Thiết bị kiểm tra dòng chảy lõi là thiết bị cốt lõi được sử dụng để mô phỏng các điều kiện hình thành, phân tích tính thấm của đá và đặc tính dòng chảy của chất lỏng trong thăm dò và phát triển dầu mỏ. Nguyên tắc làm việc của nó dựa trên định luật Darcy, bằng cách kiểm soát chính xác các thông số áp suất, nhiệt độ và chất lỏng để đạt được thử nghiệm động của mẫu lõi. Sau đây là phân tích từ nguyên lý làm việc và thiết kế các thành phần then chốt:
Nguyên tắc làm việc: Ứng dụng kỹ thuật của Định luật Darcy
Máy kiểm tra dòng chảy lõi phân tích định lượng độ thấm của đá và đặc tính dòng chảy của chất lỏng bằng cách mô phỏng áp suất hình thành, nhiệt độ và trạng thái dòng chảy của chất lỏng. Nguyên lý cốt lõi của nó là Định luật Darcy: tốc độ dòng chảy của chất lỏng trong môi trường xốp tỷ lệ thuận với gradient áp suất và tỷ lệ nghịch với độ nhớt của chất lỏng. Trong thử nghiệm, chất lỏng (chẳng hạn như dầu, nước hoặc chất đẩy dầu hóa học) được tiêm vào kẹp lõi với áp suất hoặc lưu lượng không đổi, tính toán độ thấm tuyệt đối, độ thấm pha và chỉ số nhạy cảm của hồ chứa bằng cách đo chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra lõi, lưu lượng chất lỏng và các thông số thời gian, kết hợp với kích thước hình học lõi (chiều dài, đường kính) và độ xốp. Ví dụ, trong các thí nghiệm xác định độ thấm, hệ thống thu thập dữ liệu chênh lệch áp suất và lưu lượng trong thời gian thực thông qua cảm biến áp suất chính xác cao và cân bằng điện tử, được xử lý bằng phần mềm để tạo ra đường cong độ thấm, lỗi được kiểm soát trong vòng ± 3%.
II. Thiết kế thành phần chính: mô-đun và độ chính xác cao hiệp đồng
Hệ thống tiêm
Nó bao gồm một máy bơm dòng chảy phẳng, bình chứa trung gian và van ống, chịu trách nhiệm tiêm chất lỏng chính xác vào lõi với tốc độ dòng chảy 0,01~10mL/phút. Máy bơm dòng chảy bằng cách sử dụng cơ chế liên kết bánh răng không tròn để đảm bảo sự ổn định dòng chảy (độ chính xác lặp lại ± 1%). Tàu trung gian sử dụng cấu trúc piston. Vật liệu là thép không gỉ 316L, chịu được áp suất lên đến 40MPa. Nó có thể được lưu thông để cung cấp chất lỏng và tránh ô nhiễm chéo.
Hệ thống analog
Core Gripper: Sử dụng cấu trúc niêm phong mặt cuối, vật liệu là hợp kim chống ăn mòn HC276, có thể chịu được áp lực vòng 50MPa và nhiệt độ cao 180 ℃, đảm bảo lõi được niêm phong và ổn định trong quá trình thử nghiệm.
Hộp nhiệt độ không đổi: thông qua công nghệ điều chỉnh nhiệt độ PID để đạt được trường nhiệt độ đồng nhất 200 ℃ ± 1 ℃, mật bên trong sử dụng quạt lưu lượng trục im lặng để lưu thông gió nóng, tính đồng nhất nhiệt độ tốt hơn ± 0,5 ℃.
Bơm áp suất vòng và hệ thống hồi áp: Bơm áp suất vòng áp dụng áp suất vòng qua van hồi áp tải trên cùng, mô phỏng chu áp hình thành; Hệ thống hồi áp được trang bị bình chứa đệm 600mL có thể chịu được áp suất ngược 20MPa để ngăn chất lỏng bay hơi hoặc chảy ngược.
Hệ thống đo lường
Đo áp suất: Máy phát áp suất với độ chính xác 0,1% FS, phạm vi bao phủ 0~40MPa, dữ liệu được truyền đến máy tính trong thời gian thực thông qua giao diện RS232.
Đo lưu lượng: kết hợp cân điện tử (độ chính xác 0,01g) với phương pháp áp suất chênh lệch để tính lưu lượng chất lỏng bằng phương pháp cân hoặc sử dụng sự thay đổi áp suất chênh lệch ống để tính toán lượng chất lỏng.
Đo nhiệt độ: Sử dụng đầu dò đo nhiệt độ pt100, kết hợp với bộ điều khiển nhiệt độ XMT-7512ZX-RZ để đạt được điều khiển vòng kín nhiệt độ.
Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu
Bao gồm thẻ thu thập dữ liệu MOXAC168H/PCI, máy điều khiển công nghiệp và phần mềm đặc biệt, có thể thu thập đồng bộ các thông số như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng và tự động tạo báo cáo dữ liệu gốc, đường cong phân tích và tệp cơ sở dữ liệu. Phần mềm hỗ trợ tính toán định luật Darcy, phù hợp với đường cong thấm và đánh giá độ nhạy cảm của hồ chứa (chẳng hạn như tính toán chỉ số nhạy cảm với tốc độ, nhạy cảm với nước và độ nhạy axit), giao diện hoạt động hỗ trợ đối thoại giữa người và máy để thực hiện kiểm tra tự động không giám sát.
III. Lợi thế kỹ thuật và giá trị ứng dụng
Máy kiểm tra dòng chảy lõi cho phép tái hiện chính xác các điều kiện hình thành thông qua thiết kế mô-đun, chẳng hạn như kẹp lõi có thể tháo rời, dòng chảy chuyển tiếp và đảo ngược, và sự phối hợp chính xác cao của các thành phần quan trọng. Lợi thế kỹ thuật của nó bao gồm:
Phạm vi thông số rộng: áp suất làm việc lên đến 50MPa, nhiệt độ bao phủ nhiệt độ phòng đến 200 ℃, phạm vi lưu lượng 0,01~10mL/phút, thích ứng với các điều kiện lưu trữ khác nhau;
Độ tin cậy cao: các bộ phận cốt lõi thông qua các bộ phận nhập khẩu (như bơm dòng chảy phẳng, cảm biến áp suất), kết hợp với vật liệu chống ăn mòn (HC276, 316L), đảm bảo sự ổn định lâu dài;
Hoạt động thông minh: Máy tính tự động điều khiển dòng chảy tiêm, áp suất vòng và nhiệt độ, tích hợp thu thập và xử lý dữ liệu, nâng cao hiệu quả thử nghiệm.
Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong đánh giá hồ chứa, nghiên cứu quy trình khai thác dầu (chẳng hạn như axit hóa, kiểm tra hiệu ứng fracking) và cải thiện các thí nghiệm thu hồi, cung cấp hỗ trợ dữ liệu quan trọng cho việc phát triển chương trình khai thác mỏ dầu. Ví dụ, trong quá trình phát triển bể chứa thẩm thấu thấp, mức độ ô nhiễm của chất lỏng khoan đối với bể chứa (giá trị phục hồi độ thấm) có thể được đánh giá chính xác bằng thiết bị kiểm tra dòng chảy lõi, tối ưu hóa công thức ngăn chặn che chắn và giảm đáng kể tỷ lệ thiệt hại bể chứa.