本实用新型专利技术涉及应用于石油开采领域的一种自动化岩心驱替实验装置，主要包括：岩心驱替系统、液压控制系统及PLC控制系统。PLC控制系统作用在于通过单片机编程的方法，对液压控制系统及试验装置中的液压泵、电磁式三位四通换向阀、电控闸板阀、电控锥形阀的工作状态进行控制，并对系统中的压力进行监控与调整。液压控制系统作用在于，通过液压控制系统中各液压元件的配合，向实验系统提供压力与流量恒定的工作流体。本实用新型专利技术通过PLC控制系统、液压控制系统与岩心驱替系统之间的相互配合，实现岩心驱替实验自动化，具有控制精度高，压力、流量脉冲小，实验安全可靠的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及石油开采领域实验研究关键设备，具体涉及一种自动化岩心驱替实验装置。
技术介绍
石油与天然气开发过程中，室内岩心驱替实验是最基础的工作。随着石油行业的发展，非常规油藏得到开发，同时常规水驱油藏也已进入高含水期。针对这些油藏特征开展的岩心驱替实验，难度大，周期长。在实验中需要自动化的岩心驱替控制装置。现有的岩心驱替实验装置多为人工控制的岩心驱替实验装置，鲜有实现自动化控制的岩心驱替实验装置。人工控制的岩心驱替实验装置一般使用氮气瓶或液柱法对岩心驱替过程提供压力和工作流体，氮气瓶具有压力不稳定的缺点，液柱法提供的驱替压力过小。人工控制的岩心驱替实验装置均需要提前调好压力参数，并且实验过程难以更改，其自动化程度低。现有自动化的岩心驱替实验装置，仅实现了岩心驱替系统的自动化，其实现方式在于预设器件预设参数，通过检测参数对预设参数进行处理，依据处理结果发出控制指令，实现对预设器件的控制。但是其对预设器件的处理仅仅在于压力表的三个量程、两个泵的切换等，其自动化程度有限。此外，目前已有的人工控制与自动控制的岩心驱替实验装置均无反馈与自我保护功能，容易出现压力事故，影响实验安全。
技术实现思路
本技术针对上述问题，提供了一种全自动化岩心驱替实验控制装置，通过PLC控制系统、液压控制系统与岩心驱替系统之间的相互配合，实现岩心驱替实验自动化，具有控制精度高，压力、流量脉冲小，实验安全可靠的优点。本技术是一种自动化岩心驱替实验装置，由岩心驱替系统、液压控制系统和PLC控制系统构成。所述的岩心驱替系统包括中间容器25、压力表26、围压压力表27、岩心夹持器28、流量计量装置29、电控锥形阀30和油箱31；其中，中间容器25上端通过液压管线和四通分别与压力表26、电控锥形阀30以及岩心夹持器28连接，岩心夹持器28通过液压管线与流量计量装置29连接，围压压力表27通过螺纹连接在岩心夹持器上，流量计量装置29通过液压管线与油箱31连接，电控锥形阀30通过液压管线与油箱31连接，中间容器25下端通过液压管线与液压控制系统连接。液压控制系统分为控制回路与工作回路，包括第一油箱1、第二油箱2、第一液压泵3第二液压泵4、第一电磁式三位四通换向阀(5)、第二电磁式三位四通换向阀(6)、第一先导式溢流阀(7)、第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)、第一单向阀(10)第二单向阀(11)、第三单向阀(12)、第四单向阀(13)、双杆活塞缸14、第一电控闸板阀15、第二电控闸板阀16、第一电控锥形阀(17)第二电控锥形阀(18)、第三电控锥形阀(19)、蓄能器20、第一压力表(21)第二压力表(22)\\第三压力表(23)、溢流阀24。其中，工作回路中第一油箱1与第一液压泵3通过液压管线连接，第一液压泵3通过液压管线和三通分别与第一电磁式三位四通换向阀5的进油口5a和第一先导式溢流阀7的进油口连接，第一单向阀10进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀5的工作油口5b连接，第一单向阀10的出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸14进油口14a和第二先导式溢流阀8进油口连接，第二单向阀11进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀5工作油口5c连接，第二单向阀11出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸14进油口14b和第三先导式溢流阀9进油口连接，双杆液压缸14出口14c、14b通过液压管线分别与第一电控闸板阀15、第二16电控闸板阀连接，第二电控闸板阀15通过液压管线与第三单向阀12进油口连接，第二电控闸板阀16通过液压管线与第四单向阀13进油口连接，第三单向阀12、第四单向阀13出油口通过液压管线和六通与蓄能器20、第一压力表21、第三电控锥形阀19进油口和岩心驱替系统中的中间容器25下端连接，第一先导式溢流阀(7)、第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)以及第三电控锥形阀19的出油口均通过液压管线与第一油箱1连接；控制回路中第二油箱2与第二液压泵4通过液压管线连接，第二液压泵4通过液压管线和三通与第二电磁式三位四通换向阀6进油口6a和溢流阀24的进油口连接，第二电磁式三位四通换向阀6的工作油口6b通过液压管线和六通分别与第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)的控制油口以及第二压力表22、第二电控锥形阀18进油口连接，第二电磁式三位四通换向阀6的工作油口6c通过液压管线和四通分别与第一先导式溢流阀7的控制油口、第三压力表23以及第一电控锥形阀17进油口连接，溢流阀24出油口、电控锥形阀17、18出油口均与油箱2连接。PLC控制系统包括控制台32、处理器33、数字转换模块34、触控显示屏35、电源开关36及应急终止按钮37。PLC控制系统通过PLC编程的方法，对压力表第一压力表(21)第二压力表(22)\\第三压力表(23)、压力表26、围压压力表27，流量计量装置29数据进行实时监测，并通过控制第一电控闸板阀1、第二电控闸板阀16，第一电控锥形阀(17)第二电控锥形阀(18)、第三电控锥形阀(19)、电控锥形阀30、第一电磁式三位四通换向阀5、第二电磁式三位四通换向阀6以及第一液压泵3、第二液压泵4的开启与关闭，对实验过程进行监测、调整与控制。本技术所述的液压控制系统中蓄能器20起压力补偿的作用，减小压力波动，提高实验精度。本技术所述的液压控制系统中液压泵3为变量泵，通过PLC对泵的排量进行实时控制，可以对岩心驱替系统中的流量进行控制。附图说明图1为自动化岩心驱替实验装置结构示意图；图2为自动化岩心驱替实验装置结构示意图中双杆液压缸14出/进油口示意图；图3为自动化岩心驱替实验装置结构示意图中电磁式三位四通换向阀5、6进油口与工作油口示意图；图4为PLC控制系统结构示意图；图5为PLC控制系统与被控制装置连接示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。实施例1：实验进行前，将岩心装入岩心驱替装置，并连接好液压管线，检查装置密封性。打开PLC控制系统电源开关36，继而通过控制面板对安全压力以及实验压力、流量进行设定。安全压力由第一先导式溢流阀7调定压力决定，实验压力由第二先导式溢流阀8、第三先导式溢流阀9调定压力决定，实验流量由第一液压泵3的排量决定。调定第二先导式溢流阀8、第三先导式溢流阀9的调定压力时，PLC控制系统控制第二液压泵4启动，控制第二电磁式三位四通换向阀位6于左位。随着液压油的泵入，油路中压力升高。压力数值可由第二压力表22测得，若压力低于设计调定压力，则继续泵入；高于调定压力，则PLC控制系统控制第二电磁式三位四通换向阀6至中位，此时第一液压泵3泵入流体通过溢流阀24流回第二油箱2，同时PLC控制系统控制第二电控锥形阀18开启进行泄压，泄压速度由第二电控锥形阀18的开度控制，第二电控锥形阀18的开度由PLC控制系统控制。调定完成后，PLC控制系统控制第二电控锥形阀18关闭，第二电磁式三位四通换向阀6位于中位。调定第一先导式溢流阀7的调定压力时，PLC控制系统控制第二电磁式三位四通换向阀6位于右位，液压油进入油路提高油路中的压力，压力数值可由第三压力表23测得，若压力低于设计调定压力，则继续泵入，高于调定压力，则PLC控制系统控制第二电磁式本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动化岩心驱替实验装置由岩心驱替系统、液压控制系统和PLC控制系统构成，其特征在于：岩心驱替系统包括中间容器(25)、压力表(26)、围压压力表(27)、岩心夹持器(28)、流量计量装置(29)、电控锥形阀(30)和油箱(31)；液压控制系统其中，所述液压控制系统分为控制回路与工作回路，包括第一油箱(1)第二油箱(2)、第一液压泵(3)、第二液压泵(4)、第一电磁式三位四通换向阀(5)、第二电磁式三位四通换向阀(6)、第一先导式溢流阀(7)、第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)、第一单向阀(10)第二单向阀(11)、第三单向阀(12)、第四单向阀(13)、双杆活塞缸(14)、第一电控闸板阀(15)、第二电控闸板阀(16)、第一电控锥形阀(17)第二电控锥形阀(18)、第三电控锥形阀(19)、蓄能器(20)、第一压力表(21)第二压力表(22)\第三压力表(23)、溢流阀(24)；PLC控制系统包括控制台(32)、处理器(33)、数字转换模块(34)、触控显示屏(35)、电源开关(36)、应急终止按钮(37)，其中，所述中间容器(25)上端通过液压管线和四通分别与压力表(26)、电控锥形阀(30)以及岩心夹持器(28)连接，岩心夹持器(28)通过液压管线与流量计量装置(29)连接，围压压力表(27)通过螺纹连接在岩心夹持器上，流量计量装置(29)通过液压管线与油箱(31)连接，电控锥形阀(30)通过液压管线与油箱(31)连接，中间容器(25)下端通过液压管线与液压控制系统连接；所述工作回路中第一油箱(1)与第一液压泵(3)通过液压管线连接，第一液压泵(3)通过液压管线和三通分别与第一电磁式三位四通换向阀(5)的进油口(5a)和第一先导式溢流阀(7)的进油口连接，第一单向阀(10)进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀(5)的工作油口(5b)连接，第一单向阀(10)的出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸(14)进油口(14a)和第二先导式溢流阀(8)进油口连接，第二单向阀(11)进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀(5)工作油口(5c)连接，第二单向阀(11)出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸(14)进油口(14b)和第三先导式溢流阀(9)进油口连接，双杆液压缸(14)第一出口(14c)、第二出口(14b)通过液压管线分别与第一电控闸板阀(15)、第二电控闸板阀(16)连接，第一电控闸板阀(15)通过液压管线与第三单向阀(12)进油口连接，第二电控闸板阀(16)通过液压管线与第四单向阀(13)进油口连接，第三单向阀(12)、第四单向阀(13)出油口通过液压管线和六通与蓄能器(20)、第一压力表(21)、第三电控锥形阀(19)进油口和岩心驱替系统中的中间容器(25)下端连接，第一先导式溢流阀(7)、第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)以及第三电控锥形阀(19)的出油口均通过液压管线与第一油箱(1)连接；所述控制回路中第二油箱(2)与第二液压泵(4)通过液压管线连接，第二液压泵(4)通过液压管线和三通与第二电磁式三位四通换向阀(6)进油口(6a)和溢流阀(24)的进油口连接，第二电磁式三位四通换向阀(6)的工作油口(6b)通过液压管线和六通分别与第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)的控制油口以及第二压力表(22)、第二电控锥形阀(18)进油口连接，第二电磁式三位四通换向阀(6)的工作油口(6c)通过液压管线和四通分别与第一先导式溢流阀(7)的控制油口、第三压力表(23)以及第一电控锥形阀(17)进油口连接，溢流阀(24)出油口、第一电控锥形阀(17)、第二电控锥形阀(18)出油口均与第二油箱(2)连接；所述PLC控制系统中，处理器(33)、数字转换模块(34)安装于控制台(32)内部，触控显示屏(35)、电源开关(36)、应急终止按钮(37)安装于控制台(32)上表面；PLC数字转换模块通过数据线与第一压力表(21)第二压力表(22)\第三压力表(23)以及压力表(26)、围压压力表(27)以及流量计量装置(29)连接；处理器通过数据线与数字转换模块(34)、触控显示屏(35)、应急终止按钮(37)连接；处理器通过电路与第一电控闸板阀(15)、第二电控闸板阀(16)、第一电控锥形阀(17)第二电控锥形阀(18)、第三电控锥形阀(19)、第一电磁式三位四通换向阀(5)、第二电磁式三位四通换向阀(6)连接；电源开关(36)通过电线与PLC控制系统电源总线连接。...
【技术特征摘要】
1.一种自动化岩心驱替实验装置由岩心驱替系统、液压控制系统和PLC控制系统构成，其特征在于：岩心驱替系统包括中间容器(25)、压力表(26)、围压压力表(27)、岩心夹持器(28)、流量计量装置(29)、电控锥形阀(30)和油箱(31)；液压控制系统其中，所述液压控制系统分为控制回路与工作回路，包括第一油箱(1)第二油箱(2)、第一液压泵(3)、第二液压泵(4)、第一电磁式三位四通换向阀(5)、第二电磁式三位四通换向阀(6)、第一先导式溢流阀(7)、第二先导式溢流阀(8)、第三先导式溢流阀(9)、第一单向阀(10)第二单向阀(11)、第三单向阀(12)、第四单向阀(13)、双杆活塞缸(14)、第一电控闸板阀(15)、第二电控闸板阀(16)、第一电控锥形阀(17)第二电控锥形阀(18)、第三电控锥形阀(19)、蓄能器(20)、第一压力表(21)第二压力表(22)\\第三压力表(23)、溢流阀(24)；PLC控制系统包括控制台(32)、处理器(33)、数字转换模块(34)、触控显示屏(35)、电源开关(36)、应急终止按钮(37)，其中，所述中间容器(25)上端通过液压管线和四通分别与压力表(26)、电控锥形阀(30)以及岩心夹持器(28)连接，岩心夹持器(28)通过液压管线与流量计量装置(29)连接，围压压力表(27)通过螺纹连接在岩心夹持器上，流量计量装置(29)通过液压管线与油箱(31)连接，电控锥形阀(30)通过液压管线与油箱(31)连接，中间容器(25)下端通过液压管线与液压控制系统连接；所述工作回路中第一油箱(1)与第一液压泵(3)通过液压管线连接，第一液压泵(3)通过液压管线和三通分别与第一电磁式三位四通换向阀(5)的进油口(5a)和第一先导式溢流阀(7)的进油口连接，第一单向阀(10)进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀(5)的工作油口(5b)连接，第一单向阀(10)的出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸(14)进油口(14a)和第二先导式溢流阀(8)进油口连接，第二单向阀(11)进油口通过液压管线与第一电磁式三位四通换向阀(5)工作油口(5c)连接，第二单向阀(11)出油口通过液压管线和三通分别与双杆液压缸(14)进油口(14b)和...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏儒锋，黄哲，张梅，姜琪，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11
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