1、多功能油气成藏物理模拟实验系统设计论证,南通仪创实验仪器有限公司,提要,国内外物理模拟实验研究现状 油气成藏对一维模拟实验需求与实现 多功能油气成藏物理模拟实验系统设计 物理模拟系统技术招标方案,实验系统功能目标,油气运移聚集路径和动力学的物理模拟 断层封闭性 盖层封闭性 运移优势通道 扩散效应 水驱油作用、气驱油作用 煤层气成藏过程 ,油气运移聚集过程中成分变化 水溶作用 气侵分馏作用 原油热蚀变作用 运移分馏作用 地质色层效应 ,也可以是两者的结合,系统构成,压力系统 补液系统 中间容器系统 模型系统 油气水分离计量及采样系统 控制系统 废液气收集及回收系统 辅助系统,模拟实验系统可根据实
2、际需求进行自由组合，达到多功能的目的： 硬件系统自由组合 控制系统任意参数输入输出,系统构成,多功能油气成藏物理模拟系统,（1）压力系统,功能 能机动可选择地为补液系统、中间容器、模型、回压、废液回收等提供压力支持 组成 4台68MPa，ISCO-A100 3台139MPa，ISCO-A65 2台13.9MPa，ISCO-A1000 9个回压容器（120MPa) 记录参数 泵开关（是否工作） 状态（恒压或恒速、跟踪） 状态值（压力值、流速值、累计流量值） 注意问题 设置参数时一定要根据仪器标准限定压力和流量值。,四组模型系统挤压 围压、回压,9台ISCO泵：3台139MPa，4台68MPa，2
3、台13.9MPa,中间容器,补液系统,注入,（1）压力系统,A100每2台为一组，3台A65为一组 其中抽真空要有外接口 泵水箱具循环过滤功能 安排两个水箱（进、出）,泵1 泵2,泵3 泵4,控制面板,控制面板,抽真空 及气泵,泵水箱,气源及 废气回收,气体增 压泵,（1）压力系统,压力系统配置表单,标准设备除指明型号外，需进行选型和对比，选择质量最好的。,（2）补液系统,功能 为中间容器提供流体（油气水） 组成 由三组6个装流体的缸和一个气体增压泵组成 每个缸容积5L，耐压2MPa 箱体温度：常温80度 记录参数 流体名称 缸体状态（是否工作） 缸体压力、温度,恒温箱,三种流体,气源,气体增
4、压泵,（2）补液系统,泵1 泵2,泵3 泵4,控制面板,控制面板,抽真空 及气泵,泵水箱,气源及 废气回收,气体增 压泵,控制面板,泵3 泵4,中间容器,控制面板,补液 系统,恒温箱,气源,泵1注入 ISCO1000D,外接口,流体注入,（2）补液系统,压力系统配置表单,（3）中间容器系统,功能 为模型系统提供流体（油气水） 组成 由四组8个装流体的缸组成 每个缸容积0.5L，耐压70MPa 箱体温度：常温300度 记录参数 流体名称 缸体状态（是否工作） 缸体压力、温度 各阀门的开关显示 问题： 气体中间容器及增压怎样解决？ 气体安全问题（最大容器量？最大压力值？）,恒温箱,中间容器系统构成
5、示意图,气体增压泵,气 源,（3）中间容器系统,泵1 泵2,控制面板,控制面板,抽真空 及气泵,泵水箱,气源及 废气回收,气体增 压泵,控制面板,泵3 泵4,中间容器,控制面板,补液 系统,恒温箱,气体增压泵,泵2注入 ISCO100DX,气 源,流体注入,（3）中间容器系统,压力系统配置表单,气体增压泵需列出详细的设计方案，附图。,（4）模型系统,功能 物理模拟实验的本体 组成 由四组带温压系统箱体构成 其中三组：温度常温300度，第四组：常温800度 压力：70MPa，第四组100MPa 记录参数 模型组工作状态（是否开启） 恒温箱温度，升温速率（是否与压力保存联动状态） 注入压力、回压、
6、挤压（围压）、传感器跟踪的压力值（8组） 各阀门的开关显示 注入流量值,三组低温模型系统代表三个油气藏，每个模型系统由三个模型构成,关键技术问题 回压跟踪技术 出口流速控制技术,（4）模型系统,散样模型,岩心模型,自由流体模型,（4）模型系统,不同角度的散样模型,散样模型 模型尺寸：25100mm、 25200mm、 25400mm 各三组 两端有注入口、挤压口、出口，中间每隔100mm一个采出口和一个压力传感器 每个恒温箱可放置三个散样模型 散样模型可根据需要调整模型的角度（从直立到水平）,模型角度可调,（4）模型系统,岩心模型 模型尺寸：2550mm、 2580mm、25160mm、各三组
7、 两端有注入口、围压挤压口、出口和压力传感器 每个恒温箱可放置三个模型 模型水平放置,三组模型可以 串联和并联,（4）模型系统,自由流体模型 模型尺寸：25200mm、 25400mm各四组（三组工作、一组备用） 两端有注入口、流体挤压口、出口 每个恒温箱可放置三个模型 模型垂直放置,三组模型可以串联和并联,（4）模型系统,同一恒温箱内并联模型 一个三相分离和定量系统,来自中间容器或 气体增压泵,回压阀,流量 调节阀,气动阀,压力 传感器,回压泵（泵36）,三相分离定量,样品 采出口,挤压或围压：泵79,模 型,模 型,模 型,注入口和出口 可以互换,（4）模型系统,同一恒温箱内串联模型 一个
8、三相分离和定量系统,来自中间容器或 气体增压泵,回压阀,流量 调节阀,气动阀,压力 传感器,回压泵（泵36）,三相分离定量,样品 采出口,挤压或围压：泵79,模 型,模 型,模 型,注入口和出口 可以互换,（4）模型系统,不同恒温箱内并串联模型 三个三相分离和定量系统,三相分 离定量,来自中间容器,三相分 离定量,三相分 离定量,三相分 离定量,来自中间容器,三相分 离定量,三相分 离定量,（4）模型系统,针对不同模型的支架 考虑不同长短 考虑模型直径不同 考虑模型角度不同,如果同一个模型架不能满足不同需求，则可考虑设计几种类型的模型架，但底座接头一致,（4）模型系统,低温模型系统配置表单（共
9、有3套，以下列的是1套）,（4）模型系统,低温模型系统配置表单（模型）,（4）模型系统,高温模型,三种大小模型适应不同需求,温度：常温800度；压力：常压70MPa,炉体,样品仓,高温模型 模型尺寸：10100mm、 15100mm、20100mm各一组 两端有注入口、流体挤压口、出口 每个炉体可放置三个模型，或者做成三个独立的炉体 模型垂直放置,（4）模型系统,注入,挤压,回压,三相采出及分离定量,高温模型系统配置表单,温度和压力可程序变化,（5）油气水分离计量及采样系统,油气水三相自动计量原理图,（5）油气水分离计量及采样系统,采样器,采样器,采样器,采样器,采样器,采样器,油气水回收及分
10、离系统,（5）油气水分离计量及采样系统,采样器设计,玻璃设计,钢体设计,气体采样器,流体采样器,（5）油气水分离计量及采样系统,三相分离定量,三相分离定量及样品采集,模型系统,油气水分离定量及采样系统需考虑： 出口流量控制 三相分离 三相定量 尽量减小因管线积液对流体的影响 自动切换 自动样品收集装置 废液气回收装置 采样器在投产前需有试验产品,回压泵,（5）油气水分离计量及采样系统,油气水分离计量及采样系统配置表单（共4套）,（6）控制系统,构成 工控机、打印机 压力测量：压力传感器、压力巡检仪、压力数显表 图像处理：自动二维数据图像生成（自选参数成图） 温度控制及检测：温度传感器、模型恒温
11、箱、容器恒温箱、三相计量恒温箱 控制部分：恒速泵流量、流量、压力（挤压、流压、回压等）、模型的温度、油水计量系统恒温箱、驱替系统的恒温箱、容器与容器之间的切换、模型与模型之间的切换及恒速泵之间的切换、恒速泵与容器之间的切换、容器与模型之间的切换、模型与三相计量的切换、三相计量与采样器之间切换等。,功能和特色 自动控制系统的运行 按照预置过程设计成藏物理模拟 自动三相计量和油气水样品采集,控制系统,压力系统 输入：启动泵代码、开关启动、主动或回压跟踪、恒压（压力值）或恒速（流量值）、程序压力变化设定 输出：启动泵代码、开关值、状态值（是否跟踪，如跟踪，则标明跟踪泵或传感器代码） 、程序压力变化设
12、定、即时压力值、流速值、总流量值,补液系统 输入：开关启动、最大温度设定、补液启动容器开关 输出：恒温箱开关启动、容器代码、气动阀值、最大温度、即时温度值、容器压力、根据压力泵计算的补液量值,模型系统 输入：模型系统代码、恒温箱开关启动、最大温度设定、气动阀开关设定、程序升温设定、采样口选择 输出：模型系统代码、恒温箱开关启动、气动阀值、最大温度、即时温度值、程序升温速率、传感器压力,中间容器 输入：开关启动、最大温度设定、中间容器代码及开关 输出：恒温箱开关启动、容器代码、气动阀值、最大温度、即时温度值、容器压力、根据压力泵计算的流量值,三相分离计量及采样系统 输入：流出口代码、是否进入三相
13、分离计量、恒温箱温度设定、采样气动阀开关控制变量及变量值（如回压等）、采样器最大压力值、采样器编码 输出：以上输入参数、三相流量值、采样器编码及采样时间,废液气回收系统 输入：废液气回收系统启动开关、容器代码 输出：以上输入参数,系动运行备注 系统停止开关依据变量及其值,完备数据库建立 数据调用及查看成图,在线系统监测及监测图 各系统单独调用及显示 综合系统监测及显示（两个散点或连线图）（预先设定参数）,人机对话,安全防护,（6）控制系统,控制系统配置表单,（7）废液气收集及回收系统和辅助系统,废液气收集及回收系统 自动收集和处理废液气，以便回收利用，同时保护环境 辅助系统 岩心采集器 多功能
14、小车 原油前处理（过滤等） 仪器清洗 抽真空 组合柜 散样振动压实器,（7）废液气收集及回收系统和辅助系统,组合柜设计方案（共4组）,活动 小车,活动 小车,抽屉,抽屉,抽屉,抽屉,上柜,上柜,上柜：主要装轻的材料或者资料,抽屉：主要装阀门等小材料,活动小车：主要装重材料，包括砂、岩心、模型、样品缸等。底部有滚轮，便于移动。,（7）废液气收集及回收系统和辅助系统,系统集成,压力系统,模型I,三相计量 及样品采集,模型II,三相计量 及样品采集,模型III,三相计量 及样品采集,模型IV,三相计量 及样品采集,含9个 回压容器,3台ISCOA65（139MPa)，4台ISCOA100DX(68MPa)，2台ISCOA1000(13.9MPa) ,9个回压容器（120MPa),4组补液缸，每组2个，每个5L，三组用于油、气、水，一组用于清洗，80度，2MPa,模型IIII（300度）,120MPa， 岩心、散样、流体样模拟 三组模型跟随三组油气水三相分离及计量（常压或低压，80度）、样品采集系统（常温常压）,模型IV用于高温原油热蚀变模拟（800度，120MPa),主要用于废气回收,3组，每组2个，每个500ml，用于油、气、水，120MPa，200度,控制系统,关键技术,整个系统关键技术点 高精定的三相分离定量及样品采集技术 入口和出口稳态流量跟踪控制技术 回压跟踪和控制技术,
