一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统.pdf

本发明涉及一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：它包括聚合物交替注入实验装置和自动切换控制装置；聚合物交替注入实验装置中平流泵输出端并联连接三个中间容器的输入端，三个中间容器的输出端与岩心夹持器的输入端连接；岩心夹持器输出端底部设置有集液容器，岩心夹持器还连接围压泵。自动切换控制装置中的高压气动阀分别设置在每一中间容器的输入端和输出端，且各高压气动阀均与电磁阀组连接，电磁阀组的工作气源由空气压缩机提供。每一高压气动阀与中间容器的输出端之间分别设置有一压力传感器，岩心夹持器的输入端也设置有一压力传感器。各压力传感器检测的信号通过控制箱传输到计算机进行控制。本发明可以广泛应用于油田化学驱提高采收率相关实验中。

1.  一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：它包括聚合物交替注入实验装置和自动切换控制装置；
所述聚合物交替注入实验装置包括平流泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、岩心夹持器和恒温烘箱；所述自动切换控制装置包括六个高压气动阀、电磁阀组、空气压缩机、四个压力传感器、控制箱和计算机；
所述平流泵输出端经六通阀并联连接所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输入端，所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输出端经另一六通阀与所述岩心夹持器的输入端连接；所述第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器和岩心夹持器均设置在所述恒温烘箱内部；
第一高压气动阀、第二高压气动阀和第三高压气动阀分别设置在所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输入端，第四高压气动阀、第五高压气动阀和第六高压气动阀分别设置在所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输出端，且各所述高压气动阀均与所述电磁阀组连接，所述电磁阀组的工作气源由所述空气压缩机提供；第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别设置在所述第一高压气动阀、第二高压气动阀和第三高压气动阀与所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器之间，第四压力传感器设置在所述岩心夹持器的输入端；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器的信号通过所述控制箱传输到所述计算机，由所述计算机向所述控制箱发送控制信号对所述电磁阀组进行控制。

2.  如权利要求1所述的一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：所述岩心夹持器输出端底部设置有集液容器。

3.  如权利要求1所述的一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：所述岩心夹持器还连接有围压泵。

4.  如权利要求1所述的一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：所述高压气动阀和压力传感器也设置在所述恒温烘箱内部。

5.  如权利要求1所述的一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：所述计算机内设置有控制采集计算模块和压力采集模块。

6.  如权利要求1或2所述的一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：所述控制箱采用自动化电子电路控制箱。

一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统
技术领域
本发明属于油田化学驱领域，特别是关于一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统。
背景技术
聚合物驱作为油田开发中后期“稳油控水”的重要技术手段，越来越引起科研工作者的重视。油田聚合物驱开发实践表明，聚合物驱过程中会存在低渗透层动用程度低、部分聚合物驱区块注入困难、聚合物用量过大等实际问题。在技术上，影响了聚合物驱的波及效率，从而影响整个采收率的效果；而在经济上也因聚合物投入量过大，增加了药剂成本。解决这一问题的主要方法是通过对非均质油层注入不同粘度或浓度聚合物段塞的交替注入方式，使得高、低渗透层驱替剂流度差异减小，从而实现高、低渗透层聚合物段塞尽可能同步运移，进一步改善聚合物驱效果，提高聚合物驱效益。然而，目前针对聚合物驱交替注入的常用聚合物交替注入实验装置还存在很多问题：在进行物理模拟的过程中，因需要注入不同介质或者同一介质不同浓度的聚合物溶液，在交替注入不同中间容器中的驱替介质时，需要手动切换控制阀门，而手动切换势必造成数据波动，误差比较大。
如图1所示，常用聚合物交替注入实验装置中，平流泵1通过一六通阀并联连接三个中间容器2的输入端，三个中间容器2的输出端分别连接另一六通阀的一端口，另一六通阀的输出端口连接岩心夹持器3一端，岩心夹持器3另一端底部设置有集液容器4，且岩心夹持器3还连接有一围压泵5。岩心夹持器3与另一六通阀之间还设置有压力传感器6，压力传感器6连接有压力采集系统7，实时采集驱替过程中岩心的压力。其中，三个中间容器2、岩心夹持器3和压力传感器6都设置在恒温烘箱8内部。在交替注入不同中间容器中的驱替介质时，需要手动切换控制阀门，而手动切换势必造成数据波动，误差比较大。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种模拟聚合物溶液交替注入的自动控制系统，其特征在于：它包括聚合物交替注入实验装置和自动切换控制装置；所述聚合物交替注入实验装置包括平流泵、第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器、岩心夹持器和恒温烘箱；所述自动切换控制装置包括六个高压气动阀、电磁阀组、 空气压缩机、四个压力传感器、控制箱和计算机；所述平流泵输出端经六通阀并联连接所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输入端，所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输出端经另一六通阀与所述岩心夹持器的输入端连接；所述第一中间容器、第二中间容器、第三中间容器和岩心夹持器均设置在所述恒温烘箱内部；第一高压气动阀、第二高压气动阀和第三高压气动阀分别设置在所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输入端，第四高压气动阀、第五高压气动阀和第六高压气动阀分别设置在所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器的输出端，且各所述高压气动阀均与所述电磁阀组连接，所述电磁阀组的工作气源由所述空气压缩机提供；第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器分别设置在所述第一高压气动阀、第二高压气动阀和第三高压气动阀与所述第一中间容器、第二中间容器和第三中间容器之间，第四压力传感器设置在所述岩心夹持器的输入端；所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器的信号通过所述控制箱传输到所述计算机，由所述计算机向所述控制箱发送控制信号对所述电磁阀组进行控制。
所述岩心夹持器输出端底部设置有集液容器。
所述岩心夹持器还连接有围压泵。
所述高压气动阀和压力传感器也设置在所述恒温烘箱内部。
所述计算机内设置有控制采集计算模块和压力采集模块。
所述控制箱采用自动化电子电路控制箱。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置有自动切换控制装置，实现了驱替实验过程中，不同溶液的无间隙切换，保证了实验的连续性。2、本发明由于在每一中间容器的输入端和输出端设置高压气动阀，控制箱通过电磁阀组实现两中间容器高压气动阀的同时开启和关闭，保证了高压下溶剂的切换，很好地避免了压力的波动，减小实验误差。3、本发明由于通过电磁阀组统一控制高压气动阀的打开或关闭，减小了人工工作量，同时避免了人为失误。本发明可以广泛应用于油田化学驱提高采收率相关实验中。
附图说明
图1是常用聚合物交替注入实验装置
图2是本发明结构示意图
图3是分别采用本发明和常用聚合物交替注入实验装置进行实验的结果示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明包括聚合物交替注入实验装置9和自动切换控制装置10。其中，聚合物交替注入实验装置9与常用聚合物交替注入实验装置结构基本相同，包括平流泵90、第一中间容器91、第二中间容器92、第三中间容器93、岩心夹持器94、集液容器95、围压泵96和恒温烘箱97。自动切换控制装置10包括高压气动阀100～105、电磁阀组106、空气压缩机107、压力传感器108～111、控制箱112和计算机113。
平流泵90输出端通过六通阀并联连接第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93的输入端，第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93的输出端经另一六通阀与岩心夹持器94的输入端连接。岩心夹持器94输出端底部设置有集液容器95，且岩心夹持器94还连接有围压泵96。其中，第一中间容器91、第二中间容器92、第三中间容器93、岩心夹持器94和集液容器95均设置在恒温烘箱97内部。
高压气动阀100～102分别设置在第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93的输入端，高压气动阀103～105分别设置在第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93的输出端，且各高压气动阀100～105均与电磁阀组106连接，电磁阀组106的工作气源由空气压缩机107提供。压力传感器108～110分别设置在高压气动阀103～105与第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93之间，压力传感器111设置在岩心夹持器94的输入端。压力传感器108～111采集的压力信号通过控制箱112传输到计算机113，由计算机113向控制箱112发送控制信号对电磁阀组106进行控制。其中，高压气动阀100～105和压力传感器108～111也设置在恒温烘箱97内部。
上述实施例中，计算机113内设置有控制采集计算模块和压力采集模块。
上述各实施例中，控制箱112采用自动化电子电路控制箱。
本发明可以实现在聚合物驱替实验过程中，不同溶液的无间隙自动切换，下面以某目标油田的油藏条件为例，对本发明的工作原理做详细介绍。该目标油田的油藏条件为：油藏温度57℃，矿化度1700mg/L，实验用岩心为三层非均质方岩心，岩心参数如下表所示(如表1所示)。分别采用常用聚合物交替注入实验装置和本发明共同进行实验，且1#岩心应用在常用聚合物交替注入实验装置上，2#岩心应用在本发明上。
表1 岩心参数及采收率结果

根据上述油藏条件，设定注聚速度为0.5mL/min，聚合物注入浓度为1500mg/L和900mg/L的聚合物溶液，具体步骤为：
1)在温度45℃、模拟水及搅拌器转速400rpm条件下，配制浓度为5000mg/L的聚合物母液，并分别稀释成浓度为900mg/L和1500mg/L的目标液。
2)将上述稀释好的目标液，在注入速度为20mL/min条件下，分别通过饱和好模拟水的岩心进行剪切，注入10PV后，进行取样，得到剪切后的目标液备用。
3)用孔径为0.45μm滤膜对模拟水进行过滤，用孔径25μm的不锈钢网对步骤2)中经岩心剪切后的两种目标液过滤，然后将过滤后的模拟水和目标液分别装入三个中间容器内，本实施例中分别将模拟水、1500mg/L的目标液和900mg/L的目标液依次装入第一中间容器91、第二中间容器92和第三中间容器93中。
4)启动围压泵96在岩心夹持器94内加环压，根据具体实验要求保持围压比注入端压力高1.5～2MPa，并将恒温烘箱97预热到实验温度，即57℃。
5)饱和水：将岩心抽真空后，以1.0mL/min的注水速度对其饱和模拟水，至压力稳定时停止注水，计算此时的水相渗透率。
6)饱和油：以0.5mL/min的注入速度对步骤5)中饱和好模拟水的岩心进行饱和油，直到出口端不出水时停止注油，收集尾端油水样，饱和好以后老化72h，得到模拟地层条件的岩心。
7)完成上述各项准备工作后，将步骤6)中得到的模拟地层条件的岩心放入岩心夹持器94中，进行聚合物驱替实验。
8)首先在计算机113中通过控制采集计算模块分别设定压力传感器108～110的注入压力设定值，并由压力采集模块对各压力传感器108～109采集的压力信号进行处理，当注入压力达到设定值时，由计算机113通过控制箱112控制电磁阀组106自动打开或关闭相关高压气动阀，实现不同溶剂的自动切换。本实施例中，压力传感器108、109、110的设定值为0.045MPa。
9)水驱油：计算机113通过控制箱112控制电磁阀组106打开第一中间容器91输入端和输出端的高压气动阀100、103，调节平流泵90以1.0mL/min的注入速度对步骤6)中得到的岩心进行水驱，并采用集液容器95在岩心夹持器94输出端收集液体，并分别记录产液量、出水量、出油量，计算含水率，直到压力传感器108检测到注入压力达到设定值时，停止水驱。此时，计算机通过控制箱控制电磁阀组同时关闭第一中间容器91输入端和输出端的高压气动阀100、103，并同时打开第二中间容器92输入端和输出端的高压气动阀101、104，实现高压下不同溶剂的切换。
10)聚合物驱油：调节平流泵90以0.5mL/min的注入速度对水驱后的岩心进行注 聚，当压力传感器109检测到注入压力达到设定值0.045MPa时，计算机113通过控制箱112控制电磁阀组106同时关闭第二中间容器92输入端和输出端的高压气动阀101、104，并同时打开第三中间容器93输入端和输出端的高压气动阀102、105，实现高压下的溶剂的切换。同理，当压力传感器810测量得到的压力达到0.045MPa时，由计算机控制自动切换到第二中间容器92，直到达到设定的轮次后停止切换。分别记录产液量、出水量和出油量，并计算聚合物驱出原油总量，计算采收率。
11)后续水驱：以1.0ml/min的流速注入模拟水进行后续水驱，每5min换一次集液容器95，并分别记录产液量、出水量、出油量，计算含水率，直到连续3次瞬时含水率为95％左右时停止注水，并计算后续水驱的采收率。
12)在上述整个驱替实验过程中，岩心传感器111实时检测岩心的压力情况，并发送到计算机113，计算机113对包括流量和压力传感器108～111测量得到的压力等全部的实验参数进行存储。
如图3所示，为采用常用聚合物交替注入实验装置和本发明进行实验的压力结果图(采收率见表1)。由图中可清楚看到，常用交替注入实验装置记录的压力数据波动很大，而本发明却能很好地避免压力的波动，减小实验误差，同时可减小人工工作量，避免人为失误。而且，本发明的自动控制装置10可以有效避免压力的波动，采收率测定值比常用聚合物交替注入实验装置测定结果稍高一些。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。