CN114458285B - 一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置及其使用方法，在管线固定架的U型结构中部设置有干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，干燥瓶进口管的出口端与进口软管的入口端相连通，干燥瓶出口管的出口端伸入缓冲气室的入口端内，缓冲气室的出口端分别设置有微压传感器引压管和气体计量泵进口管，通过微压传感器引压管将缓冲气室与微压传感器相连，通过气体计量泵进口管将缓冲气室与气体计量泵相连。该装置由微压传感器感受岩心夹持器出口气体微小压力，经信号放大处理从而驱动计量泵，压力增则气泵抽，抽吸则压力降，停止泵，微压传感器与计量泵之间形成稳定的闭环控制，实现高精度计量，计量分辨率可达0.1ml。

Description

一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及油田流体实验技术领域，更具体地说涉及一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置及其使用方法。

背景技术

致密砂岩气相渗实验获得的气水相对渗透率曲线可以定量评价产水气井开采效果，实现了对产水气井产能,产量,最终累计采气量和采收率的定量评价的有效手段，在实际开展致密砂岩岩心气水相渗实验时，首先所计量的液体非常少，加上部分液体粘到玻璃管，给计量带来了系统误差，所以市场上各种现有计量装置都难以胜任；有人想到用干燥剂吸附水分，然后用天平称量的的方法，但是实际操作过程中发现天平称量干燥瓶无法在线，有管线牵连称量不准，只能人为定期卸下置于天平上称量，然后再装回系统中继续运行，反复多次拆卸，在线、离线操作，这样无形中增加大量工作量，同时带来计量误差。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，针对非常规低渗岩心气水相渗、各种气液驱替的液相的量非常少，连溅粘到玻璃管上的少量液滴甚至连气体所含微量水分所带来的计量误差都不允许的问题，提供了一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置及其使用方法，该装置增加高精度气体计量，配置高精度微压传感器，由微压传感器感受岩心夹持器出口气体微小压力，经信号放大处理从而驱动计量泵，压力增则气泵抽，抽吸则压力降，停止泵，微压传感器与计量泵之间形成稳定的闭环控制，实现高精度计量。计量分辨率可达0.1ml。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置，包括底板、天平、微压传感器、气体计量泵和数据采集系统，

所述天平设置在所述底板的上表面，在所述天平两侧的所述底板上分别固定有左立柱和右立柱，所述左立柱的首端和所述右立柱的首端通过横梁相连，所述气体计量泵安装在所述横梁上，在所述横梁下方的所述左立柱和所述右立柱之间设置有管线固定架，所述管线固定架采用U型结构，在所述管线固定架的U型结构中部设置有干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，所述干燥瓶进口管和所述干燥瓶出口管的正下方设置有干燥瓶，在所述干燥瓶上开设有通孔，所述干燥瓶进口管的入口端和所述干燥瓶出口管的入口端分别与所述通孔相对设置，所述干燥瓶进口管的出口端与所述进口软管的入口端相连通，所述干燥瓶出口管的出口端伸入缓冲气室的入口端内，所述缓冲气室的出口端分别设置有微压传感器引压管和气体计量泵进口管，通过微压传感器引压管将缓冲气室与微压传感器相连，通过气体计量泵进口管将缓冲气室与气体计量泵相连，所述天平、所述微压传感器和所述气体计量泵的采集数据输出端分别与所述数据采集系统的数据采集输入端相连。

在所述右立柱的中部还安装有Y轴机械臂，Y轴机械臂能够沿着垂直方向移动，在所述Y轴机械臂滑动安装有X轴机械臂，X轴机械臂能够沿着水平方向移动，在所述X轴机械臂的活动端安装有机械手，机械手用于抓取干燥瓶，以实现抓取干燥瓶向上插入干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，或者是下拽脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，置于天平上的目的。

在所述管线固定架上设置有第一夹管阀和第二夹管阀，所述第一夹管阀安装在所述管线固定架的U型结构中部，用于将干燥瓶进口管和干燥瓶出口管在管线固定架上的位置进行固定，所述第二夹管阀用于固定进口软管在管线固定架上的位置。

在所述干燥瓶的通孔上分别设置有进口自封压帽和出口自封压帽，在所述进口自封压帽和所述出口自封压帽上开设有中心孔，所述进口自封压帽的中心孔与所述干燥瓶进口管相对设置，所述出口自封压帽的中心孔与所述干燥瓶出口管相对设置。

在所述缓冲气室的入口端设置有气室下塞，所述干燥瓶出口管的出口端贯穿所述气室下塞伸入所述缓冲气室内，在所述缓冲气室的出口端设置有气室上塞，所述微压传感器引压管和所述气体计量泵进口管均插接在所述气室上塞上。

一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置的使用方法，按照下述步骤进行：

步骤1，实验开始前，在干燥瓶内充好干燥剂，并将其装于自动计量装置上，即干燥瓶的进口自封压帽和出口自封压帽分别对准干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，然后，上提干燥瓶直到干燥瓶进口管和干燥瓶出口管分别插进进口自封压帽和出口自封压帽的中心孔即可，此为机械手的定位参考起点；

步骤2，实验开始时，机械手抓取干燥瓶下拽脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放到天平的称量盘上称量初重，并由数据采集系统采集并记录初重数值，然后，再由机械手抓取干燥瓶接入干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，进入在线运行状态，等待规定时间间隔，机械手再次抓取干燥瓶下拽以脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放在天平上称量，并由数据采集系统采集数据并记录，如此周而复始，直到实验过程结束；

步骤3，整个实验过程中，岩心夹持器出口气体流量也要计量，计量过程如下：当干燥瓶与干燥瓶进口管和干燥瓶出口管相连通时，第二夹管阀打开，气体通过进口软管、干燥瓶进口管、进口自封压帽进入干燥瓶内，干燥瓶内部的干燥剂吸收出口气体中的水分，干燥后的气体经出口自封压帽、干燥瓶出口管进入缓冲气室，经由气室上塞、微压传感器引压管和气体计量泵进口管，分别引向微压传感器和气体计量泵，气体进入干燥瓶、缓冲气室，微压传感器感受到压力信号，经放大处理传给数据采集系统，数据采集系统发出指令启动气体计量泵，抽则压力降，压力降则停，微压传感器与数据采集系统、气体计量泵形成稳定闭环控制系统，能够精准地控制气压稳定，气体计量泵为数据采集系统发出精确脉冲进行控制，抽吸即计量。

为防止干燥瓶在离线称量阶段，岩心出口气水仍在进气，进而导致气或者水的损失而漏计量，在干燥瓶脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口时，第一夹管阀将进口软管闸断，在线运行时放开。

在线运行：岩心夹持器出口含水气体经进口软管接入计量装置，计量装置工作根据干燥瓶接入干燥瓶进口管和干燥瓶出口，离线称量：干燥瓶脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口并放在天平上称量。实际实验过程中，需要得到整个实验各阶段产气量、产水量数据，需要不断定时进行在线运行、离线称量两种状态来回更替。

本发明的有益效果为：该系统增加高精度气体计量，配置高精度微压传感器，由微压传感器感受岩心夹持器出口气体微小压力，经信号放大处理从而驱动计量泵，压力增则气泵抽，抽吸则压力降，停止泵，微压传感器与计量泵之间形成稳定的闭环控制，实现高精度计量。计量分辨率可达0.1ml。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的正视结构示意图；

图3是本发明的侧视结构示意图；

图中：1为底板，2为天平，3为干燥瓶，4为机械手，5为出口自封压帽，6为进口自封压帽，7为左立柱，8为第一夹管阀，9为进口软管，10为第二夹管阀，11为气室下塞，12为缓冲气室，13为气室上塞，14为微压传感器，15为微压传感器引压管，16为气体计量泵进口管，17为干燥瓶进口管，18为干燥瓶出口管，19为气体计量泵，20为横梁，21为右立柱，22为管线固定架，23为Y轴机械臂，24为X轴机械臂，25为数据采集系统。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置，包括底板1、天平2、微压传感器14、气体计量泵19和数据采集系统25，

天平2设置在底板1的上表面，在天平2两侧的底板1上分别固定有左立柱7和右立柱21，左立柱7的首端和右立柱21的首端通过横梁20相连，气体计量泵19安装在横梁20上，在横梁20下方的左立柱7和右立柱21之间设置有管线固定架22，管线固定架22采用U型结构，在管线固定架22的U型结构中部设置有干燥瓶进口管17和干燥瓶出口管18，干燥瓶进口管17和干燥瓶出口管18的正下方设置有干燥瓶3，在干燥瓶3上开设有通孔，干燥瓶进口管17的入口端和干燥瓶出口管18的入口端分别与通孔相对设置，干燥瓶进口管17的出口端与进口软管9的入口端相连通，干燥瓶出口管18的出口端伸入缓冲气室12的入口端内，缓冲气室12的出口端分别设置有微压传感器引压管15和气体计量泵进口管16，通过微压传感器引压管15将缓冲气室12与微压传感器14相连，通过气体计量泵进口管16将缓冲气室12与气体计量泵19相连，天平2、微压传感器14和气体计量泵19的采集数据输出端分别与数据采集系统25的数据采集输入端相连。

实施例二

在实施例一的基础上，在右立柱21的中部还安装有Y轴机械臂23，Y轴机械臂23能够沿着垂直方向移动，在Y轴机械臂23滑动安装有X轴机械臂24，X轴机械臂24能够沿着水平方向移动，在X轴机械臂24的活动端安装有机械手4，机械手4用于抓取干燥瓶3，以实现抓取干燥瓶3向上插入干燥瓶进口管17和干燥瓶出口管18，或者是下拽脱离干燥瓶进口管17和干燥瓶出口管18，置于天平上的目的。

在管线固定架22上设置有第一夹管阀8和第二夹管阀10，第一夹管阀8安装在管线固定架22的U型结构中部，用于将干燥瓶进口管17和干燥瓶出口管18在管线固定架22上的位置进行固定，第二夹管阀10用于固定进口软管9在管线固定架22上的位置。

实施例三

在实施例二的基础上，在干燥瓶3的通孔上分别设置有进口自封压帽6和出口自封压帽5，在进口自封压帽6和出口自封压帽5上开设有中心孔，进口自封压帽6的中心孔与干燥瓶进口管17相对设置，出口自封压帽5的中心孔与干燥瓶出口管18相对设置。

在缓冲气室12的入口端设置有气室下塞11，干燥瓶出口管18的出口端贯穿气室下塞11伸入缓冲气室12内，在缓冲气室12的出口端设置有气室上塞13，微压传感器引压管15和气体计量泵进口管16均插接在气室上塞13上。

实施例四

一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置的使用方法，按照下述步骤进行：

步骤1，实验开始前，在干燥瓶内充好干燥剂，并将其装于自动计量装置上，即干燥瓶的进口自封压帽和出口自封压帽分别对准干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，然后，上提干燥瓶直到干燥瓶进口管和干燥瓶出口管分别插进进口自封压帽和出口自封压帽的中心孔即可，此为机械手的定位参考起点；

步骤2，实验开始时，机械手抓取干燥瓶下拽脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放到天平的称量盘上称量初重，并由数据采集系统采集并记录初重数值，然后，再由机械手抓取干燥瓶接入干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，进入在线运行状态，等待规定时间间隔，机械手再次抓取干燥瓶下拽以脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放在天平上称量，并由数据采集系统采集数据并记录，如此周而复始，直到实验过程结束；

步骤3，整个实验过程中，岩心夹持器出口气体流量也要计量，计量过程如下：当干燥瓶与干燥瓶进口管和干燥瓶出口管相连通时，第二夹管阀打开，气体通过进口软管、干燥瓶进口管、进口自封压帽进入干燥瓶内，干燥瓶内部的干燥剂吸收出口气体中的水分，干燥后的气体经出口自封压帽、干燥瓶出口管进入缓冲气室，经由气室上塞、微压传感器引压管和气体计量泵进口管，分别引向微压传感器和气体计量泵，气体进入干燥瓶、缓冲气室，微压传感器感受到压力信号，经放大处理传给数据采集系统，数据采集系统发出指令启动气体计量泵，抽则压力降，压力降则停，微压传感器与数据采集系统、气体计量泵形成稳定闭环控制系统，能够精准地控制气压稳定，气体计量泵为数据采集系统发出精确脉冲进行控制，抽吸即计量。

为防止干燥瓶在离线称量阶段，岩心出口气水仍在进气，进而导致气或者水的损失而漏计量，在干燥瓶脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口时，第一夹管阀将进口软管闸断，在线运行时放开。

在线运行：岩心夹持器出口含水气体经进口软管接入计量装置，计量装置工作根据干燥瓶接入干燥瓶进口管和干燥瓶出口，离线称量：干燥瓶脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口并放在天平上称量。实际实验过程中，需要得到整个实验各阶段产气量、产水量数据，需要不断定时进行在线运行、离线称量两种状态来回更替。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置，其特征在于：包括底板、天平、微压传感器、气体计量泵和数据采集系统，

所述天平设置在所述底板的上表面，在所述天平两侧的所述底板上分别固定有左立柱和右立柱，所述左立柱的首端和所述右立柱的首端通过横梁相连，所述气体计量泵安装在所述横梁上，在所述横梁下方的所述左立柱和所述右立柱之间设置有管线固定架，所述管线固定架采用U型结构，在所述管线固定架的U型结构中部设置有干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，所述干燥瓶进口管和所述干燥瓶出口管的正下方设置有干燥瓶，在所述干燥瓶上开设有通孔，所述干燥瓶进口管的入口端和所述干燥瓶出口管的入口端分别与所述通孔相对设置，所述干燥瓶进口管的出口端与进口软管的入口端相连通，所述干燥瓶出口管的出口端伸入缓冲气室的入口端内，所述缓冲气室的出口端分别设置有微压传感器引压管和气体计量泵进口管，通过微压传感器引压管将缓冲气室与微压传感器相连，通过气体计量泵进口管将缓冲气室与气体计量泵相连，所述天平、所述微压传感器和所述气体计量泵的采集数据输出端分别与所述数据采集系统的数据采集输入端相连；

在所述右立柱的中部还安装有Y轴机械臂，Y轴机械臂能够沿着垂直方向移动，在所述Y轴机械臂滑动安装有X轴机械臂，X轴机械臂能够沿着水平方向移动，在所述X轴机械臂的活动端安装有机械手，机械手用于抓取干燥瓶，以实现抓取干燥瓶向上插入干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，或者是下拽脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，置于天平上的目的；

在所述管线固定架上设置有第一夹管阀和第二夹管阀，所述第一夹管阀安装在所述管线固定架的U型结构中部，用于将干燥瓶进口管和干燥瓶出口管在管线固定架上的位置进行固定，所述第二夹管阀用于固定进口软管在管线固定架上的位置；

在所述干燥瓶的通孔上分别设置有进口自封压帽和出口自封压帽，在所述进口自封压帽和所述出口自封压帽上开设有中心孔，所述进口自封压帽的中心孔与所述干燥瓶进口管相对设置，所述出口自封压帽的中心孔与所述干燥瓶出口管相对设置；

在所述缓冲气室的入口端设置有气室下塞，所述干燥瓶出口管的出口端贯穿所述气室下塞伸入所述缓冲气室内，在所述缓冲气室的出口端设置有气室上塞，所述微压传感器引压管和所述气体计量泵进口管均插接在所述气室上塞上。

2.一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置的使用方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的致密砂岩相渗实验流体自动计量装置并按照下述步骤进行：

步骤1，实验开始前，在干燥瓶内充好干燥剂，并将其装于自动计量装置上，即干燥瓶的进口自封压帽和出口自封压帽分别对准干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，然后，上提干燥瓶直到干燥瓶进口管和干燥瓶出口管分别插进进口自封压帽和出口自封压帽的中心孔即可，此为机械手的定位参考起点；

步骤2，实验开始时，机械手抓取干燥瓶下拽脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放到天平的称量盘上称量初重，并由数据采集系统采集并记录初重数值，然后，再由机械手抓取干燥瓶接入干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，进入在线运行状态，等待规定时间间隔，机械手再次抓取干燥瓶下拽以脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口管，并将其放在天平上称量，并由数据采集系统采集数据并记录，如此周而复始，直到实验过程结束；

步骤3，整个实验过程中，岩心夹持器出口气体流量也要计量，计量过程如下：当干燥瓶与干燥瓶进口管和干燥瓶出口管相连通时，第二夹管阀打开，气体通过进口软管、干燥瓶进口管、进口自封压帽进入干燥瓶内，干燥瓶内部的干燥剂吸收出口气体中的水分，干燥后的气体经出口自封压帽、干燥瓶出口管进入缓冲气室，经由气室上塞、微压传感器引压管和气体计量泵进口管，分别引向微压传感器和气体计量泵，气体进入干燥瓶、缓冲气室，微压传感器感受到压力信号，经放大处理传给数据采集系统，数据采集系统发出指令启动气体计量泵，抽则压力降，压力降则停，微压传感器与数据采集系统、气体计量泵形成稳定闭环控制系统，能够精准地控制气压稳定，气体计量泵为数据采集系统发出精确脉冲进行控制，抽吸即计量。

3.根据权利要求2所述的一种致密砂岩相渗实验流体自动计量装置的使用方法，其特征在于：在干燥瓶脱离干燥瓶进口管和干燥瓶出口时，第一夹管阀将进口软管闸断。