Устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах

 

УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ , содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и поддоном-бюреткой , соединенной с отверстием в дне стакана, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей, в стакане герметично установлен второй стаканвкладьш , внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладьша по обе стороны перегородки выполнены отверстия, а в стакан-вкладе.пп вставлен поршень с пазом, в которьй входит перегородка.

(19) () )) СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН

4(sl) (; 01 N 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3451290/24-25 (22) 11.06.82 (46) 15.05.85. Бюл. )) 18 (72) М.С. Вагов, Д.Н. Кузьмичев, В.М. Гражданкин и Н.В. Шестаков (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (53) 542.67 (088.8} (56) 1. Пирсон С.Д. Учение о нефтяном пласте. М., Гостоптехиздат, 1961 с. 71-72.

2. Авторское свидетельство СССР

В 828018,. кл. G 01 И 9/30, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

44U1MPÀ984 ЖИДКОСТЕЙ В ГОРНЫХ ЦОРОДАХ, содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и поддоном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей, в стакане герметично установлен второй стаканвкладыш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладыша по обе стороны перегородки выполнены отверстия, а в стакан-вкладыш вставлен поршень с лазом, в который входит перегородка.

1155912

20

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения в лабораторных условиях флюидопроницаемости в образцах горных пород, в частности фаэовой проницаемости воды и нефти.

Известна установка для определения фаэовой проницаемости, содержа— щая два насоса или пресса для подачи двух фаэ в образец породы с устройствами, регулирующими расход, промежуточные и рабочие емкости с ясидкостями, кернодержатель специальной конструкции, устройства для приема, разделения и измерения прошедших через образец количеств жидкостей, устройства для измерения насыщенности различными фазами пористой среды и обвязку Pg.

Недостатками этой установки являются сложность и громоздкость, обусловливающие значительную длительность определений.

Наиболее близким по технической д сущности к предлагаемому является устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах, содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и поддоном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана. Фильтрация жидкости в образце породы обеспечивается действием центробежных сил, возникающих при вращении в центрифуге С27.

Недостаток этого устройства— непригодность для изучения совместной фильтрации несмешивающихся жидкостей, т.е. фазовой проницаемости.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для изучения фильтрации жидкостей в горных породах, содержащем центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и под-. доном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, в стакане герметично установлен второй стакан-вкладыш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладыша по обе стороны перегородки выполнены отверстия, а в стаканвкладыш вставлен поршень с пазом, в который входит перегородка.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 — зависимость относительных фазовых проницаемостей для воды и керосина от водонасыщенности образца.

Устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах состоит из центрифуги (на фиг.1 не показана), подвесной корзины 1, размещенной на роторе 2 центрифуги, расположенного в корзине стакана 3 с образцом 4 породы и годдоном-бюреткой 5, находящимися в резиновой манжете 6, через которую на образец

4 передается внешнее противодавление с помощью уравновешивающего материала 7, например. жидкого эвтектического сплава галлия, индия и олова, для компенсации в образце породы напряжений растяжения,возникающих при вращении второго стакана-вкладыша 8 с перегородкой 9, выполненной, например, в виде полого цилиндра, разделяющей внутреннюю полость стакана-вкладыша на две полости 10 и 11 в которые заливают исследуемые жидкости, контактирующие с образцом через отверстия в дне 12„ и поршня 13 с кольцевым пазом 14, в который входит перегородка 9.Стакан-вкладыш 8 и поршень 12 образуют дозатор жидкости.

Устройство работает следующим образ ом.

После загрузки образца 4 в стакан, заполнения полостей 10 и 11 стакана-вкладыша исследуемыми жидкостями и установки поршня 13 приводят центрифугу во вращение, в результате которого под действием центробежных сил приходит в движение поршень 13, что обеспечивает поступление на входной торец образца и прокачку через него двух несмеши; вающихся жидкостей в соотношении, заданном соотношением площадей его поршней S4 и S .

По установившимся расходам исследуемых жидкостей ; при перепаде 6 определяемом расчетным путем, P и исходным данным о вязкостях жидкостей 41 длине Ь и площади поперечного сечения образца F определяются фазовые проницаемости по формуле

1155912

1О е(а-«- — t7}

2. (2) 20

30

45

50 к -QiyiL (1)

Г аР

Перепад давления 6 Р на длине образца, на выходном торце которого атмосферное давление, обусловленный весом поршня, движущегося под действием центробежных сил, и весом вращающихся столбов жидкостей между образцом и поршнем, определяется по формуле 1

И-«1Ь„(««)(« " «) 1(8, ; (а«e-, ). где и} — угловая скорость, - ускорение силы тяжести, ф — удельный вес смеси исследуемых жидкостей (У = д+,(д.,};

Ь вЂ” длина образца породы, — высота столба жидкости между образцом и поршнем, Й вЂ” расстояние от центра вращения до образца, м — удельный вес матес риала основания поршня, например . стали; — толщина основания поршня;

5 S1,52 — соответственно площади поперечного сечения основания поршня, кольцевой и цилиндрической части поршня, — длина поршня.

Для построения кривых зависимостей относительных проницаемостей от ненасыщенностей порового пространства породы различными жидкостями необходимо знать их текущее значения.

Насыщенности порового пространства жидкостями можно определять несколькими способами: измерением электропроводности пористой среды, весовым и объемным (материальный баланс по воде} .

Для эксперимента из одного куска песчаника были изготовлены два образца диаметром 5 см и длиной

5 см. Пористость породы составляла

25Х, В качестве исследуемых жидкостей были взяты вода и керосин (аналог нефти) . Значения абсолютных проницаемостей для воды и керосина оказались близкими между собой и и актически равными проницае5 мости породы по газу, составляющей около 250 мД.

Два образца берут с целью сокращения времени эксперимента и для уравновешивания ротора центрифуги.

На двух образцах породы определение фазовых проницаемостей проводят с доэаторами, в которых соотношение площадей частей поршня равняется 1:1 и 1:4. В один обра5 зец дозатор нагнетает воду и керосин в соотношении 1:4, а в другой — в соотношении 4:1. После этого проводят определение фазовых проницаемостей образцов с дозаторами,обеспечивающими соотношение воды и керосина в потоке равное

В процессе опытов непосредственно измеряются в поддоне-бюретке 5 объемы Ч; воды и керосина, прошедших через образец 4 породы за время t при заданной скорости вращения ротора центрифуги 1.д По этим данным рассчитываются расходы жидкостей Q;= — и лГ по формуле (2}.

U i

Насыщенность порового пространства.водой и керосином оценивается объемным способом (по балансу воды) после того, как устанавливается расход жидкостей.

На фиг.2 приведены зависимости относительных проницаемостей породы для воды и керосина, определяющиеся по известной формуле (3}, от насыщенности ее порового пространства водой

1 Кв 1 К

Ks к kê к .де Кь, К вЂ” фазовые проницаемости для воды и керосина, определенные по формуле (1}, К вЂ” абсолютная проницаемость, равная 250 мД.

Полученные с помощью предлагаемого устройства значения фазовых проницаемостей для воды и керосина на образцах песчаников оказались практически совпадающими со значениями, определяющимися на таких же образцах с помощью известного устройства, включающего две установки для исследования проницаемости УИПК-1N, входящих

1155912 в комплект серийно выпускаемой аппаратуры для исследования керосинов AKM-2.

По сравнению с известными устройствами, позволяющими определять фазовые проницаемости, предлагае1,0

20 ФО бО дд

Ваданасыщенностаь, %

1аО

Составитель А. Кощеев

Техред N.Íàäü КорректорЕ. Сирохман

Редактор И. Касарда

Заказ 3131/38

Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4. о ь О,б

04

Ь

1 ь

4 OZ

0 мое устройство характеризуется простотой, так как не требует наличия специальных средств создания давления и подачи жидкостей, более

5 широкой областью применения,так как позволяет определять фазовые проницаемости.