Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород

 

Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород может найти применение в нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения -определения проницаемости образцов с открытыми трещинами и изучение двухфазной фильтрации. Устройство содержит герметичный корпус с крьппкой , расположенные в корпусе резиновую манжету для бокового обжатия.образца , верхний и нижний плунжеры с осевыми отверстиями и каналы для подвода и отвода фильтрата. В верхней части корпуса выполнена герметичная камера, которая сообщена с осевым отверстием верхнего плунжера радиальными отверстиями, выполненными на различной высоте в верхнем плунжере. В осевом отверстии сл верхнего плунжера установлена подвижная трубка с уплотнительными кольцами, а плунжеры и крышка выполнены с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и резиновой манжеты. 2 ил. ю а СП ел ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

13,. !3

%В%. 1Ие

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ В ВЮВВ ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3598905/24-25 (22) 11.03.83 (46) 23.10.86. Бюл. У 39 (71) Коми филиал Всесоюзного научноисследовательского института природных газов (72) В.Е.Уляшев (53) 625. 85: 6 20. 1 (088. 8) (5e) Авторское свидетельство СССР

9 488917, кл. Е 21 В 49/00, 1962.

Авторское свидетельство СССР

У 233981, кл. С 01 N 15/08, 1955.

Авторское свидетельство СССР М 928202, кл. G 01 N 15/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород может найти применение в нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения расширение функциональных возможнос„„Я0„„1265551 (дц 4 G 01 N 15/08. тей устройства путем обеспечения

-определения проницаемости образцов с открытыми трещинами и изучение двухфазной фильтрации. Устройство содержит герметичный корпус с крышкой, расположенные в корпусе резиновую манжету для бокового обжатия образца, верхний и нижний плунжеры с осевыми отверстиями и каналы для подвода и отвода фильтрата. В верхней части корпуса выполнена герметичная камера, которая сообщена с осевым отверстием верхнего плунжера радиальными отверстиями, выполненными на различной высоте в верхнем плунжере. B осевом отверстии верхнего плунжера установлена подвижная трубка с уплотнительными кольцами, а плунжеры и крышка выполнены с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и резиновой манжеты. 2 ил.

1 1

Изобретение относится к технике определения физических свойств горных пород и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности при лабораторных исследованиях проницаемости образцов горных пород.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения проницаемости образцов с открытыми трещинами, а также изучения двухфазной фильтрации, Яа фиг. 1 представлена схема устройства в режиме определения фильтрационных свойств при установившемся течении жидкости; на фиг. 2— схема устройства при,работе в режиме неустановившегося течения.

УстроиствО сосТоНТ H3 KpbIIKH 1, в которой установлен верхний плунжер 2 с радиальными отверстиями 3.

В осевом отверстии плунжера размещено средство регулирования давления жидкости (трубка) 4. Уплотнительная прокладка 5 служит для изоляции боковой поверхности исследуемого образца 6 от линии подачи агента фильтрации на. торцовую поверхность образца, а также для распределения давления по ее площади. Корпус устройства выполнен составным в виде трех секций 7 — 9, соединенных резьбовыми соединениями и сжимающими внутренними частями торцовых поверхностей выступы резиновой манжеты 10, с целью исключения возможности прорыва агента гидрообжима к исследуемому образцу. Торцовое сжатие образца осуществляется с помощью нижнего плунжера 11, имеющего осевое отверстие 12, путем подачи агента обжима через канал 13 в нижнюю часть полости секции 9. Боковое сжатие исследуемого образца осуществляется нагнетанием агента гидрообжима через канал 14 в пространство между резиновой манжетой и внутренней стенкой секции 8. Отвод или подвод агента фильтрации, проходящего через боковую поверхность, осуществляется через канал 15. Крышка устройства и верхняя секция корпуса образуют камеру 16 для заполнения жидкостью фильтрации. Каналы 17 и 18, расположенные в крышке устройства, необходимы для заполнения камеры жидкостью или для поддавливания жидкости при изучении фильтрационных свойств образца под высоким,цавлением . Верхний плунжер закреплен

265551 2 в крышке при помощи гайки 19. Для предупреждения поднятия трубки 4 при подаче через нее агента фильтрации под давлением в верхней части плунжера установлены вкладыши 20, прижимаемые к трубке винтами 21, Для изоляции и уплотнения пространств между отдельными деталями применены резиновые кольца 22. В зависимости

10 от размеров соприкасающихся деталей кольца имеют различные диаметры.

Вентиля 23 — 27 служат для перекрытия соответствующих каналов 13, 14, 15, 17 и 18, предназначенных для

15 отвода и подвода агентов фильтрации и создания гидравлического обжима образца.

Устройство работает следующим .образом.

20 Исследуемый образец 6 помещается в резиновую манжету 10, выступы которой предварительно прижаты секциями 7 — 9. В зависимости от поставленной задачи образец может нахо25 диться в резиновой манжете как полностью, так и частично.

Так, при определении трещинной и матричной проницаемости в условиях равномерного или неравномерного щ0 сжатия образец обжимают резиновой манжетой по всей длине. В этом слу, чае крышку 1 устанавливают таким образом, чтобы плунжер 2 опустился на торцовую поверхность исследуемого образца горной породы (фиг.1).

После этого через канал 13 подают агент гидравлического обжима в нижнюю часть секции 9. Под давлением жидкости плунжер 11 сжимает образец

40 породы к плунжеру 2. Необходимое значение величины давления торцового обжима создают с помощью гидравлического пресса и фиксируют по манометру, находящемуся на панели уста45 НОВки (He покЯЗЯНО) Затем Образец обжимают с боков нагнетанием агента обжима через канал 14 в пространство между резиновой манжетой 10 и внутренней стенкой секции 8. Трубку 4, предназначенную для регулирования давления жидкости на образец, перемещают (опускают) до поверхности горной породы и с помощью нижнего уплотнительного кольца изолируют последнюю от камеры 16. При таком положении трубки 4 возможно Определение проницаемости при линейной фильтрации жидкости или газа, подаваемого на образец непосредственно! 265

3 через трубку 4. Расходы газа или жидкости, прошедшей через образец, замеряются расходомерами, установленными на выходе отверстия 12..

Определение проницаемости трещиноватых образцов при ламинарном течении жидкости требует создания избыточных давлений значительно ниже атмосферного. Поэтому данное устройство снабжено камерой 16 для жидкости и сред- 1р ством для регулирования давления жидкости на образец — трубкой 4.

При открытых вентилях 26 и 27 камера 16 наполняется жидкостью, йред— назначенной для фильтрации. После пе-!5 рекрытия вентилей 26 и 27 передвижением трубки 4 в плунжере 2 устанавливается необходимое давление жидкости на образец. В зависимости от высоты поднятия трубки, соединенной gp с атмосферой, абсолютное давление жидкости на поверхность горной породы будет равным

Р=(! 1)+Р., (1) где ф — удельный вес жидкости, кг/см,25

h — высота поднятия трубки от поверхности образца, см;

Р— давление жидкости на уровне нижнего конца трубки, равное атмосферному (нулевая линия),30 кгс/см2 .

Следовательно, при поднятии трубки над поверхностью образца на высоту h жидкость из камеры 16 через радиальные отверстия 3 и осевое отверс-

5 тие плунжера 2 будет поступать на образец и фильтроваться через него под постоянным давлением, согласно формулы (1), до тех пор, пока уровень жидкости в камере не достигнет торца 4р трубки. В данном случае будет наблюдаться установившаяся фильтрация жидкости. В дальнейшем, когда уровень жидкости достигнет нулевой линии, ее давление начнет постоянно 45 уменьшаться и на каждой отметке будет характеризоваться величиной

P = г h, (2) где h — высота уровня жидкости над поверхностью образца.

При таком режиме работы фильтрация будет подчинена законам неустановившегося течения жидкостей, так как давление жидкости, определяемое по формуле (2), постоянно изменяется (уменьшается).

Таким образом, устройство позволяет определение фильтрационных

551 4 свойств трещиноватых образцов при установившемся и неустановившемся течении жидкости (фиг. 2).

При изучении двухфазной фильтрации через образцы горных пород уплотнительное кольцо 22, расположенное внизу трубки 4, снимают для того, чтобы жидкость из камеры 16 могла поступать на образец при максимально опущенной трубке. После закрепления трубки винтом 21 через нее подают к образцу одну из фаз, предназначенных для фильтрации, а через канал -17 — другую. Перемешиваясь над поверхностью образца, обе фазы фильтруются через него. Расходы фаз определяют расходомерами, подключенными к выходу канала 12.

Поинтервальное определение равнонаправленной и радиальной фильтрации жидкостей и газов осуществляют следующим образом. Допустим, что в начальный момент исследуемый образец 6 находится в положении, показанном на фиг. 2. Открыв вентиль 24 снижают давление бокового обжима до атмосферного. Необходимое положение образца в резиновой манжете 10 устанавливают раскручиванием крышки 1, Одновременное передвижение образца происходит эа счет давления торцового гидравлического обжима, передаваемого на плунжер 11. Зафиксировав таким образом крышку на определенной высоте и снова обжав с боков, определяют проницаемость образца на данном интервале. Расходы фильтрующихся агентов при определении разнонаправленной проницаемости фиксируют на выходе каналов 12 и 15, а при радиальной фильтрации — на выходе канала 15 при перекрытом канале 12 (на фиг. 1 осевое отверстие в образце показано пунктирной линией).

Затем образец передвигают на следующую высоту с последующиМ опре-делением проницаемости данного интервала и т.д. до положения, показанного на фиг. 1.

Сравнивая полученные данные объемных расходов жидкости или газа на каждом интервале, оценивак фильтрационную способность исследуемого образца и структуру его фильтрационных каналов.

Формула изобретения

Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород, ссдерS 1265551 6 жащее герметичный корпус с крьшн<ой, рая сообщена с осевым отверстием расположенные в корпусе резиновую верхнего плунжера радиальными отверсманжету для бокового обжатия образ- тиями, выполненными на различной ца, верхний и нижний плунжеры с осе- высоте в верхнем плунжере, в осевом выми отверстиями и каналы для подво- 5 отверстии верхнего плунжера установда и отвода фильтрата, о т л и ч а ю- лена подвижная трубка с уплотнительщ e e с я тем, что, с целью расши- ными кольцами, а плунжеры и крышка рения функциональных возможностей выполнены с возможностью осевого устройства, в верхней части корпуса перемещения относительно корпуса выполнена герметичная камера, кото- 10 и резиновой манжеты.

ЖгЯ

Составитель А.Кощеев

Редактор В.Иванова Тсхред М.Ходанич Корректор В.Синицкая, Заказ 565 1/35 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4