El probador de flujo del núcleo es el equipo central utilizado en la exploración y desarrollo de petróleo para simular las condiciones de formación y analizar la permeabilidad de la roca y las características del flujo de fluidos. su principio de funcionamiento se basa en la Ley de darcy. a través del control preciso de la presión, la temperatura y los parámetros de fluido, Se realiza la prueba dinámica de las muestras del núcleo. El siguiente análisis se realiza desde los dos aspectos del principio de funcionamiento y el diseño de los componentes clave:
I. principio de funcionamiento: aplicación de ingeniería de la Ley de Darcy
El probador de flujo del núcleo analiza cuantitativamente la permeabilidad de la roca y las características del flujo de fluidos simulando la presión de formación, la temperatura y el Estado del flujo de fluidos. Su principio central es la Ley de darcy: la velocidad de flujo del fluido en un medio poroso es directamente proporcional al gradiente de presión y inversamente proporcional a la viscosidad del fluido. En el ensayo, los fluidos (como el aceite, el agua o los agentes de expulsión química) se inyectan en el soporte del núcleo a presión o flujo constante, y se calculan los indicadores de permeabilidad absoluta, permeabilidad relativa y sensibilidad del depósito midiendo la diferencia de presión entre la entrada y salida del núcleo, el flujo del fluido y los parámetros de tiempo, combinados con el tamaño geométrico del núcleo (longitud, diámetro) y la permeabilidad. Por ejemplo, en el experimento de determinación de permeabilidad, el sistema recoge datos de diferencia de presión y flujo en tiempo real a través de sensores de presión de alta precisión y balanza electrónica, y genera una curva de permeabilidad a través del procesamiento de software, con un error controlado dentro de ± 3%.
2. diseño de componentes clave: coordinación modular y de alta precisión
Sistema de inyección
Consta de una bomba de flujo plano, un recipiente intermedio y una pieza de válvula de tubería, que se encarga de inyectar el líquido con precisión en el núcleo con un flujo de 0,01 a 10 ml / min. La bomba de flujo plano utiliza un mecanismo de Biela de manivela de engranaje no circular para garantizar la estabilidad del flujo (precisión de repetición de ± 1%), y el recipiente intermedio adopta una estructura de pistón, el material es de acero inoxidable 316l, resistente a la presión hasta 40 mpa, que puede circular para suministrar líquido y evitar la contaminación cruzada.
Sistema de simulación
Soporte del núcleo: adopta una estructura de sellado final, el material es una aleación resistente a la corrosión hc276, que puede soportar una presión de anillo de 50 MPA y una alta temperatura de 180 ℃, lo que garantiza que el núcleo esté sellado y estable durante el proceso de prueba.
Incubadora: a través de la tecnología de control de temperatura de ajuste eip, se logra un campo de temperatura uniforme de 200 ° C ± 1 ° c. el tanque interior utiliza un ventilador de flujo axial silencioso para circular aire caliente, y la uniformidad de la temperatura es mejor que ± 0,5 ° c.
Bomba de presión de anillo y sistema de presión de retorno: la bomba de presión de anillo Aplica presión de anillo a través de la válvula de presión de retorno de carga superior para simular la presión de confinamiento de la formación; El sistema de contrapresión está equipado con un recipiente amortiguador de 600ml, que puede soportar la contrapresión de 20mpa para evitar la evaporación o el flujo inverso del líquido.
Sistema de medición
Medición de presión: se utiliza un transmisor de presión con precisión f.s del 0,1%, el rango cubre de 0 a 40 mpa, y los datos se transmiten a la computadora en tiempo real a través de la interfaz rs232.
Medición del flujo: combinar la balanza electrónica (precisión 0.01g) con el método de presión diferencial para calcular el flujo de líquido mediante el método de pesaje o utilizar el cambio de presión diferencial del tubo de medición para calcular la cantidad de líquido de expulsión.
Medición de temperatura: se utiliza una sonda de medición de temperatura Pt100 y se coopera con el controlador de temperatura xmt - 7512zx - rz para lograr el control de circuito cerrado de la temperatura.
Sistema de adquisición y procesamiento de datos
Consta de una tarjeta de adquisición de datos moxac168h / pci, un ordenador industrial y un software especial, que puede recopilar simultáneamente parámetros como presión, temperatura y flujo, y generar automáticamente informes de datos originales, curvas de análisis y archivos de base de datos. El software admite el cálculo de la Ley de darcy, el ajuste de la curva de permeabilidad y la evaluación de la sensibilidad del embalse (como el cálculo de la sensibilidad a la velocidad, la sensibilidad al agua y el índice de sensibilidad al ácido), y la interfaz de operación admite el diálogo hombre - máquina para realizar pruebas automatizadas no tripuladas.
III. ventajas tecnológicas y valor de aplicación
El probador de flujo del núcleo realiza una reaparición precisa de las condiciones de formación a través de la coordinación de alta precisión entre el diseño modular (como el soporte del núcleo extraíble, el proceso de desplazamiento positivo y inverso) y los componentes clave. Sus ventajas tecnológicas incluyen:
Amplio rango de parámetros: presión de trabajo de 50 mpa, temperatura que cubre la temperatura ambiente a 200 ° c, rango de flujo de 0,01 a 10 ml / min, adecuado para diferentes condiciones de almacenamiento;
Alta fiabilidad: los componentes centrales utilizan piezas importadas (como bombas de flujo plano, sensores de presión) combinadas con materiales resistentes a la corrosión (hc276, 316l) para garantizar la estabilidad a largo plazo;
Operación inteligente: la computadora controla automáticamente el flujo de inyección, la presión del anillo y la temperatura, y la integración de la adquisición y el procesamiento de datos mejora la eficiencia de la prueba.
El equipo es ampliamente utilizado en la evaluación de depósitos, la investigación de procesos de producción de petróleo (como la acidificación, la prueba de efecto de fracturación) y los experimentos de mejora de la recuperación de petróleo, proporcionando soporte de datos clave para la formulación de planes de desarrollo de campos petroleros. Por ejemplo, en el desarrollo de depósitos de baja permeabilidad, a través del probador de flujo del núcleo, se puede evaluar con precisión el grado de contaminación del líquido de perforación en el depósito (valor de recuperación de permeabilidad), optimizar la fórmula del agente de bloqueo temporal de blindaje y reducir significativamente la tasa de daño del depósito.