一種巖心高溫高壓鑄體儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種巖心高溫高壓鑄體儀，包括驅替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統，該PLC控制系統包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機控制器和模擬量模塊，該模擬量模塊連接有壓力傳感器和溫控模塊，該溫控模塊連接有溫度傳感器,PLC控制器控制連接加熱圈和所述真空泵；所述壓力傳感器與驅替泵相連，該驅替泵由電機控制器控制的電機帶動，所述溫度傳感器與加熱圈設于所述巖樣容器周向外壁；本實用新型克服了傳統鑄體儀工作效率低、極限壓力小等缺陷，儀器使得整個流程實現智能化，具有易操作、實用性強、效率高、灌注壓力高、抽真空快等優點。
【專利說明】一種巖心高溫高壓鑄體儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于石油行業石油測試技術，涉及一種巖心高溫高壓鑄體儀。
【背景技術】
[0002]鑄體儀是一種有色液態膠注入巖石孔隙空間裝置，在真空高溫高壓條件下，使有色液態膠體充分進入介質孔喉，再讓其在一定溫度下固化，通過灌注、固化后的巖石鑄體，可制作成鑄體薄片，由于巖石孔隙被有色膠充填，故在顯微鏡下十分醒目，容易辨認，為研究巖石孔隙大小、分布及幾何形態、孔隙類型、平均孔喉比、平均孔隙半徑、喉道、配位數、裂縫長度及寬度、裂隙率等提供了有效途徑，為儲層綜合評價提供重要、可靠指標。因此，鑄體儀是研究巖石儲集性能的一種重要儀器。
[0003]目前使用較為廣泛的JS-3型鑄體儀需要大量手動操作，工作效率低，不穩定，實用性不強:在溫度上升過程中，由于溫度到設定溫度后上下浮動較大，壓力變化無規律，常會出現壓力過高引起儀器報警而停止工作，或壓力過小達不到灌注時的所需壓力，使有色液態膠不能注進巖石孔隙，影響對儲層的研究評價，因此，在灌注和固化兩個過程中，都需兩次調溫，兩次等候壓力穩定后方能離開；每次只能抽真空一管，抽真空速度慢，噪音較大，抽膠管易堵，清洗不便；抽完后溫度浮動范圍大，灌注和固化時也只能一次一管，鑄完后，鑄好的巖樣從巖樣容器取出不方便；另外，此類鑄體儀連接壓力泵和巖樣容器的油管管很小，且不好更換，巖樣容器底部出現的固化后的小膠塊常使油管堵塞，影響儀器使用；還有隨著石油行業勘探開發難度的加大，勘探開發已從孔隙好的儲層到孔隙差的儲層轉化，傳統的鑄體儀極限壓力小的瓶頸已越來越不能不能滿足勘探開發的需求。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種巖心高溫高壓鑄體儀，以解決現有巖心鑄體儀手動操作帶來的工作效率低、不穩定、實用性差的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的一種巖心高溫高壓鑄體儀的技術方案如下:包括驅替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統，該PLC控制系統包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機控制器和模擬量模塊，該模擬量模塊連接有壓力傳感器和溫控模塊，該溫控模塊連接有溫度傳感器，PLC控制器控制連接加熱圈和所述真空泵；所述壓力傳感器與驅替泵相連，該驅替泵由電機控制器控制的電機帶動，所述溫度傳感器與加熱圈設于所述巖樣容器周向外壁。
[0006]所述盛樣容器為三個盛樣試管。
[0007]所述盛樣試管通過卡固裝置固設于巖樣容器內部。
[0008]所述卡固裝置為能裝下三個盛樣試管的鐵簍，該鐵簍上部和中部對應設有用于卡固盛樣試管的卡件。
[0009]還設有用于取出盛樣試管的鐵鉤。
[0010]所述驅替泵連接有一盛油容器，驅替泵的右邊設有加壓閥，左邊設有吸液閥。
[0011]所述巖樣容器頂部設有放壓閥。
[0012]所述PLC控制器通過繼電器控制加熱圈和真空泵。
[0013]本實用新型的巖心高溫高壓鑄體儀中驅替泵與壓力傳感器相連，當壓力過高或過低時刻自動完成降壓或加壓，始終保持壓力變化±0.05MPa,能夠同時高效地控制和完成抽真空、抽膠、灌注、固化巖樣試管3管60塊左右巖樣，灌注和固化兩個階段的溫度和壓力自動穩定，PLC控制系統使得灌注和固化過程只需在觸摸屏上就能完成，實現智能化，克服了傳統鑄體儀工作效率低、極限壓力小等缺陷，儀器使得整個流程實現智能化，具有易操作、實用性強、效率高、灌注壓力高、抽真空快等優點。巖性容器配上鐵鉤，每次鑄完后能方便的將樣管取出。巖樣容器頂部設一放壓閥，每次取樣時為防止容器內有余壓，可用放壓閥放壓，更加安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例機械結構圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例的控制系統圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1、2所示的巖心高溫高壓鑄體儀包括高壓驅替系統、真空系統、巖心室系統和PLC控制系統。
[0017](一)高壓驅替系統:用于給巖樣容器加壓提供動力源，主要由高功率電機帶動驅替泵I完成，極限壓力為80MPa，高功率電機由電機控制器控制，該電機控制器由PLC輸出控制。驅替泵完成進泵、退泵兩個過程，進泵加壓，退泵降壓，與壓力傳感器相連，當壓力過高或者過低時可自動完成降壓或加壓，始終保持壓力變化±0.05MPa。
[0018](二)真空系統:采用英國愛德華RV12型真空泵8，排氣量大，抽真空快；盛樣容器5為三個盛樣試管，三個抽真空盛樣試管與真空泵相連，三個真空閥控制三個真空盛樣試管，一次性可同時抽三管或單獨抽真空，將巖樣中空氣吸出，使樹脂能進入巖石孔隙空間，極限壓力-1MPa ;盛樣試管頂部的抽膠管加大，抽膠效率提高，且抽膠管不易堵塞，清洗方便。
[0019](三)巖心室系統:主要作用是將抽完真空好的盛樣容器5(可以同時為三個試管)放入巖樣容器6中加壓并加熱，使有色液態膠在一定的溫度下(如75°C )先降低粘度，在高壓條件壓入巖石的孔隙空間，然后再在一定溫度(如115°C )使其固化。
[0020]巖樣容器加大,可放入三管樣品同時灌注，盛樣試管通過卡固裝置固設于巖樣容器內部，卡固裝置為能裝下三個盛樣試管的鐵簍，該鐵簍底面均勻布設有通氣孔，鐵簍上部和中部對應設有用于卡固盛樣試管的卡件，該卡件為卡片，卡片周向設有三個孔，兩個卡片的孔對應設置，能夠起到固定、導向作用。巖樣容器里放入能剛好裝下三個盛有巖樣的盛樣試管的鐵簍，配上一鐵鉤，每次鑄完后能方便的將樣管取出。巖樣容器外部有一層加熱保溫套7和溫度傳感器，并與報警裝置3相連，能靈敏的感應溫度的變化，但出現溫度或壓力高于儀器承受極限時會報警，巖樣容器頂部有一放壓閥，每次取樣時為防止容器內有余壓，可用放壓閥放壓，更加安全，巖樣容器的底部設有一個通孔，真空泵可通過該通孔對巖樣容器進行抽真空操作。
[0021](四)PLC控制系統:設于一控制箱4中，該控制箱4設于一操作臺2上，控制系統的人機界面為一塊MCGS昆侖通態觸摸屏，控制核心模塊為FATEK永宏FBs_32MATPLC，驅動器為臺達伺服系統，壓力測量為精密壓力傳感器，溫度測量為PT100測溫傳感器，整個控制核心分為五個模塊:真空罐、自動固化、加壓泵、參數校正、程序升溫PID自整定控制。
[0022]如圖2所示，PLC控制系統包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機控制器和模擬量模塊，該模擬量模塊連接壓力傳感器和溫控模塊，該溫控模塊連接溫度傳感器，PLC控制器控制連接加熱圈和真空泵；壓力傳感器與驅替泵相連。
[0023]PLC控制系統采用觸摸屏作為命令輸入和顯示輸出設備，系統的控制核心為PLC，使整個灌注過程只需在觸摸屏上完成，實現智能化。整個控制核心分為五個模塊:真空罐、自動固化、加壓泵、參數校正和程序升溫PID自整定控制。
[0024](I)真空罐:真空罐控制模塊控制三個真空盛樣試管，能分別設置各個試管的溫度，1-3號試管可單獨或同時抽真空，觸摸屏界面可顯示設定溫度、真空罐當前溫度、真空罐當前壓力和抽真空的工作時間，可根據需要一鍵清零，在此界面還設置了一個風機按鈕，在溫度炎熱的時候可打開風機以保證儀器正常運行。
[0025](2)自動固化:自動固化控制模塊可實現灌注、固化兩個時間段自動完成，當固化結束后，儀器自動停止工作。最大工作壓力可達80MPa，根據需要可調，最大工作溫度可達200°C，灌注、固化兩個階段溫度不同，也可根據需要設定，界面上有一泵速設定，最高設置到10.00mL/min，泵速越高，進泵或退泵量越大，相對應的壓力升降也越快。設置好灌注、固化各所需時間和相對應的溫度和壓力，點擊開始，儀器開始工作，溫度、壓力開始上升，達到設定值后，壓力變化±0.05MPa,當壓力高于設定壓力時退泵，低于設定壓力時進泵，溫度變化±0.5°C，低于設定值時加溫指示燈開，等于或高于設定值時加溫指示燈關，灌注時間完后，自動進入固化階段，溫度變化與灌注階段相同，當固化結束后，儀器停止工作。儀器調試好后，整個過程全自動完成，只需點擊開始即可離人。在鑄樣過程中，為防止停電造成儀器不能正常工作，等來電時開機，自動固化控制模塊顯示屏上的時間進度條記錄著儀器工作的時間，用各階段時間減去進度條上的時間即是還需繼續灌注或固化的時間，設定好后，點擊開始即可繼續鑄樣，不會造成樣品報廢。
[0026](3)加壓泵:加壓泵是灌注、固化手動模塊。第一次使用儀器時，需要向驅替泵里面加液壓油，與驅替泵相連的有一盛油容器，打開驅替泵右邊的加壓閥，關閉驅替泵左邊的吸液閥，點解加壓泵模塊界面上的吸液，驅替泵開始吸液，直到到達進泵限位，停止吸液，在向巖樣容器里面加適量的液壓油，即可開始進行鑄樣工作。界面上有點動或連續按鈕，按一下“點動”，按兩下“連續”，點動時，加壓或吸液需要一直按著按鈕才能工作，連續時只需點擊一下加壓或吸液即可工作，此模塊同樣有壓力設定、溫度設定、泵速設定、工作時間等，不同的是在灌注和固化兩個階段，需要調節兩次溫度。
[0027](4)參數校正:參數有壓力回差值設定、壓力系數設定和實時壓力清零。在進入參數設定界面后點屏上的參數值可對壓力回差值和壓力系數進行設定，按確定鍵確定設定值，按取消退出設定。按清零按鈕可對實時壓力值清零。
[0028]壓力系數K計算方法:
[0029]K=K，xi
P測
[0030]其中，K為校正系數；K’為原校正系數；Ρ$為外部儀表測量的實際數值；ΡΜ為觸摸屏顯示數值。
[0031](5)程序升溫PID自整定控制:在參數設定界面上，點擊其左上角的空白處，可彈出PID參數調節界面，可調節P、1、D三個參數實現升溫控制。
[0032]取物性較差的伊川凹陷屯2井巖心樣品60塊，將其整形編號，依序裝入3支鑄體巖樣試管(每個巖樣試管最多能裝22塊樣品):
[0033]使用傳統鑄體儀，傳統鑄體儀每次只能抽真空一管，耗時最少2小時，鑄樣一管，灌注8小時，固化8小時，和階段溫度不同，每個階段溫度和壓力穩定一般各需要2小時，溫度和壓力不穩定不能離人，完成60塊樣品需要抽真空3次，灌注、固化總共需用時3天，期間大部分時間工作人員都得觀察溫度和壓力的變化，不能兼顧其他工作，達不到工作時間的合理統籌，鑄完結束后，取樣需要用鑷子夾巖樣試管，不方便同時也容易污染樣品臺，由于灌注時壓力較小(一般低于40MPa)，樣品孔隙度在2%時，有色液態膠基本就不能灌注進去；使用改進后的鑄體儀，雖然一次能夠鑄樣3管60塊次樣品，但是抽真空只能一次一管，需耗時一天工作時間，灌注階段溫度壓力穩定后，固化調節溫度時間到了晚上，需要工作人員加班熬夜觀察溫度和壓力穩定，不僅耗時，還不利于工作人員健康，并且工作壓力沒有改變，與傳統鑄體儀相比沒有太多改進。
[0034]使用本巖心高溫高壓鑄體儀，60塊3管樣品可同時抽真空，同時抽膠,之后把3管同時放入巖樣容器，把壓力、灌注時間、灌注溫度固化時間、固化溫度等各參數設定好后，只需在觸摸屏自動固化界面點擊開始按鈕，儀器即可開始正常工作，溫度壓力自動穩定，灌注、固化兩階段自動進行，儀器正常工作后，工作人員即可離開，進行別的工作，時間得到充分利用，并且60塊樣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，鑄完結束后，取樣只需用一鐵鉤即可同時取出三管樣品，此次試驗灌注和固化壓力設置在45MPa，孔隙度在1.8%左右的樣品有色液態膠基本能灌注進去，如果壓力設定更高，能注進的孔隙空間也就越小，能夠更好的評價物性差的儲層。
【權利要求】
1.一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于，包括驅替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統，該PLC控制系統包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機控制器和模擬量模塊，該模擬量模塊連接有壓力傳感器和溫控模塊，該溫控模塊連接有溫度傳感器，PLC控制器控制連接加熱圈和所述真空泵；所述壓力傳感器與驅替泵相連，該驅替泵由電機控制器控制的電機帶動，所述溫度傳感器與加熱圈設于所述巖樣容器周向外壁。
2.根據權利要求1所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述盛樣容器為三個盛樣試管。
3.根據權利要求2所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述盛樣試管通過卡固裝置固設于巖樣容器內部。
4.根據權利要求3所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述卡固裝置為能裝下三個盛樣試管的鐵簍，該鐵簍上部和中部對應設有用于卡固盛樣試管的卡件。
5.根據權利要求4所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:還設有用于取出盛樣試管的鐵鉤。
6.根據權利要求1所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述驅替泵連接有一盛油容器，驅替泵的右邊設有加壓閥，左邊設有吸液閥。
7.根據權利要求1所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述巖樣容器頂部設有放壓閥。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于:所述PLC控制器通過繼電器控制加熱圈和真空泵。
【文檔編號】G05B19/05GK203981692SQ201420307347
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】崔煒霞, 張川, 何廷鵬, 陳磊, 姜安, 嚴錫, 柯思, 劉寧書, 周建文, 程志偉 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司石油勘探開發研究院