專利名稱：智能化導流能力測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油工業(yè)部門，在油田開發(fā)中對注入地下巖層的支撐劑性能進行分析評價的一種儀器，即智能化導流能力測試儀。利用它可以快速、精確、自動地測量支撐裂縫的導流能力和滲透率，從而對支撐劑性能進行分析評價。
支撐裂縫滲透率計算公式如(1)式K=Q×μ×Lw×W×ΔP----(1)]]>支撐裂縫導流能力計算公式如(2)式KW=Q×μ×LW×A×ΔP----(2)]]>式中，K為液體滲透率，單位為(μm)2；Kw為裂縫導流能力，單位為(μm)2；μ為液體粘度，單位為mPa.s；L為兩測壓孔之間的距離，單位為cm；W為平板夾持器的寬度，單位為cm；w為支撐劑層的厚度，單位為cm；Q為液體流量，單位為cm3/s；ΔP為平板夾持器上兩測壓孔之間的壓差，單位為MPa。其中μ、L、W為液體和平板夾持器原始參數(shù)，Q、ΔP、w為實驗中需要測量的參數(shù)。
目前國內(nèi)還沒有批量生產(chǎn)導流能力測試儀器的廠家。以前，有關研究單位只出了研制樣機，國內(nèi)用戶使用的主要是進口的導流能力測試儀。綜合起來，它們明顯存在著以下幾個缺點1.結構零散，操作復雜，不能自動化、智能化。
2.平板夾持器上兩測壓孔之間的壓差很小，取壓孔直徑較小，支撐劑砂粒易進入孔內(nèi)造成堵塞，測不準壓差。
3.平板夾持器用外貼加熱片加熱，使得加熱不均勻，溫度控制誤差較大。
4.平板夾持器載荷恒定單元采用的是動態(tài)氣動或液動平衡方式，因而恒定效果差，單元結構復雜，故障頻繁。
為了克服上述缺點，提出本實用新型智能化導流能力測試儀。
本實用新型的第一目的是要提供一種智能化導流能力測量的實驗裝置。
本實用新型的第二目的是要提供一種金屬網(wǎng)柱濾芯，可以防止支撐劑砂粒進入測壓孔內(nèi)造成堵塞，便于壓差的測量。
本實用新型的第三目的是要提供一種平板夾持器內(nèi)加熱和數(shù)值控溫裝置，使得加熱均勻，溫度控制誤差較小。
本實用新型的第四目的是要提供一種平板夾持器載荷恒定的蓄能器靜態(tài)平衡裝置，從而使得載荷恒定效果好，結構簡單，故障率低。
本實用新型的第五目的是要提供一套實現(xiàn)該儀器智能化的數(shù)據(jù)采集與控制單元的硬件結構及其應用軟件。
按照本實用新型的第一目的，是要提供一種智能化導流能力測量儀的實驗裝置。該裝置由進出液單元、平板夾持器、平板夾持器加載及載荷平衡單元、平板夾持器加熱及其溫度控制單元、參數(shù)測量單元、數(shù)據(jù)采集與控制單元等組成。進出液單元包括液罐、平流泵、回壓調(diào)節(jié)閥和管路。平板夾持器加載及載荷平衡單元包括壓力機架、蓄能器和高壓開關閥。平板夾持器加熱及其溫度控制單元包括電加熱棒、固態(tài)繼電器、固態(tài)繼電器控制板。參數(shù)測量單元包括壓力傳感器、差壓傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、質(zhì)量傳感器。數(shù)據(jù)采集與控制單元包括數(shù)據(jù)采集板、I/O板、端子板和應用軟件。
按照本實用新型的第二目的，是要提供一種金屬網(wǎng)柱濾芯，可以防止支撐劑砂粒進入測壓孔內(nèi)造成堵塞，便于壓差的測量。該金屬網(wǎng)柱濾芯是用不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，然后截成一定長度的柱體，即做成金屬網(wǎng)柱濾芯。將金屬網(wǎng)柱濾芯塞入測壓孔，端面與平板夾持器內(nèi)壁齊平，這樣即可防止支撐劑砂粒進入測壓孔內(nèi)造成堵塞，又便于壓差的測量。
按照本實用新型的第三目的，是要提供一種平板夾持器內(nèi)加熱和數(shù)值控溫裝置。它是在平板夾持器的腔體兩端靠腔體內(nèi)側均布打八個深孔形成加熱孔，將六個250W的電加熱棒對稱地插入加熱孔內(nèi)，在其余的兩個孔內(nèi)插入溫度傳感器，將繼電器端子板上的固態(tài)繼電器與加熱棒連接，固態(tài)繼電器的控制端與數(shù)據(jù)采集與控制單元連接，溫度傳感器的輸出信號通過A/D轉換進入數(shù)據(jù)采集與控制單元。當實驗溫度通過數(shù)據(jù)采集與控制單元設定后，數(shù)據(jù)采集與控制單元可隨時采集溫度信號，判斷實驗溫度是否達到了設定溫度，從而控制固態(tài)繼電器的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)平板夾持器的內(nèi)加熱數(shù)值控溫，使得加熱均勻，溫度控制誤差較小。
按照本實用新型的第四目的，是要提供一種平板夾持器載荷恒定的蓄能器靜態(tài)平衡裝置。該裝置是在壓力機架的液壓輸出回路上的油缸輸入端接一蓄能器，與壓力調(diào)節(jié)閥并聯(lián)接一高壓截止閥，實驗壓力調(diào)定后，關閉截止閥，液壓回路的泄露通過蓄能器補償，從而使得載荷可長期恒定，其結構簡單，故障率很低。
按照本實用新型的第五目的，是要提供一套實現(xiàn)該儀器智能化的數(shù)據(jù)采集與控制單元的硬件結構及其應用軟件。數(shù)據(jù)采集與控制單元包括模數(shù)轉換板、數(shù)字量輸入/輸出板、中央處理器和端子板，其應用軟件是面向?qū)ο蟮膽密浖撥浖K的獨立性強，執(zhí)行該軟件即可完成不同的實驗操作及導流能力和滲透率的測量。


圖1是實現(xiàn)本實用新型第一目的智能化導流能力測量的實驗裝置原理與結構圖。
圖2是實現(xiàn)本實用新型的第二目的一種金屬網(wǎng)柱濾芯的結構及其裝配圖。
圖3是實現(xiàn)本實用新型的第三目的一種平板夾持器內(nèi)加熱方式和數(shù)值控溫裝置的結構圖。
圖4是實現(xiàn)本實用新型的第四目的一種平板夾持器載荷恒定單元的蓄能器靜態(tài)平衡裝置的結構圖。
圖5是實現(xiàn)本實用新型的第五目的一種實現(xiàn)該儀器智能化的數(shù)據(jù)采集與控制單元的硬件結構圖。
參見圖1所示的實現(xiàn)本實用新型第一目的智能化導流能力測量儀的實驗裝置原理與結構圖。該裝置由平板夾持器加熱及其溫度控制單元1，進出液單元2、9，平板夾持器3，參數(shù)測量單元4、5、10、12，數(shù)據(jù)采集與控制單元6、7，平板夾持器載荷平衡單元8，平板夾持器壓力加載機架11等組成。進出液單元包括液罐、平流泵、回壓調(diào)節(jié)閥和管路。平板夾持器加載及載荷平衡單元包括壓力機架、蓄能器和高壓開關閥。平板夾持器加熱及其溫度控制單元包括電加熱棒、固態(tài)繼電器、固態(tài)繼電器控制板。參數(shù)測量單元包括壓力傳感器、差壓傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、質(zhì)量傳感器、接線端子板。數(shù)據(jù)采集與控制單元包括數(shù)據(jù)采集板、I/O板、端子板和應用軟件。這種智能化導流能力測試儀的測量原理是在平板夾持器3中裝填好支撐劑，平板夾持器加載及載荷平衡單元8、11模擬地下油層壓力加載于平板夾持器，并保持載荷長期恒定，平板夾持器加熱及其溫度控制單元1模擬地下油層溫度加熱于平板夾持器，并保持溫度長期恒定，進出液單元2、9根據(jù)設定輸出高壓液流，通過平板夾持器進液口經(jīng)過平板夾持器支撐劑層，從平板夾持器出液口流出，參數(shù)測量單元的差壓傳感器5、溫度傳感器4、壓力傳感器10、位移傳感器12把相關的原始信號轉換成電信號傳輸給數(shù)據(jù)采集與控制單元6，數(shù)據(jù)采集與控制單元6在應用軟件控制下采集各個參數(shù)，通過式(1)、式(2)快速、精確、自動地計算支撐裂縫的導流能力和滲透率。
參見圖2所示的實現(xiàn)本實用新型的第二目的，一種金屬網(wǎng)柱濾芯的結構圖和裝配圖。圖中13為金屬網(wǎng)柱濾芯，14為平板夾持器，16為取壓孔，15為金屬網(wǎng)柱濾芯在平板夾持器中的安裝示意。金屬網(wǎng)柱濾芯是用800目不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，然后截成一定長度的柱體，即做成金屬網(wǎng)柱濾芯。將金屬網(wǎng)柱濾芯塞入測壓孔，端面與平板夾持器內(nèi)壁齊平，這樣即可防止支撐劑砂粒進入測壓孔內(nèi)造成堵塞，又便于壓差的測量。
參見圖3所示，為實現(xiàn)本實用新型的第三目的，提出一種平板夾持器內(nèi)加熱和數(shù)值控溫裝置及其原理圖。圖中17為加熱孔，18為平板夾持器，19為溫度傳感器，20為電加熱棒，21為數(shù)據(jù)采集與控制單元，22為繼電器控制板。該裝置是在平板夾持器18的外表面涂上絕熱漆，在它的腔體兩端靠腔體內(nèi)側均布打八個深孔形成加熱孔17，將六個250W的電加熱棒20對稱地插入加熱孔17內(nèi)，在其余的兩個孔內(nèi)插入溫度傳感器19，將繼電器控制板22上的固態(tài)繼電器與加熱棒連接，固態(tài)繼電器的控制端與數(shù)據(jù)采集與控制單元21連接，溫度傳感器19的輸出信號通過A/D轉換接入數(shù)據(jù)采集與控制單元21，當實驗溫度通過數(shù)據(jù)采集與控制單元21設定后，數(shù)據(jù)采集與控制單元21可隨時采集溫度信號，判斷實驗溫度是否達到了設定溫度，從而控制故態(tài)繼電器的通斷狀態(tài)，實現(xiàn)平板夾持器18的內(nèi)加熱和數(shù)值控溫，使得加熱均勻，溫度控制誤差較小。
參見圖4所示，為實現(xiàn)本實用新型第五目的，提出一種平板夾持器載荷恒定單元的蓄能器靜態(tài)平衡方式及其裝置的結構圖。圖中25為壓力機架動力油缸，26為截止閥，27為壓力調(diào)節(jié)閥，28為蓄能器，23為液壓油泵，24為平板夾持器。該裝置是在壓力機架的液壓輸出回路上的油缸輸入端接一耐壓40MPa容積6～10L的蓄能器28，在液壓泵23的出口接一截止閥26，用壓力調(diào)節(jié)閥27調(diào)定實驗壓力后，關閉截止閥26，液壓回路的泄漏通過蓄能器28得到補償，從而使得載荷可長期恒定。顯然單元結構簡單，故障率很低。
參見圖5所示，為實現(xiàn)本實用新型的第五目的，提出實現(xiàn)該儀器智能化的數(shù)據(jù)采集與控制單元的硬件結構圖。包括固態(tài)繼器端子板31，數(shù)據(jù)采集板30，端子板32，過程控制板29。由各傳感器來的電信號進入數(shù)據(jù)采集板30，通過端子板32送至過程控制板29的總線上，過程控制板29用來完成對各傳感器信號的采集，導流能力及滲透率值的計算。過程控制板29還可隨時監(jiān)視溫度信號，判斷實驗溫度是否達到了設定溫度，從而控制固態(tài)繼器端子板31上固態(tài)繼電器的通斷狀態(tài)。
以上詳細敘述了本實用新型的基本思想及圖示實施例，熟悉本技術的人，在不背離本實用新型的精神下可以對本實用新型作出許多變更，因此要使本實用新型的保護范圍由附加的權利要求書及其等同物來確定。
權利要求1.一種智能化導流能力測量儀器，包括進出液單元、平板夾持器、平板夾持器加載及載荷平衡單元、平板夾持器加熱及溫度控制單元、參數(shù)測量單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能化導流能力測量儀器，其特征在于所述平板夾持器加載及載荷恒定單元，是在壓力機架的液壓輸出回路上的油缸輸入端接一蓄能器，與壓力調(diào)節(jié)閥并聯(lián)接一高壓截止閥，所設計的蓄能器耐壓為40MPa，容積6～10L，高壓截止閥耐壓為40MPa。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能化導流能力測量儀器，其特征在于所述平板夾持器加熱及溫度控制單元，它是在平板夾持器的腔體兩端靠腔體內(nèi)側均布打八個深孔，將六個250W的電加熱棒對稱地插入加熱孔內(nèi)，在其余的兩個孔內(nèi)插入溫度傳感器，將繼電器控制板上的固態(tài)繼電器與加熱棒連接，固態(tài)繼電器的控制端與數(shù)據(jù)采集與處理單元連接，溫度傳感器的輸出信號通過A/D轉換進入數(shù)據(jù)采集與處理單元，數(shù)據(jù)采集與處理單元隨時監(jiān)視溫度信號，判斷實驗溫度是否達到了設定溫度，控制固態(tài)繼電器的通斷狀態(tài)。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能化導流能力測量儀器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集與處理單元包括數(shù)據(jù)采集板、數(shù)字量輸入/輸出板、繼電器控制板和面向?qū)ο蟮膽贸绦颉?br> 5.根據(jù)權利要求1所述的智能化導流能力測量儀器，其特征在于為平板夾持器取壓孔提供的一種金屬網(wǎng)柱濾芯，該金屬網(wǎng)柱濾芯是用800目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，然后截成一定長度的柱體，其直徑約3mm，長度約20mm。
專利摘要一種在油田開發(fā)中對注入地下巖層的支撐劑性能進行分析評價的智能化導流能力測試儀器,包括由液罐、平流泵、回壓調(diào)節(jié)閥和管路組成的進出液單元,由高溫高壓平板夾持器,壓力機架、蓄能器、高壓截止閥組成的平板夾持器加載及載荷平衡單元,由電加熱棒、固態(tài)繼電器控制板組成的平板夾持器加熱及其溫度控制單元,由壓力傳感器、差壓傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、質(zhì)量傳感器組成的參數(shù)測量單元,由數(shù)據(jù)采集板、I/O板、固態(tài)繼電器控制板、端子板和應用軟件組成的數(shù)據(jù)采集與控制單元。
文檔編號G01N15/08GK2475020SQ01208369
公開日2002年1月30日 申請日期2001年3月12日 優(yōu)先權日2001年3月12日
發(fā)明者趙仕俊, 李曉東, 赫慶坤 申請人:石油大學(華東)石儀科技實業(yè)發(fā)展公司