Устройство для определения реологических свойств жидкостей и фильтрационных характеристик пористых тел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ И ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРКСг ТЫХ ТЕЛ, содержащее чувствительный элемент в виде капилляра или образца пористой среды, прозрачную трубку с рабочей жидкостью, соединенную с чувствительным элементом через буферную и исследуемую жидкость в разделительных цилиндрах, и регистратор времени перемещения мениска рабочей жидкости, отличающее ся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно содержит патрубок и шарнирное гер . метизированное соединение, а прозрачная трубка - несмешиваемое с рабочей жидкостью вещество, прозрачная трубка выполнена из двух колен, установленных с возможностью вращения на оснований симметрично горизонтальной оси вращения, причем патрубок соединяет противоположные концы колен прозрачной трубки, несмешиi ваемое с рабочей жидкостью вещество (Л находится в каждом из колен, а шарнирное герметизированное соединение подключено к разделительным цилиндрам и коленам прозрачной трубки. 4 СО

„„SU„„1041910 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 C 01 N 11 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3411494/18-25 (22) 1 9. 03. 82 (46) 15. 09. 83. Вюл. Р 34 (72) Н. Н. Репин (сын) (71) Уфимский нефтяной институт (53) 532.137(088.8) (56) 1. Калинко М.К. Методика исследования коллекторских свойств кернов. М., Гостоптехиэдат, 1963, с.95.

2. Аппаратура и методика исследования реологических свойств аномально-вязких пластовых нефтей. Методическое руководство. РД 39-11-02-77,. с. 51 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТЕЙ И

ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРИС-.

ТЫХ ТЕЛ, содержащее чувствительный элемент в виде капилляра или образца пористой среды, прозрачную труб- ку с рабочей жидкостью, соединенную, с чувствительным элементом через буферную и исследуемую жидкость в разделительных цилиндрах, и регистратор времени перемещения мениска рабочей жидкости, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно соцержит патрубок и шарнирное герметизированное соединение, а прозрачная трубка — несмешиваемое с рабочей жидкостью вещество, прозрачная трубка выполнена из двух колен, установленных с возможностью вращения на основании симметрично горизонтальной оси вращения, причем патрубок соединяет противоположные концы колен прозрачной трубки, несмешиваемое с рабочей жидкостью вещество находится в каждом из колен, а шарнирное герметизированное соединение подключено к разделительным цилиндрам и коленам прозрачной. трубки.

1041910 Изобретение относится к реологическим исследованиям жидкостей и ди- сперсных систем и может также применяться для определения фильтрационных характеристик пористых тел при установившихся режимах фильтра- 5 ции.

Известно устройство для определения вязкости жидкостей под давлени, ем и проницаемости кернов УИПК-1М, которое содержит чувствительный эле- 10 мент в виде капилляра или образца пористой среды, жидкостной дифманометр для измерения перепада давления на концах капилляра или образца пористой среды и спаренные винтовые прессы с электроприводом для нагнетания и отброса исследуемой жидкости 1).

Недостатком этого устройства,являются большие затраты времени на измерения перепада давления для каждого режима течения (фильтрации).

Для выполнения такого измерения необходимо, чтобы мениски манометри ческих жидкостей в коленах дифманометра установились на разных уровнях однако при объемных расходах порядка

10 9м З/с этот процесс может длиться несколько суток.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения реологических свойств жидкостей и фильтрационных характеристик пористых тел, сконструированное на базе

УИПК-1М. Это устройство содержит чувствительный элемент в виде капилляра-или образца пористой среды, прозрачную трубку с рабочей жидкостью, соединенную с чувствительным элементом через буферную и исследуемую жидкость в разделительных цилиндрах и регистратор времени переме- 40 щения мениска рабочей жидкости.E2J.

Применение данного устройства сокращает время на проведение исследований,,однако такое сокращение приводит к снижению точности иэмере- 45 ний.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения реологических свойств жидкостей и фильтрационных характеристик пористых тел, содержащее чувствительный элемент в виде капилляра или образца пористой среды, прозрачную трубку с рабочей жидкостью, соединенную с чувствитель- 5з ным элементом через буферную и ис- следуемую жидкость в разделительных цилиндрах, и регистратор времени перемещения мениска рабочей жидкости, дополнительно содержит патрубок и бО шарнирное герметизированное соединение, а прозрачная трубка — несмешиваемое с рабочей жидкостью вещество, прозрачная трубка выполнена из . двух колен, установленных с врзможностью вращения на основании симметрично горизонтальной оси вращения, причем патрубок соединяет концы колен прозрачной трубки, несмешиваемое с рабочей жидкостью вещество находится в каждом из колен, а шарнирное герметизированное соединение подключено к разделительным цилиндрам и коленам прозрачной трубки;, На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит вращающееся основание 1, на котором установлены два колена прозрачной трубки 2, заполненные рабочей жидкостью (например, керосином) и несмешивающимся с ней рабочим веществом 6 (например, азотом). Рабочее вещество заполняет также металлический патрубок 3, соединяющий противоположные концы прозрачных трубок 2. Основание 1 вместе б прозрачными трубками 2 может быть установлено под любым углом к вертикали путем поворота (s плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа) на шарнирном герметизированном соединении 4, сообщающем чувствительный элемент устройства в виде капилляра

5 или образца пористой среды 6 через буферную жидкость Б в раздеЛительных цилиндрах 7 с трубками 2.

Байпасы 8 с вентилями 9 служат для приведения межфаэных границ раздела рабочей Р, буферной Б и исследуемой

И жидкостей к. одному уровню при подготовке устройства к работе.

Рабочая жидкость должна хорошо смачивать стенки прозрачных трубок, обладать малой вязкостью при температуре и давлении опыта, быть прозрачной. Для стеклянных трубок рабочей жидкостью может служить керосин.

Буферная жидкость должна быть выбрана таким образом, чтобы она сме-.. шивалась с рабочей и исследуемой, отличалась от них по плотности. В случае изучения вязкости или особенностей фильтрации нефти буферной жидкостью может служить дистиллированная вода.

При соблюдении перечисленных условий предлагаемое устройство может использоваться для изучения любых жидкостей и дисперсных систем.

Устройство работает следующим образом.

Комплекс операций при работе на предлагаемом устройстве может быть условно разделен на две группы операций: подготовительные и измерительные, Подготовительные операции. Заполнение устройства исследуемой, буферной и рабочей жидкостями и создание перепада давления нужной величины на концах. капилляра 5 или образца пористой среды 6.

- 1041910

После заполнения межфазные поверх- ности раздела исоледуемой, И, бу,. ферной о и рабочей P жидкостей в раз. делительных цилиндрах 7 должны быть . приведены к одному уровню. Для этого прозрачные трубки 2 отключаются от разделительных цилиндров 7, а вентили байпасов 8 открываются.

Начальная величина перейада давления устанавливается путем выбора угла наклона трубок к вертикали

10 вР=у.g0coseC, (q) где 4Р— перепад давления, т.е. разность давлений на входе и на выходе капилляра или об-. разца пористой среды; — плотность рабочей жидкости; ускорение свободного падения; 20 — суммарная длина трубок, заполненных рабочей жидко- . стью; с(— угол наклона трубок к вертикали.

Величина.с(должна быть выбрана,еаранее и установлена в результате заI полнения устройства рабочей жидко-, . стью.

К моменту окончания подготовительных операций в устройстве устанавли» вается давление, которое будем назы-. вать начальным. Вентили на байпасах

- закрываются, открываются вентили на

:концах капилляра 5 или образца.порис--з5 той среды 6. (в зависимости от того, определяются ли реологические свойства жидкостей или фильтрационные характеристики пористой среды) и после этого открываются вентили на 40 трубках 2. В результате последней операции давление на входе в капил- ляр или образец пористой среды воз-. растает по сравнению с начальным за счет столба рабочей жидкости в верх- 45 ней прозрачной трубке 2. На выходе из капилляра или образца пористой среды давление уменьшается по сравнению с начальным за счет столба рабочей жидкости в нижней прозрачной трубке 2. Таким образом, созда- ется перепад давления, под действием которого происходит течение ис- следуемой жидкости через капилляр или фильтрация ее через образец пористой среды. Величина перепада давления при этом остается постоянной, так как уменьшение высоты столба рабочей жидкости s верхней. трубке сопровождается увеличением высоты столба рабочей жидкости в 60 нижней трубке, т.е. суммарная их высота остается постоянной: 1=Сопвй.

Следовательно, все величины в правой части выражения (1) являются постоянными, а значит, hP = Const. 65

После создания постоянного перепада давления нужной величины производится определение объемного расхода, которое сводится к измерению времени перемещения менисков рабочей жидкости в каждой из прозрачных трубок 2 на расстояние S (регистратор времени перемещения менисков на чертеже не показан)

Q = (2) где Q — - объемный расход исследуемой жидкости через капилляр или образец пористой среды„.

à — средняя площадь нормального внутреннего сечения трубок на участке S определенная с помощью предварительной тарировки; время, в течение которого мениск рабочей жидкости в трубке перемещается на расстояние S.

Изменение величины перепада давления, а следовательно, и режима течения (фильтрации) исследуемой жидкости может быть легко осуществлено путем изменения угла наклонами трубок 2 эа счет поворота основания

1, на котором они установлены. Величины перепада давления могут быть сколь угодно малы, вплоть до ьР=О при. d =90, что;особенно важно для проведения реологических исследований слабоструктурированных систем типа аномальных нефтей.

В случае выхода одного из менис-. ков рабочей жидкости эа пределы трубки 2 мениски могут быть возвращены в первоначальное положение путем изменения угла наклона трубок

= eL> + 180, (3) где cL - первоначальный угол наклона трубок к вертикали;

0(2 - угол наклона трубок к вертикали при котором направление течения (фильтрации) измеряется на противоположное при сохранении той же величины перепада давления, что и для N1 °

Процесс возвращения менисков может быть ускорен путем открытия одного иэ байпасов.

Таким образом, путем установления различных величин перепадов давления и намерения соответствующих им объемf ных расходов могут быть получены результаты для расчетов вязкости и иных реологических параметров исследуемой жидкости или дисперсной системы, а также для расчетов фильтра ционных характеристик пористых тел.

Величина перепада давления может быть Задана нутем установления угла наклонных трубок к вертикали, а время, необходимое для определения объ

1041910

Составитель В. Филатова

Редактор C. Тимохина Техред Т.Фанта Корректор A. Тяско

Заказ 7118/44 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 емного расхода, зависит от величины внутреннего сечения трубок и может быть изменено путем подбора трубок нужного диаметра.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключает- 5 ся в повышении точности измерений беэ снижения скорости проведения эксперимента за счет введения в устройство для измерения реологических

4свойств жидкости и фильтрационных характеристик пористых тел патрубка и шарнирного герметизированного соединения, а в прозрачную трубку дан ного устройства — несмешиваемого с рабочей жидкостью вещества — и вы1 полнении самой трубки из двух колен установленных с возможностью вращения на основании симметрично гори- зонтальной оси вращения.

1 Э