明的有益效果是该跟踪控制方法为计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制。最高的压力上限可以达到40MPa，完全可以满足各种油藏条件下泡沫调驱模拟实验的要求。全程跟踪控制均由计算机软件自动控制，大大减少了实验人员的劳动强度。气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制。该方法具有操作方便简单、安全有效的特点。
图I为本发明的结构示意 图2为实施例中气液比例趋势图。图中 I-气瓶，2-气体增压泵，3-活塞容器，4-气动阀，5-压力传感器，6_注气泵，7-注液泵，8-缓冲容器，9-岩心模型。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明
由图I至图2所示，该高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法包括气瓶I、气体增压泵2、活塞容器3、气动阀4、压力传感器5、注气泵6、注液泵7、缓冲容器8、岩心模型 9，所述的气瓶I与气体增压泵2连通，气体增压泵2同时与两个活塞容器3连通，两个活塞容器3经各自出口管路上依次设置的气动阀4及压力传感器5均与岩心模型9连通，而两个活塞容器3的进气端均与注气泵6连通；而上述的注液泵7依次经缓冲容器8、气动阀4及压力传感器5与岩心模型9连通；此外，上述的气动阀4、压力传感器5均与计算机连接，两个活塞容器3可以通过气动阀4自动切换，确保连续注气，压力传感器5采集的压力数据可以实时传递到计算机，通过计算机自动控制软件控制注气泵流量，确保实验过程中气液比恒定。该装置最高的压力上限可以达到40MPa，完全可以满足各种油藏条件下泡沫调驱模拟实验的要求。在上述的技术方案中，由于岩心的入口处安装了一个压力传感器，用于测量岩心入口处的压力，同时在注液泵和注气泵的出口各安装一个压力传感器，利用以上3个压力传感器实时采集上述三处压力。因为在泡沫调驱物理模拟实验过程中液体为不可压缩流体，在压力变化过程中体积不变，气体随着压力的变化，体积一直在不断变化，根据理想气体的状态方程，可计算出实测压力下气体的体积，可以通过自动调节注气泵的流量来确保气液比为设定的恒值。同时该跟踪和控制方法为计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制，大大减少了实验的劳动强度。利用上述装置对高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法，该方法是通过与装置中气动阀4、压力传感器5连接的计算机实时采集岩模型9心入口处压力、注液泵7和注气泵6的出口压力，根据理想气体的状态方程，计算出实测压力下气体的体积，通过计算机自动调节注气泵6的流量来确保气液比为设定的恒值。由于上述控制过程均由计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制，实现气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制。该方法具有操作方便简单、安全有效。具体实施例中气液比例趋势如图2所示，横轴为气液比，纵轴为阻力因子，评价泡沫在岩心中的封堵能力的主要指标为阻力因子，阻力因子定义为工作压差和基础压差之t匕。根据阻力因子和气液比的关系优化出最佳气液比。实验共进行了(0.5、1、1.5、2、3):1等5个气液比值,实验采用一维单管模型，采用人造岩心长度30cmX4. 5cmX4. 5cm,水相渗透率O. 200 μ m2，泡沫封窜体系为SD-4、SD-5，温度108。。，回压6. OMPa0泡沫封窜体系气液比优化实验结果表明过低或过高的气液比都会影响泡沫的质量，气液比过低时，泡沫产生缓慢而且量少，在岩心中形成的压力低，阻力因子小；气液过高时，产生的泡沫质量差，主要表现在泡沫大而且稀疏、易灭，稳定性差，在岩心中的阻力因子下降。而且不同的泡沫封窜体系具有不同的最佳气液比，SD-4的最佳气液比为I :1，SD-5的最佳气液比为1.5 :1，SD-5在气液比为1.5 :1时，阻力因子达450左右。从上述的装置及实施例中看出，该高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置及方为计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制。最高的压力 上限可以达到40MPa，完全可以满足各种油藏条件下泡沫调驱模拟实验的要求。全程跟踪控制均由计算机软件自动控制，大大减少了实验人员的劳动强度。气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制。该方法具有操作方便简单、安全有效的特点。
权利要求
1.一种高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置，包括气瓶(I)、气体增压泵(2)、活塞容器(3)、气动阀(4)、压力传感器(5)、注气泵(6)、注液泵(7)、缓冲容器(8)、岩心模型(9)，其特征在于所述的气瓶(I)与气体增压泵(2)连通，气体增压泵(2)同时与两个活塞容器(3)连通，两个活塞容器(3)经各自出气管路上依次设置的气动阀(4)及压力传感器(5)均与岩心模型(9)连通，两个活塞容器(3)的进气端均与注气泵(6)连通；而上述的注液泵(7)依次经缓冲容器(8)、气动阀(4)及压力传感器(5)与岩心模型(9)连通；此夕卜，上述的气动阀(4)、压力传感器(5)均与计算机连接。
2.利用上述装置对高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法，其特征在于该方法是通过计算机实时采集岩心入口处压力、注液泵和注气泵的出口压力，根据理想气体的状态方程，计算出实测压力下气体的体积，通过计算机自动调节注气泵的流量来确保气液比为设定的恒值。
3.根据权利要求2所述的对高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制方法，其特征在于上述控制过程均由计算机全程自动采集和控制，能够实现全程气液比自动跟踪和控制，实现气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制。
全文摘要
本发明涉及一种高压泡沫调驱物模实验气液比自动跟踪控制装置及方法。该装置的气瓶与气体增压泵连通，气体增压泵同时与两个活塞容器连通，两个活塞容器经各自出气管路上依次设置的气动阀及压力传感器均与岩心模型连通，两个活塞容器的进气端均与注气泵连通；而上述的注液泵依次经缓冲容器、气动阀及压力传感器与岩心模型连通，上述的气动阀、压力传感器均与计算机连接。利用该装置及方法能够实现全程气液比自动跟踪和控制，气液比跟踪控制响应时间可根据实验要求任意调整，精度可达到百分之一秒，能确保全程实验的气液比的精确控制，且操作方便简单、安全有效。
文档编号G05D11/13GK102809975SQ20121023326
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者王凤山, 张宗雨, 王鑫, 刘向斌, 韩重莲, 王海静 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 大庆油田有限责任公司