一種巖心高溫高壓鑄體儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種巖心高溫高壓鑄體儀，包括驅(qū)替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機(jī)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(qū)替泵相連，該驅(qū)替泵由電機(jī)控制器控制的電機(jī)帶動(dòng)，所述溫度傳感器與加熱圈設(shè)于所述巖樣容器周向外壁；本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)鑄體儀工作效率低、極限壓力小等缺陷，儀器使得整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)智能化，具有易操作、實(shí)用性強(qiáng)、效率高、灌注壓力高、抽真空快等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種巖心高溫高壓鑄體儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油行業(yè)石油測(cè)試技術(shù)，涉及一種巖心高溫高壓鑄體儀。

【背景技術(shù)】
[0002]鑄體儀是一種有色液態(tài)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(tài)膠體充分進(jìn)入介質(zhì)孔喉，再讓其在一定溫度下固化，通過(guò)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(rèn)，為研究巖石孔隙大小、分布及幾何形態(tài)、孔隙類(lèi)型、平均孔喉比、平均孔隙半徑、喉道、配位數(shù)、裂縫長(zhǎng)度及寬度、裂隙率等提供了有效途徑，為儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)提供重要、可靠指標(biāo)。因此，鑄體儀是研究巖石儲(chǔ)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(dòng)操作，工作效率低，不穩(wěn)定，實(shí)用性不強(qiáng):在溫度上升過(guò)程中，由于溫度到設(shè)定溫度后上下浮動(dòng)較大，壓力變化無(wú)規(guī)律，常會(huì)出現(xiàn)壓力過(guò)高引起儀器報(bào)警而停止工作，或壓力過(guò)小達(dá)不到灌注時(shí)的所需壓力，使有色液態(tài)膠不能注進(jìn)巖石孔隙，影響對(duì)儲(chǔ)層的研究評(píng)價(jià)，因此，在灌注和固化兩個(gè)過(guò)程中，都需兩次調(diào)溫，兩次等候壓力穩(wěn)定后方能離開(kāi)；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(dòng)范圍大，灌注和固化時(shí)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(lèi)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(xiàn)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(yè)勘探開(kāi)發(fā)難度的加大，勘探開(kāi)發(fā)已從孔隙好的儲(chǔ)層到孔隙差的儲(chǔ)層轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)的鑄體儀極限壓力小的瓶頸已越來(lái)越不能不能滿(mǎn)足勘探開(kāi)發(fā)的需求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種巖心高溫高壓鑄體儀，以解決現(xiàn)有巖心鑄體儀手動(dòng)操作帶來(lái)的工作效率低、不穩(wěn)定、實(shí)用性差的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種巖心高溫高壓鑄體儀的技術(shù)方案如下:包括驅(qū)替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機(jī)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(qū)替泵相連，該驅(qū)替泵由電機(jī)控制器控制的電機(jī)帶動(dòng)，所述溫度傳感器與加熱圈設(shè)于所述巖樣容器周向外壁。
[0006]所述盛樣容器為三個(gè)盛樣試管。
[0007]所述盛樣試管通過(guò)卡固裝置固設(shè)于巖樣容器內(nèi)部。
[0008]所述卡固裝置為能裝下三個(gè)盛樣試管的鐵簍，該鐵簍上部和中部對(duì)應(yīng)設(shè)有用于卡固盛樣試管的卡件。
[0009]還設(shè)有用于取出盛樣試管的鐵鉤。
[0010]所述驅(qū)替泵連接有一盛油容器，驅(qū)替泵的右邊設(shè)有加壓閥，左邊設(shè)有吸液閥。
[0011]所述巖樣容器頂部設(shè)有放壓閥。
[0012]所述PLC控制器通過(guò)繼電器控制加熱圈和真空泵。
[0013]本實(shí)用新型的巖心高溫高壓鑄體儀中驅(qū)替泵與壓力傳感器相連，當(dāng)壓力過(guò)高或過(guò)低時(shí)刻自動(dòng)完成降壓或加壓，始終保持壓力變化±0.05MPa,能夠同時(shí)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?guī)r樣，灌注和固化兩個(gè)階段的溫度和壓力自動(dòng)穩(wěn)定，PLC控制系統(tǒng)使得灌注和固化過(guò)程只需在觸摸屏上就能完成，實(shí)現(xiàn)智能化，克服了傳統(tǒng)鑄體儀工作效率低、極限壓力小等缺陷，儀器使得整個(gè)流程實(shí)現(xiàn)智能化，具有易操作、實(shí)用性強(qiáng)、效率高、灌注壓力高、抽真空快等優(yōu)點(diǎn)。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(shè)一放壓閥，每次取樣時(shí)為防止容器內(nèi)有余壓，可用放壓閥放壓，更加安全。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的控制系統(tǒng)圖。

【具體實(shí)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(qū)替系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、巖心室系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。
[0017](一)高壓驅(qū)替系統(tǒng):用于給巖樣容器加壓提供動(dòng)力源，主要由高功率電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)替泵I完成，極限壓力為80MPa，高功率電機(jī)由電機(jī)控制器控制，該電機(jī)控制器由PLC輸出控制。驅(qū)替泵完成進(jìn)泵、退泵兩個(gè)過(guò)程，進(jìn)泵加壓，退泵降壓，與壓力傳感器相連，當(dāng)壓力過(guò)高或者過(guò)低時(shí)可自動(dòng)完成降壓或加壓，始終保持壓力變化±0.05MPa。
[0018](二)真空系統(tǒng):采用英國(guó)愛(ài)德華RV12型真空泵8，排氣量大，抽真空快；盛樣容器5為三個(gè)盛樣試管，三個(gè)抽真空盛樣試管與真空泵相連，三個(gè)真空閥控制三個(gè)真空盛樣試管，一次性可同時(shí)抽三管或單獨(dú)抽真空，將巖樣中空氣吸出，使樹(shù)脂能進(jìn)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(tǒng):主要作用是將抽完真空好的盛樣容器5(可以同時(shí)為三個(gè)試管)放入巖樣容器6中加壓并加熱，使有色液態(tài)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(shí)灌注，盛樣試管通過(guò)卡固裝置固設(shè)于巖樣容器內(nèi)部，卡固裝置為能裝下三個(gè)盛樣試管的鐵簍，該鐵簍底面均勻布設(shè)有通氣孔，鐵簍上部和中部對(duì)應(yīng)設(shè)有用于卡固盛樣試管的卡件，該卡件為卡片，卡片周向設(shè)有三個(gè)孔，兩個(gè)卡片的孔對(duì)應(yīng)設(shè)置，能夠起到固定、導(dǎo)向作用。巖樣容器里放入能剛好裝下三個(gè)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(bào)警裝置3相連，能靈敏的感應(yīng)溫度的變化，但出現(xiàn)溫度或壓力高于儀器承受極限時(shí)會(huì)報(bào)警，巖樣容器頂部有一放壓閥，每次取樣時(shí)為防止容器內(nèi)有余壓，可用放壓閥放壓，更加安全，巖樣容器的底部設(shè)有一個(gè)通孔，真空泵可通過(guò)該通孔對(duì)巖樣容器進(jìn)行抽真空操作。
[0021](四)PLC控制系統(tǒng):設(shè)于一控制箱4中，該控制箱4設(shè)于一操作臺(tái)2上，控制系統(tǒng)的人機(jī)界面為一塊MCGS昆侖通態(tài)觸摸屏，控制核心模塊為FATEK永宏FBs_32MATPLC，驅(qū)動(dòng)器為臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)，壓力測(cè)量為精密壓力傳感器，溫度測(cè)量為PT100測(cè)溫傳感器，整個(gè)控制核心分為五個(gè)模塊:真空罐、自動(dòng)固化、加壓泵、參數(shù)校正、程序升溫PID自整定控制。
[0022]如圖2所示，PLC控制系統(tǒng)包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機(jī)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(qū)替泵相連。
[0023]PLC控制系統(tǒng)采用觸摸屏作為命令輸入和顯示輸出設(shè)備，系統(tǒng)的控制核心為PLC，使整個(gè)灌注過(guò)程只需在觸摸屏上完成，實(shí)現(xiàn)智能化。整個(gè)控制核心分為五個(gè)模塊:真空罐、自動(dòng)固化、加壓泵、參數(shù)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(gè)真空盛樣試管，能分別設(shè)置各個(gè)試管的溫度，1-3號(hào)試管可單獨(dú)或同時(shí)抽真空，觸摸屏界面可顯示設(shè)定溫度、真空罐當(dāng)前溫度、真空罐當(dāng)前壓力和抽真空的工作時(shí)間，可根據(jù)需要一鍵清零，在此界面還設(shè)置了一個(gè)風(fēng)機(jī)按鈕，在溫度炎熱的時(shí)候可打開(kāi)風(fēng)機(jī)以保證儀器正常運(yùn)行。
[0025](2)自動(dòng)固化:自動(dòng)固化控制模塊可實(shí)現(xiàn)灌注、固化兩個(gè)時(shí)間段自動(dòng)完成，當(dāng)固化結(jié)束后，儀器自動(dòng)停止工作。最大工作壓力可達(dá)80MPa，根據(jù)需要可調(diào)，最大工作溫度可達(dá)200°C，灌注、固化兩個(gè)階段溫度不同，也可根據(jù)需要設(shè)定，界面上有一泵速設(shè)定，最高設(shè)置到10.00mL/min，泵速越高，進(jìn)泵或退泵量越大，相對(duì)應(yīng)的壓力升降也越快。設(shè)置好灌注、固化各所需時(shí)間和相對(duì)應(yīng)的溫度和壓力，點(diǎn)擊開(kāi)始，儀器開(kāi)始工作，溫度、壓力開(kāi)始上升，達(dá)到設(shè)定值后，壓力變化±0.05MPa,當(dāng)壓力高于設(shè)定壓力時(shí)退泵，低于設(shè)定壓力時(shí)進(jìn)泵，溫度變化±0.5°C，低于設(shè)定值時(shí)加溫指示燈開(kāi)，等于或高于設(shè)定值時(shí)加溫指示燈關(guān)，灌注時(shí)間完后，自動(dòng)進(jìn)入固化階段，溫度變化與灌注階段相同，當(dāng)固化結(jié)束后，儀器停止工作。儀器調(diào)試好后，整個(gè)過(guò)程全自動(dòng)完成，只需點(diǎn)擊開(kāi)始即可離人。在鑄樣過(guò)程中，為防止停電造成儀器不能正常工作，等來(lái)電時(shí)開(kāi)機(jī)，自動(dòng)固化控制模塊顯示屏上的時(shí)間進(jìn)度條記錄著儀器工作的時(shí)間，用各階段時(shí)間減去進(jìn)度條上的時(shí)間即是還需繼續(xù)灌注或固化的時(shí)間，設(shè)定好后，點(diǎn)擊開(kāi)始即可繼續(xù)鑄樣，不會(huì)造成樣品報(bào)廢。
[0026](3)加壓泵:加壓泵是灌注、固化手動(dòng)模塊。第一次使用儀器時(shí)，需要向驅(qū)替泵里面加液壓油，與驅(qū)替泵相連的有一盛油容器，打開(kāi)驅(qū)替泵右邊的加壓閥，關(guān)閉驅(qū)替泵左邊的吸液閥，點(diǎn)解加壓泵模塊界面上的吸液，驅(qū)替泵開(kāi)始吸液，直到到達(dá)進(jìn)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(kāi)始進(jìn)行鑄樣工作。界面上有點(diǎn)動(dòng)或連續(xù)按鈕，按一下“點(diǎn)動(dòng)”，按兩下“連續(xù)”，點(diǎn)動(dòng)時(shí)，加壓或吸液需要一直按著按鈕才能工作，連續(xù)時(shí)只需點(diǎn)擊一下加壓或吸液即可工作，此模塊同樣有壓力設(shè)定、溫度設(shè)定、泵速設(shè)定、工作時(shí)間等，不同的是在灌注和固化兩個(gè)階段，需要調(diào)節(jié)兩次溫度。
[0027](4)參數(shù)校正:參數(shù)有壓力回差值設(shè)定、壓力系數(shù)設(shè)定和實(shí)時(shí)壓力清零。在進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定界面后點(diǎn)屏上的參數(shù)值可對(duì)壓力回差值和壓力系數(shù)進(jìn)行設(shè)定，按確定鍵確定設(shè)定值，按取消退出設(shè)定。按清零按鈕可對(duì)實(shí)時(shí)壓力值清零。
[0028]壓力系數(shù)K計(jì)算方法:
[0029]K=K，xi


P測(cè)
[0030]其中，K為校正系數(shù)；K’為原校正系數(shù)；Ρ$為外部?jī)x表測(cè)量的實(shí)際數(shù)值；ΡΜ為觸摸屏顯示數(shù)值。
[0031](5)程序升溫PID自整定控制:在參數(shù)設(shè)定界面上，點(diǎn)擊其左上角的空白處，可彈出PID參數(shù)調(diào)節(jié)界面，可調(diào)節(jié)P、1、D三個(gè)參數(shù)實(shí)現(xiàn)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(hào)，依序裝入3支鑄體巖樣試管(每個(gè)巖樣試管最多能裝22塊樣品):
[0033]使用傳統(tǒng)鑄體儀，傳統(tǒng)鑄體儀每次只能抽真空一管，耗時(shí)最少2小時(shí)，鑄樣一管，灌注8小時(shí)，固化8小時(shí)，和階段溫度不同，每個(gè)階段溫度和壓力穩(wěn)定一般各需要2小時(shí)，溫度和壓力不穩(wěn)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(shí)3天，期間大部分時(shí)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(dá)不到工作時(shí)間的合理統(tǒng)籌，鑄完結(jié)束后，取樣需要用鑷子夾巖樣試管，不方便同時(shí)也容易污染樣品臺(tái)，由于灌注時(shí)壓力較小(一般低于40MPa)，樣品孔隙度在2%時(shí)，有色液態(tài)膠基本就不能灌注進(jìn)去；使用改進(jìn)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(shí)一天工作時(shí)間，灌注階段溫度壓力穩(wěn)定后，固化調(diào)節(jié)溫度時(shí)間到了晚上，需要工作人員加班熬夜觀察溫度和壓力穩(wěn)定，不僅耗時(shí)，還不利于工作人員健康，并且工作壓力沒(méi)有改變，與傳統(tǒng)鑄體儀相比沒(méi)有太多改進(jìn)。
[0034]使用本巖心高溫高壓鑄體儀，60塊3管樣品可同時(shí)抽真空，同時(shí)抽膠,之后把3管同時(shí)放入巖樣容器，把壓力、灌注時(shí)間、灌注溫度固化時(shí)間、固化溫度等各參數(shù)設(shè)定好后，只需在觸摸屏自動(dòng)固化界面點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，儀器即可開(kāi)始正常工作，溫度壓力自動(dòng)穩(wěn)定，灌注、固化兩階段自動(dòng)進(jìn)行，儀器正常工作后，工作人員即可離開(kāi)，進(jìn)行別的工作，時(shí)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(jié)束后，取樣只需用一鐵鉤即可同時(shí)取出三管樣品，此次試驗(yàn)灌注和固化壓力設(shè)置在45MPa，孔隙度在1.8%左右的樣品有色液態(tài)膠基本能灌注進(jìn)去，如果壓力設(shè)定更高，能注進(jìn)的孔隙空間也就越小，能夠更好的評(píng)價(jià)物性差的儲(chǔ)層。
【權(quán)利要求】
1.一種巖心高溫高壓鑄體儀，其特征在于，包括驅(qū)替泵、巖樣容器、盛樣容器、真空泵和PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)包括PLC控制器以及由其連接的觸摸屏、電機(jī)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(qū)替泵相連，該驅(qū)替泵由電機(jī)控制器控制的電機(jī)帶動(dòng)，所述溫度傳感器與加熱圈設(shè)于所述巖樣容器周向外壁。
2.根據(jù)權(quán)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(gè)盛樣試管。
3.根據(jù)權(quán)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(guò)卡固裝置固設(shè)于巖樣容器內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)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(gè)盛樣試管的鐵簍，該鐵簍上部和中部對(duì)應(yīng)設(shè)有用于卡固盛樣試管的卡件。
5.根據(jù)權(quán)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(shè)有用于取出盛樣試管的鐵鉤。
6.根據(jù)權(quán)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(qū)替泵連接有一盛油容器，驅(qū)替泵的右邊設(shè)有加壓閥，左邊設(shè)有吸液閥。
7.根據(jù)權(quán)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(shè)有放壓閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)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(guò)繼電器控制加熱圈和真空泵。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK203981692SQ201420307347
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】崔煒霞, 張川, 何廷鵬, 陳磊, 姜安, 嚴(yán)錫, 柯思, 劉寧書(shū), 周建文, 程志偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司河南油田分公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院