[实用新型]一种基于PLC控制的水封气可视化实验装置

说明书

本实用新型公开了一种基于PLC控制的水封气可视化实验装置，由PLC控制系统、渗流模型和执行系统组成，该装置能够模拟在地层高温高压条件下，能够同时观察水封气形成机理，并且能利用PLC自动控制温度和压力。平面渗流模型左侧设置有1条输入管，输入管与驱替泵相连接，平面渗流模型右侧设置有1条输出管，输出管与回压阀进口端相连接；PLC控制系统包括PLC控制器、RS232、以太网；所述的PLC控制系统，上端通过以太网与工控机相连接，右端通过RS232与人机对话装置相连接，下端分别与温度传感器、压力传感器以及执行系统相连。有益效果在于：通过PLC控制系统输入设定温度压力自动监测和控制温度和压力，便于模拟和观测特定温度压力下水封气的形成。

技术领域

本实用新型涉及一种基于PLC控制的水封气可视化实验装置，属于气藏水封气实验装置领域。

背景技术

天然气作为一种对环境污染较小的优质、高效能源，越来越受到人们的重视，我国天然气资源也十分丰富，预计到2020年,我国天然气的需求量将达到2000亿立方米。产水气藏已占投入开发气藏的86％，见水气藏的储量已占动用储量的70％。因此做好水驱气藏的开发工作，提高水驱气藏的采收率是我国天然气工业发展的关键。其主要原因就在于水体侵入使得大量气井水淹，使得地层天然气以水封气的形式存留于气藏中而无法采出，带来了严重的资源浪费和经济效益损失。

运用物理模型研究地下流体渗流规律是目前国内外的常用方法，通过建立物理模型来研究分析地层水封气形成机理对指导气藏生产开发和排水产气具有重要意义。而可编程逻辑控制器(PLC)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

目前常用的研究驱替现象的物理模型包括:1.激光刻蚀微观人工物理模型。文献《水驱气藏渗流机理及模拟理论与方法研究》利用激光刻蚀微观人工物理模型进行水驱气实验，通过铸体薄片所代表的孔隙结构来制作光刻蚀微观物理模型，分析得出形成水封气的主要原因有卡断形成水封气、绕流形成水封气、死孔隙形成水封气、关井复压形成水封气，该模型存在的主要缺陷是未考虑到层间窜流现象。2.平面径向微观渗流模型。利用可视化岩心夹持器观察水体渗流，但未考虑模拟地层高温高压条件。3.三维可视化物理驱替模型。该模型可直接观察水体侵入状况，但未能考虑层间窜流。4.考虑层间窜流的可视化物理模拟装置。该装置利用连接管将模拟不同层位的密封容器连接，模拟不同层位之间的层间窜流，该模型存在的缺陷是不能微观观察分析水体渗流。

发明内容

针对现有模型和技术的不足，本发明旨在提供一种能够模拟在地层高温高压条件下，能够同时观察水封气形成机理，并且能利用PLC自动控制温度和压力的实验装置。

该实验装置的技术方案如下：

一种基于PLC控制的水封气可视化实验装置，由PLC控制系统、渗流模型和执行系统组成，其特征在于：平面渗流模型左侧设置有1条输入管，输入管与驱替泵相连接，平面渗流模型右侧设置有1条输出管，输出管与回压阀进口端相连接，回压阀与气泵连接，保持出口端压力，回压阀与平面渗流模型之间安装有高压水平两通阀；所述的PLC控制系统包括PLC控制器、RS232、以太网；所述的PLC控制系统，上端通过以太网与工控机相连接，右端通过RS232与人机对话装置相连接，下端分别与温度传感器、压力传感器以及执行系统相连；上述平面渗流模型从上到下由盖板、密封橡胶垫、底板三部分构成。

进一步的，所述平面渗流模型的主体由不锈钢材料制成，盖板中间矩形凸起部分采用有机钢化玻璃材质制成；所述平面渗流模型的底板与盖板，在渗流槽与模型边缘之间设置有均匀通孔，孔径0.6cm；平面渗流模型设有0.5cm深的渗流槽，盖板设有0.2cm高的凸起。