암심류동시험기는 석유탐사개발에서 지층조건을 모의하고 암석의 침투성 및 류체의 류동특성을 분석하는데 사용되는 핵심설비로서 그 작업원리는 다시법칙에 근거하여 압력, 온도 및 류체의 매개 변수를 정밀하게 통제함으로써 암심견본에 대한 동태테스트를 실현한다.다음은 주요 부품 설계와 작동 원리에 대한 분석입니다.
1. 작업원리: 다시법칙의 공정화응용
암심 유동 시험기는 지층의 압력, 온도 및 유체의 유동 상태를 시뮬레이션하여 암석의 침투율과 유체의 유동 특성을 정량 분석한다.그 핵심원리는 다시법칙이다. 류체가 다공매체에서의 류동속도는 압력경도와 정비례하고 류체의 점도와 반비례한다.시험에서 유체 (예: 기름, 물 또는 화학 오일 흡입제) 는 일정한 압력 또는 유량으로 암심 클러치에 주입하여 암심 수출입 압차, 유체 유량 및 시간 파라미터를 측정하고 암심 기하학적 크기 (길이, 직경) 와 공극도를 결합하여 절대 침투율, 상대 침투율 및 저장층 민감성 지표를 계산한다.예를 들어, 침투율 측정 실험에서 시스템은 고정밀 압력 센서와 전자 저울을 통해 실시간으로 압차와 유량 데이터를 수집하고, 소프트웨어 처리를 통해 침투율 곡선을 생성하며, 오차는 ± 3% 이내로 제어한다.
2. 핵심 부품 설계: 모듈화와 고정밀도 협동
주입 시스템
평류펌프, 중간용기 및 튜브밸브로 구성되며 유체를 0.01~10mL/min의 유량으로 암심에 정확하게 주입하는 역할을 한다.플랫 펌프는 비원형 기어 크랭크 연결 기구를 사용하여 유량 안정성 (중복 정밀도 ±1%) 을 확보하고 중간 용기는 피스톤식 구조로 재질은 316L 스테인리스강으로 내압이 40MPa에 달하며 유체를 순환하여 공급하고 교차 오염을 피할 수 있다.
아날로그 시스템
암심협착기: 단면밀봉구조를 채용하고 재질은 HC276 내부식합금으로 50MPa 환압과 180 ℃ 의 고온을 견딜 수 있어 암심이 시험과정에서 밀봉되고 안정되도록 확보한다.
항온상자: PID조절온도조절기술을 통해 200 ℃ ± 1 ℃ 의 균일온도장을 실현하고 내담은 정음축류풍기로 열풍을 순환하며 온도균일성이 ± 0.5 ℃ 보다 우수하다.
환압펌프와 회압시스템: 환압펌프는 상단 적재식 회압밸브를 통해 환향압력을 가하여 지층의 포위압력을 시뮬레이션한다;회압 시스템은 20MPa 회압에 견딜 수 있는 600mL 완충 용기를 갖추고 있어 유체가 기화되거나 역류하는 것을 방지한다.
계량 시스템
압력 측정: 0.1% F · S 정밀도의 압력 변송기를 사용하여 0~40MPa를 커버하고 RS232 인터페이스를 통해 데이터를 실시간으로 컴퓨터로 전송한다.
유량계량: 전자천평(정밀도 0.01g)과 차압법을 결합하여 중량측정법을 통해 액체유량을 계산하거나 계량관의 차압변화를 리용하여 교체액량을 추산한다.
온도 측정: pt100 온도 측정 프로브를 사용하여 XMT-7512ZX-RZ 온도 제어기와 함께 온도의 폐쇄 루프 제어를 구현합니다.
데이터 수집 및 처리 시스템
MOXAC168H/PCI 데이터 수집 카드, 공정 제어기 및 전용 소프트웨어로 구성되어 있으며, 압력, 온도, 트래픽 등의 매개변수를 동시에 수집할 수 있으며, 원시 데이터 보고서, 분석 곡선 및 데이터베이스 파일을 자동으로 생성할 수 있다.소프트웨어는 다시법칙계산, 침투률곡선의합 및 저장층민감성평가 (예를 들면 속민, 수민, 산민지수계산) 를 지원하며 조작인터페이스는 인간과 컴퓨터의 대화를 지원하여 무인당직자동화테스트를 실현한다.
3. 기술 우위와 응용 가치
암심 유동 시험기는 모듈화 설계 (예를 들어 탈부착 가능한 암심 클러치, 정반향 교체 프로세스) 와 핵심 부품의 고정밀 협동을 통해 지층 조건의 정확한 재현을 실현했다.기술적 이점은 다음과 같습니다.
넓은 파라미터 범위: 작업 압력은 50MPa에 달하고, 온도는 실온을 200 ℃ 까지 커버하며, 유량 범위는 0.01~10mL/min으로 서로 다른 저장층 조건에 적응한다;
높은 신뢰성: 핵심 부품은 수입 부품 (예: 플랫 펌프, 압력 센서) 을 사용하고 부식 방지 재료 (HC276, 316L) 를 결합하여 장기적인 안정성을 확보합니다.
지능화 조작: 컴퓨터 자동 제어 주입 유량, 환압 및 온도, 데이터 수집 및 처리 일체화, 시험 효율 향상.
이 설비는 매장층 평가, 채유 공정 연구 (예: 산화, 압열 효과 테스트) 및 채취율 향상 실험에 광범위하게 응용되어 유전 개발 방안 제정에 핵심 데이터 지원을 제공한다.예를 들어, 저침투 저장층 개발에서 암심 유동 시험기를 통해 시추액의 저장층에 대한 오염 정도 (침투율 회복치) 를 정확하게 평가할 수 있으며, 차폐 일시 차단제 처방을 최적화하여 저장층 손해율을 현저하게 낮출 수 있다.