miklina_o.a._issledovanie_stacionarnoy_filtracii_2013

Лабораторная установка

В качестве наполнителя в модель пласта засыпан обогащённый кварцевый песок (зернистость – 0,1-0,4 мм). На рисунке 2.3 приведена схема модели пласта с указанием линейных размеров в миллиметрах. На рисунке 2.4 показана экспериментальная установка с основными узлами, а на рисунке 2.5 – вид сверху на модель пласта.

Рабочая жидкость, используемая в лабораторном стенде, – дистиллированная вода.

11

Лабораторная установка

Рисунок 2.3 - Схема модели пласта

Рисунок 2.4 – Экспериментальная установка

Рисунок 2.5 – Вид сверху на модель пласта

12

Проведение эксперимента

3 ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Лабораторная работа «Исследование стационарной фильтрации» состоит из следующих этапов:

−1 этап – подготовительный;

−2 этап – проведение эксперимента;

−3 этап – завершение эксперимента.

Целью первого этапа является подготовить установку «Пласт» к работе, по завершении которого ресиверы должны быть заполнены водой, на втором этапе проводится непосредственно лабораторная работа – эксперимент, а на последнем этапе необходимо выполнить закрытие-открытие отсечных кранов и выключение соответствующих электрических приборов. В данном разделе рассмотрим, какие действия необходимо выполнить на каждом этапе.

3.1Подготовительный этап

Цель данного этапа – заполнить ресиверы водой. Вода двигается по системе трубок, которые соединены различными фитингами и соединениями. Вдоль движения воды располагаются отсечные краны. Краны, в зависимости от того, в каком направлении двигается вода, могут быть в открытом или закрытом положении. В данной установке есть система подвода энергии в виде сжатого воздуха. Вдоль движения воздуха также размещаются отсечные краны, которые также могут быть либо открыты, либо закрыты.

Подготовка к работе включает в себя выполнение следующих операций.

1. Включить блоки питания для датчиков, контроллера, преобразователей.

13

Проведение эксперимента

2. Включить компьютер.

Для обработки результатов экспериментов, управления работой стенда, снятия характеристик, визуализации и протоколирования лабораторных работ стенд оснащается персональным компьютером с предустановленным программным обеспечением. Компьютер необходим для управления работой стенда при помощи SCADA системы InTouch и отображения данных с датчиков давления и расхода.

3. Закрыть отсечные краны и редуктор.

Для удаления воздуха из системы и заполнения модели нефтеносного пласта жидкостью необходимо произвести следующие действия.

Закрыть отсечные краны для направления потока воды из мерного бака

Н1 с водой в ресиверы: V1, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, V13.

Закрыть отсечные краны для воздуха: V2 и V12.

Закрыть редукционный клапан (V00) (против часовой стрелки).

4. Запустить программное обеспечение.

Лабораторный стенд соединяется с компьютером через RS 232 – интерфейс, кабель от IPC – контроллера должен быть подключен к COM-порту компьютера. Связь контроллера со SCADA – системой осуществляется через DDE протокол, при этом используется программа EzDDE. Управление производится при помощи SCADA системы InTouch.

Для запуска программ на рабочем столе расположены ярлыки EzDDE и InTouch.

Первоначально запустить программу EzDDE. Затем запускается SCADA – система InTouch. В окне выбора приложений системы InTouch следует выбрать приложение Пласт. В появившемся окне выбрать Главное окно и Графики и нажать ОК (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Окно менеджера приложений и выбора способа отображения

14

Проведение эксперимента

После запуска программы на графики начнут поступать показания с датчиков (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Окно системы InTouch с графиками 5. Включение питания насосной станции (включение компрессора).

Необходимо соединить кабель питания с электрической сетью 220V. При этом на дисплее насоса должна появиться индикация.

6. Включение пневматического питания.

Подача воздуха в систему осуществляется от компрессора. Регулирование подачи воздуха осуществляется при помощи редукционного клапана (V0). Первоначально необходимо перекрыть клапан путём вращения против часовой стрелки. Также должен быть перекрыт кран V1.

Включить компрессор. После набора давления 5-7 бар можно произвести отключение компрессора.

Далее, повернуть редукционный клапан V0 по часовой стрелке, устанавливаем давление на входе в систему, равным 1 бар.

7. Включить насосную станцию кнопкой START на панели управления насосом. Жидкость при этом начнёт заполнять пласт, поступая в выходной канал модели. При этом показания датчиков будут отображать этот процесс (рисунок 3.4). Проходя через модель пласта, жидкость будет наполнять ресиверы

H2.1, H2.2 и H2.3.

15

Проведение эксперимента

Заполнение системы должно проводиться до тех пор, пока жидкость не заполнит все три ресивера. Уровень жидкости в ресиверах можно наблюдать в прозрачной трубке справа от ресивера H2.3.

Внимание! В процессе заполнения модели пласта жидкостью давление в зоне датчика Z8 не должно превышать 1 бар.

Рисунок 3.4 – Процесс заполнения системы жидкостью

8.После того, как ресиверы заполнены, необходимо удалить остатки воздуха из внутренней полости модели пласта.

Для этого, не выключая насосную станцию, необходимо закрыть кран V2, остановив процесс заполнения ресиверов.

Поочерёдно открывая и закрывая краны V5– V11 (рисунок 3.5), соединённые с дренажными магистралями, добиться того, чтобы из пласта перестали выходить пузырьки воздуха.

Рисунок 3.5 – Краны V5–V11

16

Проведение эксперимента

Для упрощения этой процедуры и наблюдения появления жидкости в верхних точках системы дренажные магистрали выполнены из прозрачных шлангов.

Убедившись, что через дренажные магистрали больше не выходит воздух, необходимо перекрыть все краны V5–V11.

9.Выключить насосную станцию кнопкой STOP на панели управления насосом.

10.Затем необходимо открыть кран V1, подавая тем самым сжатый воздух в верхнюю часть ресиверов под давлением, заданным при помощи редукционного клапана (V0).

11.Кран V12 должен быть закрыт.

3.2Проведение эксперимента

После завершения процессов: заполнения модели, удаления воздуха, заполнения ресиверов, проверьте состояние кранов.

Перекрыты краны: V2, V4, V5, V6, V7, V8, V9, V10, V11, V12, V13.

Открыты краны: V1, V3.

Лабораторный стенд по исследованию модели нефтеносного пласта подготовлен для проведения лабораторной работы.

Для того чтобы начать эксперимент необходимо: 1. Начать запись показания датчиков в файл.

Для начала записи показания датчиков следует в окне графиков нажать на кнопку В Excel.

2. Полностью открыть кран V13 на выходе из модели пласта.

После чего жидкость начнёт поступать в мерную ёмкость. Процесс падения давления и роста расхода будет отображаться на графиках (рисунок 3.6). После того, как показания датчиков стабилизировались, можно перейти к новым граничным условиям.

Изменить настройку редукционного клапана в сторону уменьшения давления на входе в модель. Жидкости, находящейся в ресиверах, достаточно для проведения эксперимента длительностью 5-6 минут. За это время необходимо провести измерения при 4-5 различных значениях давления на входе в модель.

Внимание! В процессе проведения эксперимента давление в зоне датчика Z2 не должно превышать 1 бар.

17

Проведение эксперимента

Рисунок 3.6 – Процесс заполнения системы жидкостью

3.3Завершение эксперимента

1.Закрыть кран V1.

2.Перекрыть редукционный клапан V0.

3.Перекрыть кран V13 на выходе из модели пласта.

4.Сбросить давление в модели, открыв кран V2.

5.Закрыть кран V2.

6.Остановить запись показаний в файл, нажав на кнопку В Excel.

7.Выключить компрессор.

8.Выключить пульт управления.

9.Закрыть программное обеспечение.

10.Сохранить файл «Пласт_протокол» (D:\Data\Пласт_протокол).

18

Обработка результатов

4 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Все показания датчиков в ходе эксперимента записываются в файл Пласт_Протокол.txt. Это обычный текстовый файл, который имеет формат, представленный на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Формат записи показаний датчиков (файл Пласт_Протокол.txt)

Данные записываются с интервалом в одну десятую секунды. В результате образуется большой массив чисел. Его обработку удобнее провести в Excel, предварительно импортировав туда замеры.

4.1Импорт данных текстового файла в Excel

Для импорта данных тестового файла в EXCEL выполнить следующие действия:

−запустить EXCEL;

−сохранить открытую пустую книгу как Книга Excel 97-2003;

−в главном меню выберите Файл → Открыть;

−в окне выбора файлов указать тип файлов – Текстовые файлы (*.prn; *.txt; *.csv) и выбрать файл протокола (рисунок 4.2).

19

Обработка результатов

Рисунок 4.2 – Окно выбора файла для импорта

− открывается окно Мастер текстов.

Далее выполнить следующие действия для импорта данных текстового файла в Excel:

− шаг первый Формат данных →с разделителями →Начать импорт со строки → 6 → Нажать на кнопку «Далее» (рисунок 4.3);

Рисунок 4.3 – Шаг 1 импорта данных

− шаг второй указать Символом разделителем является запятая (рисунок 4.4);

Рисунок 4.4 – Шаг 2 импорта данных

−на третьем шаге выполнить следующие действия:

определить Формат данных столбца → Общий:

20