一种岩心高温高压铸体仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种岩心高温高压铸体仪，包括驱替泵、岩样容器、盛样容器、真空泵和PLC控制系统，该PLC控制系统包括PLC控制器以及由其连接的触摸屏、电机控制器和模拟量模块，该模拟量模块连接有压力传感器和温控模块，该温控模块连接有温度传感器,PLC控制器控制连接加热圈和所述真空泵；所述压力传感器与驱替泵相连，该驱替泵由电机控制器控制的电机带动，所述温度传感器与加热圈设于所述岩样容器周向外壁；本实用新型克服了传统铸体仪工作效率低、极限压力小等缺陷，仪器使得整个流程实现智能化，具有易操作、实用性强、效率高、灌注压力高、抽真空快等优点。
【专利说明】一种岩心高温高压铸体仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油行业石油测试技术，涉及一种岩心高温高压铸体仪。
【背景技术】
[0002]铸体仪是一种有色液态胶注入岩石孔隙空间装置，在真空高温高压条件下，使有色液态胶体充分进入介质孔喉，再让其在一定温度下固化，通过灌注、固化后的岩石铸体，可制作成铸体薄片，由于岩石孔隙被有色胶充填，故在显微镜下十分醒目，容易辨认，为研究岩石孔隙大小、分布及几何形态、孔隙类型、平均孔喉比、平均孔隙半径、喉道、配位数、裂缝长度及宽度、裂隙率等提供了有效途径，为储层综合评价提供重要、可靠指标。因此，铸体仪是研究岩石储集性能的一种重要仪器。
[0003]目前使用较为广泛的JS-3型铸体仪需要大量手动操作，工作效率低，不稳定，实用性不强:在温度上升过程中，由于温度到设定温度后上下浮动较大，压力变化无规律，常会出现压力过高引起仪器报警而停止工作，或压力过小达不到灌注时的所需压力，使有色液态胶不能注进岩石孔隙，影响对储层的研究评价，因此，在灌注和固化两个过程中，都需两次调温，两次等候压力稳定后方能离开；每次只能抽真空一管，抽真空速度慢，噪音较大，抽胶管易堵，清洗不便；抽完后温度浮动范围大，灌注和固化时也只能一次一管，铸完后，铸好的岩样从岩样容器取出不方便；另外，此类铸体仪连接压力泵和岩样容器的油管管很小，且不好更换，岩样容器底部出现的固化后的小胶块常使油管堵塞，影响仪器使用；还有随着石油行业勘探开发难度的加大，勘探开发已从孔隙好的储层到孔隙差的储层转化，传统的铸体仪极限压力小的瓶颈已越来越不能不能满足勘探开发的需求。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种岩心高温高压铸体仪，以解决现有岩心铸体仪手动操作带来的工作效率低、不稳定、实用性差的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的一种岩心高温高压铸体仪的技术方案如下:包括驱替泵、岩样容器、盛样容器、真空泵和PLC控制系统，该PLC控制系统包括PLC控制器以及由其连接的触摸屏、电机控制器和模拟量模块，该模拟量模块连接有压力传感器和温控模块，该温控模块连接有温度传感器，PLC控制器控制连接加热圈和所述真空泵；所述压力传感器与驱替泵相连，该驱替泵由电机控制器控制的电机带动，所述温度传感器与加热圈设于所述岩样容器周向外壁。
[0006]所述盛样容器为三个盛样试管。
[0007]所述盛样试管通过卡固装置固设于岩样容器内部。
[0008]所述卡固装置为能装下三个盛样试管的铁篓，该铁篓上部和中部对应设有用于卡固盛样试管的卡件。
[0009]还设有用于取出盛样试管的铁钩。
[0010]所述驱替泵连接有一盛油容器，驱替泵的右边设有加压阀，左边设有吸液阀。
[0011]所述岩样容器顶部设有放压阀。
[0012]所述PLC控制器通过继电器控制加热圈和真空泵。
[0013]本实用新型的岩心高温高压铸体仪中驱替泵与压力传感器相连，当压力过高或过低时刻自动完成降压或加压，始终保持压力变化±0.05MPa,能够同时高效地控制和完成抽真空、抽胶、灌注、固化岩样试管3管60块左右岩样，灌注和固化两个阶段的温度和压力自动稳定，PLC控制系统使得灌注和固化过程只需在触摸屏上就能完成，实现智能化，克服了传统铸体仪工作效率低、极限压力小等缺陷，仪器使得整个流程实现智能化，具有易操作、实用性强、效率高、灌注压力高、抽真空快等优点。岩性容器配上铁钩，每次铸完后能方便的将样管取出。岩样容器顶部设一放压阀，每次取样时为防止容器内有余压，可用放压阀放压，更加安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型实施例机械结构图；
[0015]图2是本实用新型实施例的控制系统图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、2所示的岩心高温高压铸体仪包括高压驱替系统、真空系统、岩心室系统和PLC控制系统。
[0017](一)高压驱替系统:用于给岩样容器加压提供动力源，主要由高功率电机带动驱替泵I完成，极限压力为80MPa，高功率电机由电机控制器控制，该电机控制器由PLC输出控制。驱替泵完成进泵、退泵两个过程，进泵加压，退泵降压，与压力传感器相连，当压力过高或者过低时可自动完成降压或加压，始终保持压力变化±0.05MPa。
[0018](二)真空系统:采用英国爱德华RV12型真空泵8，排气量大，抽真空快；盛样容器5为三个盛样试管，三个抽真空盛样试管与真空泵相连，三个真空阀控制三个真空盛样试管，一次性可同时抽三管或单独抽真空，将岩样中空气吸出，使树脂能进入岩石孔隙空间，极限压力-1MPa ;盛样试管顶部的抽胶管加大，抽胶效率提高，且抽胶管不易堵塞，清洗方便。
[0019](三)岩心室系统:主要作用是将抽完真空好的盛样容器5(可以同时为三个试管)放入岩样容器6中加压并加热，使有色液态胶在一定的温度下(如75°C )先降低粘度，在高压条件压入岩石的孔隙空间，然后再在一定温度(如115°C )使其固化。
[0020]岩样容器加大,可放入三管样品同时灌注，盛样试管通过卡固装置固设于岩样容器内部，卡固装置为能装下三个盛样试管的铁篓，该铁篓底面均匀布设有通气孔，铁篓上部和中部对应设有用于卡固盛样试管的卡件，该卡件为卡片，卡片周向设有三个孔，两个卡片的孔对应设置，能够起到固定、导向作用。岩样容器里放入能刚好装下三个盛有岩样的盛样试管的铁篓，配上一铁钩，每次铸完后能方便的将样管取出。岩样容器外部有一层加热保温套7和温度传感器，并与报警装置3相连，能灵敏的感应温度的变化，但出现温度或压力高于仪器承受极限时会报警，岩样容器顶部有一放压阀，每次取样时为防止容器内有余压，可用放压阀放压，更加安全，岩样容器的底部设有一个通孔，真空泵可通过该通孔对岩样容器进行抽真空操作。
[0021](四)PLC控制系统:设于一控制箱4中，该控制箱4设于一操作台2上，控制系统的人机界面为一块MCGS昆仑通态触摸屏，控制核心模块为FATEK永宏FBs_32MATPLC，驱动器为台达伺服系统，压力测量为精密压力传感器，温度测量为PT100测温传感器，整个控制核心分为五个模块:真空罐、自动固化、加压泵、参数校正、程序升温PID自整定控制。
[0022]如图2所示，PLC控制系统包括PLC控制器以及由其连接的触摸屏、电机控制器和模拟量模块，该模拟量模块连接压力传感器和温控模块，该温控模块连接温度传感器，PLC控制器控制连接加热圈和真空泵；压力传感器与驱替泵相连。
[0023]PLC控制系统采用触摸屏作为命令输入和显示输出设备，系统的控制核心为PLC，使整个灌注过程只需在触摸屏上完成，实现智能化。整个控制核心分为五个模块:真空罐、自动固化、加压泵、参数校正和程序升温PID自整定控制。
[0024](I)真空罐:真空罐控制模块控制三个真空盛样试管，能分别设置各个试管的温度，1-3号试管可单独或同时抽真空，触摸屏界面可显示设定温度、真空罐当前温度、真空罐当前压力和抽真空的工作时间，可根据需要一键清零，在此界面还设置了一个风机按钮，在温度炎热的时候可打开风机以保证仪器正常运行。
[0025](2)自动固化:自动固化控制模块可实现灌注、固化两个时间段自动完成，当固化结束后，仪器自动停止工作。最大工作压力可达80MPa，根据需要可调，最大工作温度可达200°C，灌注、固化两个阶段温度不同，也可根据需要设定，界面上有一泵速设定，最高设置到10.00mL/min，泵速越高，进泵或退泵量越大，相对应的压力升降也越快。设置好灌注、固化各所需时间和相对应的温度和压力，点击开始，仪器开始工作，温度、压力开始上升，达到设定值后，压力变化±0.05MPa,当压力高于设定压力时退泵，低于设定压力时进泵，温度变化±0.5°C，低于设定值时加温指示灯开，等于或高于设定值时加温指示灯关，灌注时间完后，自动进入固化阶段，温度变化与灌注阶段相同，当固化结束后，仪器停止工作。仪器调试好后，整个过程全自动完成，只需点击开始即可离人。在铸样过程中，为防止停电造成仪器不能正常工作，等来电时开机，自动固化控制模块显示屏上的时间进度条记录着仪器工作的时间，用各阶段时间减去进度条上的时间即是还需继续灌注或固化的时间，设定好后，点击开始即可继续铸样，不会造成样品报废。
[0026](3)加压泵:加压泵是灌注、固化手动模块。第一次使用仪器时，需要向驱替泵里面加液压油，与驱替泵相连的有一盛油容器，打开驱替泵右边的加压阀，关闭驱替泵左边的吸液阀，点解加压泵模块界面上的吸液，驱替泵开始吸液，直到到达进泵限位，停止吸液，在向岩样容器里面加适量的液压油，即可开始进行铸样工作。界面上有点动或连续按钮，按一下“点动”，按两下“连续”，点动时，加压或吸液需要一直按着按钮才能工作，连续时只需点击一下加压或吸液即可工作，此模块同样有压力设定、温度设定、泵速设定、工作时间等，不同的是在灌注和固化两个阶段，需要调节两次温度。
[0027](4)参数校正:参数有压力回差值设定、压力系数设定和实时压力清零。在进入参数设定界面后点屏上的参数值可对压力回差值和压力系数进行设定，按确定键确定设定值，按取消退出设定。按清零按钮可对实时压力值清零。
[0028]压力系数K计算方法:
[0029]K=K，xi
P测
[0030]其中，K为校正系数；K’为原校正系数；Ρ$为外部仪表测量的实际数值；ΡΜ为触摸屏显示数值。
[0031](5)程序升温PID自整定控制:在参数设定界面上，点击其左上角的空白处，可弹出PID参数调节界面，可调节P、1、D三个参数实现升温控制。
[0032]取物性较差的伊川凹陷屯2井岩心样品60块，将其整形编号，依序装入3支铸体岩样试管(每个岩样试管最多能装22块样品):
[0033]使用传统铸体仪，传统铸体仪每次只能抽真空一管，耗时最少2小时，铸样一管，灌注8小时，固化8小时，和阶段温度不同，每个阶段温度和压力稳定一般各需要2小时，温度和压力不稳定不能离人，完成60块样品需要抽真空3次，灌注、固化总共需用时3天，期间大部分时间工作人员都得观察温度和压力的变化，不能兼顾其他工作，达不到工作时间的合理统筹，铸完结束后，取样需要用镊子夹岩样试管，不方便同时也容易污染样品台，由于灌注时压力较小(一般低于40MPa)，样品孔隙度在2%时，有色液态胶基本就不能灌注进去；使用改进后的铸体仪，虽然一次能够铸样3管60块次样品，但是抽真空只能一次一管，需耗时一天工作时间，灌注阶段温度压力稳定后，固化调节温度时间到了晚上，需要工作人员加班熬夜观察温度和压力稳定，不仅耗时，还不利于工作人员健康，并且工作压力没有改变，与传统铸体仪相比没有太多改进。
[0034]使用本岩心高温高压铸体仪，60块3管样品可同时抽真空，同时抽胶,之后把3管同时放入岩样容器，把压力、灌注时间、灌注温度固化时间、固化温度等各参数设定好后，只需在触摸屏自动固化界面点击开始按钮，仪器即可开始正常工作，温度压力自动稳定，灌注、固化两阶段自动进行，仪器正常工作后，工作人员即可离开，进行别的工作，时间得到充分利用，并且60块样品的灌注和固化只需要一天就能完成，大大提高了工作效率，铸完结束后，取样只需用一铁钩即可同时取出三管样品，此次试验灌注和固化压力设置在45MPa，孔隙度在1.8%左右的样品有色液态胶基本能灌注进去，如果压力设定更高，能注进的孔隙空间也就越小，能够更好的评价物性差的储层。
【权利要求】
1.一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于，包括驱替泵、岩样容器、盛样容器、真空泵和PLC控制系统，该PLC控制系统包括PLC控制器以及由其连接的触摸屏、电机控制器和模拟量模块，该模拟量模块连接有压力传感器和温控模块，该温控模块连接有温度传感器，PLC控制器控制连接加热圈和所述真空泵；所述压力传感器与驱替泵相连，该驱替泵由电机控制器控制的电机带动，所述温度传感器与加热圈设于所述岩样容器周向外壁。
2.根据权利要求1所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述盛样容器为三个盛样试管。
3.根据权利要求2所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述盛样试管通过卡固装置固设于岩样容器内部。
4.根据权利要求3所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述卡固装置为能装下三个盛样试管的铁篓，该铁篓上部和中部对应设有用于卡固盛样试管的卡件。
5.根据权利要求4所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:还设有用于取出盛样试管的铁钩。
6.根据权利要求1所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述驱替泵连接有一盛油容器，驱替泵的右边设有加压阀，左边设有吸液阀。
7.根据权利要求1所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述岩样容器顶部设有放压阀。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种岩心高温高压铸体仪，其特征在于:所述PLC控制器通过继电器控制加热圈和真空泵。
【文档编号】G05B19/05GK203981692SQ201420307347
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】崔炜霞, 张川, 何廷鹏, 陈磊, 姜安, 严锡, 柯思, 刘宁书, 周建文, 程志伟 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司河南油田分公司石油勘探开发研究院