一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法制造方法及图纸

一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法，该装置包括液压缸、伺服电动机、PLC控制器、水箱。水箱通过进水管与液压缸连通，所述进水管上设有进水阀；液压缸上端通过出水管与岩心连通，所述出水管上设有压力传感器、压力表、出水阀；液压缸下端通过排空管与液压缸连通，所述排空管上设有空气阀；所述进水阀、压力传感器、出水阀、空气阀均连接PLC控制器；PLC控制器连接伺服电动机，伺服电动机通过减速齿轮副连接液压缸的活塞杆，用于带动活塞上下运动。本发明专利技术能够任意设定试验压力值，自动识别不同岩心样品的特性。采用优化的控制策略实现快速升压、保压、跟踪压力值，超调量小或不超调。

【技术实现步骤摘要】
一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法
本专利技术涉及岩心渗透率试验
，特别是一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法。
技术介绍
岩心渗透率对油田产油量及生产方式、产油措施影响巨大，准确测量岩心渗透率及岩心渗透率随压力变化的情况，有助于采用相应生产措施提高石油产量，因此研究意义重大。目前，岩心渗透率测试仪只能测试一种围压下岩心的渗透率，石油工业利用达西原理测试岩心渗透率就是采用的定压法。该类测试仪器一般功能较为单一，仅仅能够测试固定压力下岩心渗透率，而且只能完成一种介质的渗透性的测定，无法根据试验对象介质特性进行自适应测试。目前没有测试岩心渗透率随压力变化的试验装置，因而无法研究流体压力变化对岩心渗透率的影响，无法进行压力不断变化下岩心特性技术分析。
技术实现思路
本专利技术提供一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法，能够任意设定试验压力值，自动识别不同岩心样品的特性。采用优化的控制策略实现快速升压、保压、跟踪压力值，超调量小或不超调。本专利技术采取的技术方案为：一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，该装置包括：液压缸、伺服电动机、PLC控制器、水箱；水箱通过进水管与液压缸连通，所述进水管上设有进水阀；液压缸上端通过出水管与岩心连通，所述出水管上设有压力传感器、压力表、出水阀；液压缸下端通过排空管与液压缸连通，所述排空管上设有空气阀；所述进水阀、压力传感器、出水阀、空气阀均连接PLC控制器；>PLC控制器连接伺服电动机，伺服电动机通过减速齿轮副连接液压缸的活塞杆，用于带动活塞上下运动。所述PLC控制器连接触摸屏，触摸屏用于设置恒压值、启停命令，或者显示压力曲线、压差曲线。所述PLC控制器连接上位机，上位机用于设置恒压值、压差值、启停命令，显示和记录压力曲线、压差曲线；上位机与Internet网连接，实现设备互联和远程监控功能。所述PLC控制器通过驱动器连接伺服电动机。一种测量岩心渗透率随压力变化的试验方法，包括以下步骤：步骤一：打开进水阀、空气阀，关闭出水阀；步骤二：PLC控制器发出指令给驱动器驱动器，驱动器驱动伺服电动机输出轴旋转，减速齿轮副带动活塞向上运动到液压缸最上端，排除水汽，构成排空阶段；步骤三：PLC控制器发出指令，减速齿轮副带动活塞首选向下运动到液压缸最下端，然后活塞上升运动到液压缸1的1/3位置，关闭进水阀、打开出水阀；步骤四：根据恒压模式或者跟踪压力模式，设定恒压压力值或者压差值，推动活塞向上运动，首先建立压力，然后快速达到恒压压力值，构成建压阶段；步骤五：达到恒压压力值后，由于岩心的渗透，压力减小，根据压力传感器的检测值，活塞略微向上运动，补偿压力损失，保持恒压压力值不变，构成保压阶段；步骤六：上位机设置压差值，PLC控制器控制活活塞上、下运动，保持压力值跟随压差值变化，构成压力跟踪阶段。本专利技术一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置及试验方法，技术效果如下：1）本专利技术可以在最大压力范围内任意设定试验压力，快速建压、升压、稳压；在试验进行中也可以随时改变设定的试验压力，充分满足岩心渗透率试验随压力变化的测试要求。2）本专利技术方法包括压力跟踪模式，可以跟踪上位机事先设定的压力变化曲线，该压力变化曲线能够真实模拟生产实际。在此条件下，测试出来的岩心渗透率数据能够更加真实反映生产实际情况，为实际生产提供理论指导。3）本专利技术针对不同岩心材料、不同岩心渗透率特性，能够自适应识别岩心特性，采用合适的PID控制参数，确保升压迅速，不超调或超调量小，满足控制性能指标要求。附图说明图1为本专利技术试验装置的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，该装置包括：液压缸1、伺服电动机4、PLC控制器6、水箱12；水箱12通过进水管与液压缸1连通，所述进水管上设有进水阀9；液压缸1上端通过出水管与岩心15连通，所述出水管上设有压力传感器13、压力表14、出水阀10；液压缸1下端通过排空管与液压缸1连通，所述排空管上设有空气阀11；所述进水阀9、压力传感器13、出水阀10、空气阀11均连接PLC控制器6；PLC控制器6连接伺服电动机4，伺服电动机4通过减速齿轮副3连接液压缸1的活塞杆，用于带动活塞2上下运动。所述PLC控制器6连接触摸屏7，触摸屏7用于设置恒压值、启停命令，或者显示压力曲线、压差曲线。所述PLC控制器6连接上位机8，上位机8用于设置恒压值、压差值、启停命令，显示和记录压力曲线、压差曲线；上位机8与Internet网连接，实现设备互联和远程监控功能。所述PLC控制器6通过驱动器5连接伺服电动机4。液压缸1为带接近开关的液压缸YGD-100，压力等级70MPa，行程200mm。伺服电动机4为松下交流伺服电动机MSMF022L1A1。PLC控制器6为西门子S7-1200PLC，CPU1214C。进水阀9为亚德客电磁阀二位五通24V。压力传感器13为4-20mA数显高精度压力变送器，量程范围70MPa。压力表14为不锈钢压力表，量程范围70MPa。出水阀10为亚德客电磁阀二位五通24V。空气阀11为亚德客电磁阀二位五通24V。驱动器5为松下交流伺服电动机驱动器MADLN15SE。上位机8为研华工控机IPC-510610l。液压缸1上端通过出水管与岩心15连通。测试渗透率的岩心样本为圆柱体，采用专用夹持器密封，一头为进水管，另一头为出水管，管径5mm。一种测量岩心渗透率随压力变化的试验方法，包括以下步骤：步骤1、排空阶段：由于液压缸1上端与岩心15连通，可能有水汽混合，PLC控制器6发出控制命令，活塞2运动到液压缸最上端可以排除水汽，此时由PLC控制器6控制打开进水阀9和空气阀11，关闭出水阀10；步骤2、准备阶段：此过程要求打开进水阀9，PLC控制器6发出控制命令活塞2向下运动时，液压缸1吸入液体水，然后往上运动1/3液压缸行程距离，有助排除水汽，仅仅保留液体水。步骤3、建压阶段：此时要求关闭进水阀9，打开出水阀10，岩心15与液压缸1连通，此时压力传感器13的压力值几乎为零，需要快速升压。由于岩心15与液压缸1接通，可能存在水汽混合，活塞2需要最大速度运动才能快速升压，称为启压；启压后，活塞2不能以最大速度运动，需要选择适当的速度建立压力，活塞2运动速度过快，容易产生大的超调，损坏岩心15；活塞2运动速度过慢，建压过程很长，不满足试验指标要求；启动压力为0.5MPa时，转入岩心特性识别及控制策略优化阶段，此阶段持续时间3~5秒；本专利技术装置的试验对象岩心15特性多种多样，有的渗透率大，有的渗透率很小。岩心特性识别实质就是P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，其特征在于该装置包括：/n液压缸（1）、伺服电动机（4）、PLC控制器（6）、水箱（12）；/n水箱（12）通过进水管与液压缸（1）连通，所述进水管上设有进水阀（9）；/n液压缸（1）上端通过出水管与岩心（15）连通，所述出水管上设有压力传感器（13）、压力表（14）、出水阀（10）；/n液压缸（1）下端通过排空管与液压缸（1）连通，所述排空管上设有空气阀（11）；/n所述进水阀（9）、压力传感器（13）、出水阀（10）、空气阀（11）均连接PLC控制器（6）；/nPLC控制器（6）连接伺服电动机（4），伺服电动机（4）通过减速齿轮副（3）连接液压缸（1）的活塞杆，用于带动活塞（2）上下运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，其特征在于该装置包括：
液压缸（1）、伺服电动机（4）、PLC控制器（6）、水箱（12）；
水箱（12）通过进水管与液压缸（1）连通，所述进水管上设有进水阀（9）；
液压缸（1）上端通过出水管与岩心（15）连通，所述出水管上设有压力传感器（13）、压力表（14）、出水阀（10）；
液压缸（1）下端通过排空管与液压缸（1）连通，所述排空管上设有空气阀（11）；
所述进水阀（9）、压力传感器（13）、出水阀（10）、空气阀（11）均连接PLC控制器（6）；
PLC控制器（6）连接伺服电动机（4），伺服电动机（4）通过减速齿轮副（3）连接液压缸（1）的活塞杆，用于带动活塞（2）上下运动。


2.根据权利要求1所述一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，其特征在于：所述PLC控制器（6）连接触摸屏（7），触摸屏（7）用于设置恒压值、启停命令，或者显示压力曲线、压差曲线。


3.根据权利要求1所述一种测量岩心渗透率随压力变化的试验装置，其特征在于：所述PLC控制器（6）连接上位机（8），上位机（8）用于设置恒压值、压差值、启停命令，显示和记录压力曲线、压差曲线；上位机（8）与Internet网连接，实现设备互联和远程监控功能。

【专利技术属性】
技术研发人员：施保华，吴正平，张举世，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42