Устройство для исследования процесса вытеснения нефти из образцов пористых пород

 

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и предназначено для лабораторных исследований добычи нефти в различных условиях. Цель изобретения - обеспечение возможности изменения перепада давления жидкости непосредственно в процессе исследования . Для этого приспособление для изменения перепада давления выполнено в виде втулок 49-51 и 58 - 61, закрепленных через одну на поршне 48 и крьшпсе 57 корпуса. Свободные концы втулок, закрепленных на крышке 57, установлены по скользящей посадке относительно втулок, закрепленных на поршне 48, и с перекрытием полостей 53 - 56 между втулками. Кол-во полостей равно кол-ву втулок и каждая полость 53 - 56 через органы подачи и слива жидкости подключена либо к магистрали низкого давления , либо к сливу. При исследовании процесса вытеснения нефти из образца пористой среды методом постоянного перепада давления разность давлений является постоянной величиной и определяется кол-вом полостей штоковой части порЕ .ня 48, заполненных маслом под давлением. При подаче масла под давлением в полости 53 - 56 и 62 - 64 разность давлений будет минимальной, а при подаче в полость 56 - максимальной, 2 ил € С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4 11

ftB) M (Ill Щ82

П11 4 Е 21 В 49 00// E 21 В 43/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Ы, Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ыфд,.;,.., i3/ ". p !

М Ж М9ЯЯЯ5Ч% 5255М55 ЩОЫ (21) 4111190/22-03 (22) 30.05.86 . (46) 23.03.88. Бюл. - 1111 (71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения

Института геологии АН АЗССР (72) Б.А.Барков„ B..А.Бенедысек и А.А.Баишев (53) 622.276 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1216331, кл. Е 21 В 43/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ИЗ ОБРАЗЦОВ ПОРИСТЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и предназначено для лабораторных исследований добычи нефти в различных условиях. Цель изобретения — обеспечение воэможности изменения перепада давления жидкости непосредственно в процессе .:с— следования ° Для этого приспособление для изменения перепада давления выполнено в виде втулок 49 — 51 и 58

61, закрепленных через одну на порш-, не 48 и крьшпсе 57 корпуса. Свободные концы втулок, закрепленных на. крышке 57, установлены по скользящей чссадке относительно втулок, закрепленных на поршне 48, и с перекрытием полостей 53 — 56 между втулками.

Кол-во полостей равно кол-ву втулок и каждая полость 53 — 56 через органы подачи и слива жидкости подключена либо к магистрали низкого ".àâëåния, либо к сливу. При исследовании процесса вытеснения нефти иэ образца пористой сре ы методом постоянного перепада давления разность давлений является постоянной величиной и определяется кол-вом полостей штоковой части поршня 48, заполненных маслом под давлением. При подаче масла под давлением в полости 53

56 и 62 — 64 разность давлений будет минимальной, а при подаче в полость

56 — максимальной 2 ил.

1382941

Изобретение относится к лабораорным устройствам для изучения про цесса вытеснения нефти в различных ."условиях из образцов горных пород, взятых из нефтянога пласта.

Целью изобретения является обеспечение воэможности применения пере,пада давления непосредственно в процессе исследования. 10

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для исследования процесса вытеснения нефти; на фиг. 2 — конструкция мультиплика" тора е изменяемой в процессе работы

1 эффективной площадью поршня.

Устройство состоит из камеры 1 с выходным 2 и входным 3 каналами, ïoðèñòoé среды 4, мультипликатора 5 ( давления, индикатора 6 влажности, 20 ( гидравлических линий 7 — 12, регули руемаго дросселя 13, гидроцилиндра

14 с измерительной рейкой, зубчатого редуктора 15, лампочки 16, диска

17, фотодиода 18, гидравлических 25 линий 19 — 21, двухпозиционных золотнккавых распределителей 22- 25 с . электромагнитным управлением, гидрав( лических линий 26-30, регулируемого дросселя 31, гидравлических линий 32- ЗО

36, промежуточных баков 37 — 39 соответственно для масла, воды (c электрообогревом) и реагентов (с электрообогревом) и линий 40 — 42.

Входной канал 2 камеры 1 высокого давления линиями 41 и 42 подсоединен к промежуточным бакам 37 — 39, заполняемым из вспомогательных емкостей (не показаны) по линиям 36, 35 к 34 соответственно. гЩ

Входной канал 3 камеры соединен линией 11 с правой полостью (вхадом) измерительного гидроцилквдра 14. На ликии 11 непосредственна у выходя камеры установлен индикатор 6 влажности, автоматически отмечающий количественное содержание влаги в вытесняемой нефти, шток гкдроцилинд ра кинематически связан с редуктором

15, вращающим диск 17 с отверстием.

Источник 16 света устанавливается напратчв диска на одной оптической оси с фотадиодом 18, находящимся по другую сторону диска.

Оцно кз выходных отверстий гидроцилиндра соединяется со слквным баком источника низкого давления посрецством сливной линии 42, на которай устанавливается регулируемый дроссель 13. Другое выходное отверстие гидрацилиндра соединяется с золотникам 23 посредством линии 19, Полость низкого давления мультипликатора 5 соединяется с напорной линией 20 и сливной линией 12 ксточника низкого давления посредством линий 20 и 21, золотника 22 и линий

10и9;

Обе стороны полости низкого давления мультипликатора 5, разделенные поршнями, шунтируются линиями 32 и

ЗЗ с золотником 25, которые подклю- чены соответственно к линиям 9 и 10 °

Правая каласть высокого давления мультипликатора 5 подсоединяется к входу камеры высокого давления посредством линии 8 через золотник 23, линии 28 с регулируемым драсселем 3 1 через промежуточные баки 37 — 39 и линий 40 — 42.

Левая полость высокого давления ,мультипликатора 5 давления подсоединяется к выходу камеры высокого давления посредством линки 7 через золотник 23 и далее через линии 19 и 11.

Левая и правая полости высокого давления мультипликатора 5 шунтируются линиями 29 и 30 через золотник

24, которые подсоединены соответственно к линиям 8 и 7.

Мультипликатор 5 (фкг.2) является многоступенчатым преобразователем давления двойнага цействия с разде.— ленным поршнем и двумя цилиндрами высокого давления и состоит из крышки 43 са штуцерам 44 для подсоединения к магистрали низкого давления поршневой полости 45 корпуса 46, внутри которого установлены ступенчатые поршни 47 к 48,. обращенные большими ступенями друг к другу„ На поршне 48 са стороны его поршневой полости установлены и закреплены втулки 49 — 51., абразуюлцте между собой корпусам и штоком 52 концентрические полости 53 — 56. На второй крьппке 57 закреплена -... перекрытием относительно втулок поршня вторая группа втулок 58 — 61 с образованием полостей 62 — 64. Крышка 57 и неподвижная группа втулок сна:жены канаг л:-ми g вяэан л.рд с органа а о управления„ НрН БОмОщи КQT0pьш па ла=тк могут сообщаться с магистралью низкого давления клк < о сливам

1382941 (фиг. 1). Полость 56 через канал 72 сообщена с полостью 73, расположенной между поршнями 47 и 48. Цилиндры 74 и 75 высокого давления эакреп5 лены на крышках 43 и 57 корпуса мультипликатора и снабжены штуцерами 76 и 77 для подключения к магистралям 11 и 42 высокого давления.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом исследования вьггеснения нефти промежуточные баки 37—

39 при открьггых вентилях на линиях

34 — 36 и закрытых вентилях на ли,ниях 28 и 40 — 42 заполняются соответственно маслом, водой и реагентом из емкостей (не показаны) под самотеком. Камера 1 высокого давления, предварительно заполненная пористой средой, индикатор 6 влажности, правая полость измерительного гидроцилиндра 14 и ликии 11 и 42 заполняются нефтью из вспомогательного бака (не показан) до тех пор, пока 25 нефть не покажется из контрольного вентиля на гидроцилиндре (не показан). Мультипликатор 5, левая полость измерительного гидроцилкндра

14, золотники 22 — 25 управления и линии 7 — 10, 12, 19 — 21, 26 -30, 32 и 33 заполняются маслом от источника низкого давлен;-гя.

Вентили на линиях 42 и 11 закрывают и подключают камеру 1 высокого давления к вакуум-насосу (не показан), включая одновременно электрообогрев камеры и промежуточных баков После вакуумирования вакуумнасос отключают и модель нефтяного 40 пласта готова к исследованиям.

При исследовании процесса вытеснения нефти из пористой среды методом постоянного перепада давлений по концам образца порйни мультипли- 45 катора 5 (фиг.1) предварительно устанавливают в исходное положение (фиг.2). При открытых вентилях на линиях 1t, 12,19,28 и 40 — 42 и закрытых вентилях на линиях 34 — 36 включают источник низкого давления и переводят золотники 22 и 23 из нейтрального положения вправо. При этом масло из линии 20 через линию 10 заполняет в мультипликаторе 5 через орган 65 управления и канал 72 часть штоковой полости поршня 48 и межпоршневую полость 73. Под давлением масла порядка t 00 ктс/см поршень 48 занимает крайнее левое положение, прк этом шток-плунжер поршня 47 через штуцер 76 цилиндра 74 высокого давления вытесняет масло из полости цилиндра 74 высокого давления в линию 8 (прк этом полости 53 — 55 и

62 — 64 прк помощи оргачов бб — 7t управления соединяются через линию

27 с баком источника давления). Так как давление, усиливаемое мультипликатором 5, пропорционально отношению эффективной площади поршня, то давление, развиваемое мультипликатором 5 со стороны поршня 47, во столько раз больше давления, развиваемого им же со стороны поршня 48, во сколько раз эффективная площадь поршня 47 больше эффективной площади поршня 48.

При исследовании процесса вытеснения нефти из образца пористой среды методом постоянного перепада давления разность давлений является постоянной величиной и определяется количеством полостей штоковой части поршня 48, заполненных маслом под давлением. При подаче масла под давлением во все полости 53 — 56 и62 — 64 разность давлений минимальна, при подаче только в полость 56 — максимальна. Масло,вьггесняемое поршнем 47 в золотник 22 и кз него по линии 2t сливается в бак источника давления (не показан). Масло, вытесняемое шток — плунжером поршня 47 кз штуцера 76, по линии 8 попадает в золотник 23, иэ него по линии 28 в промежуточный масляный бак 37. Масло кэ бака 37 попадает по ликии 40 в верхнюю часть бака 38, вытесняя кз него воду по линии 42 на вход камеры высокого давления (если требуются иные вьггесняющие среды, масло подают в ,верхнюю часть промежуточного бака 39, вытесняя соответственно реагент в камеру высокого давления). В то же время масло, вытесняемое шток-плунжером поршня 48, через штуцер 77 и линию 7 попадает в золотник 23, который направляет его по линии 19 в масляную полость гкдроцклкндра 14 для подпора вытесняемой кз камеры высокого давления среды. Из гидроцилиндра масло через дроссель 13 по линии 12 сливается в бак источника низкого давления.

1382941

В конце рабочего хода срабатывает микровыключатель (не показан), который замыкает электрическую цепь электромагHHToB золотников, 7lpH ВТоМ золотники 22 и 23 возвращаются в ней5 тральное положение, а золотники 24 и 25 передвигаются вправо. Масло из источника низкого давления по линиям 20 и 26 направляется в золотник

24, от него по линиям 30 и 7 через штуцер 76 в цилиндр 75 высокого давления мультипликатора, переводя поршень 47 в крайнее левое положение, осуществляя промежуточный ход зарядки мультипликатора. При этом масло, вытесняемое иэ полости цилиндра 74 высокого давления через штуцер 76, но линии 8 направляется в золотник

24, а из него — по линии 27 на слив в бак источника низкого давления.

В та же время масло.иэ штоковай полости поршня 47 перетекает в штакавую полость поршня 48 по линиям 9, 32, 33 и 10 через золотник 35. Па 25 окончании хода влево срабатывает контакт второго конечного микровыключателя (не показан), который замыкает электрическую цепь электромагнитов

:::а перемешение золотников 24 и 25 в левое положение. При этом масло зт источника низкого давления па линиям 20 и 2 . направляется в золотник

24 и откуда по лини-;.и 29 и 8 подает-.:я через штуцер 76 в полость 74 высского давления, перемещая сомкнутые поршни 47 и 48 в среднее положение, фиксируемое копирной линейкой(не показана) и конечным мнкровыключателем,, который переводит золотники 25 и 24 в нейтральное положе пле. Масло иэ полости 75 (высокого давления, вытесняемое шток-плунжером поршня 48 па линиям 7, 27 и 12, через золотник 4 попадает в сливной бак. В то же время масло иэ штоковой полости поршня 48 перетекает в штоковую полость поршня 47 па линиям 10, 33, 32 и 9 ерез золотник 25. Мультипликатор

=,аряжен к следующему рабочему циклу.

5О

Зъ":,есняемая по линии 11 из камеры высоко-.:ñ давления жидкость первоначально проходит через индикатор 6 влажности, где каким-либо нз извест.-г.пс способов измерения влажности ,определяется процентное содержание влаги или реагента в вытесненной неф> ти. Затем вытесненная жидкость попадает в полость гидроцнлнндра 14, где автоматически производится непрерывный замер объемной скорости вытесненной среды следующим образом.

Под действием разности равнодействующих сил давления вытесненной среды и масла из мультипликатора поршень гидроцнлиндра 14 со штоком и прикрепленной к нему зубчатой рейкой выдвигается из гидроцилнндра, приводя.во вращение повьппающий зубчатый редуктор 15 и вязанный с ним диск 17 с отверстиями. Лучи света от электролампочки 16, попадая через отверстие в диске на поверхность фотадиода 18, уменьшают его.сопротивление в неправодящем направлении во много раз, что обусловливает возникновение тока в измерительной цепи, который усиливается и подается на специальное записывающее устройство (не показано).

Величину перепада давления для каждого отдельного эксперимента можно варьировать путем изменения эффективной площади поршня 48, для этого поршень 48 снабжается втулками 49

51, а крьппка 57 корпуса мультипликатора установленными с перекрытием относительна втулок 49 — 51 втулками 58 - 61 с органами 65 — .71 управления. Сообщая при помощи последних полости 53 — 56 и 62 — 64 либо с источником низкого давления, либо со сливным баком. можно изменять перепад давления непосредственно в ходе проведения эксперимента, что невозможно в известном устройстве. Это повьппает производительность труда при работе с предлагаемым устройством.

При исследовании образца породы из нефтяного пласта методом постоянных объемных скоростей прокачиваемой жидкости поршни мультипликатора предварительно устанавливают в крайнем левом положении и концевой мнкровыключатель выключают.

При открытых вентилях на линиях

28, 40 — 42, 11 и 19 и закрытых вентилях на линиях 12 и 34 — 36 включают источник нлзкого давлгния и пере— вагант золотники 22 и 23 из нейтрального положения влевс. Масло из ликии

20 через золотник 22 и линию 9 через штуцер 44 подается в штоковую полость поршня 47, передвигая сомкнутые поршни 47 и 48 влево. Прн этом масла HS HIToKoBQH полосTN поршня 4/

1 382941 вытесняется через орган 65 управления по линиям 10 и 20 через золотник 22 в сливной бак источника низкого давления. Масло, вытесняемое под высо ким давлением из цилиндра 75 через штуцер 77, подается в линии 7 и 28, через золотник 23 в промежуточный масляный бак 37 и оттуда по линии 40 поступает в верхнюю часть промежуточ-10 ного бака 38 (или 39), вытесняя жидкость по линии 42 в камеру высокого давления ° Вытесненная жидкость за единицу времени, по объему равная жидкости, прокачиваемой в камеру вы" сокого давления, поступает по линии

11 через индикатор 6 влажности в полость гидроцилиндра 14. Под давлением вытесненной жидкости поршень гидроцилиндра 14 передвигается. и выте 2О сияет масло из полости по линиям 19 и 8 через золотник 23 в полость цилиндра 74 высокого давления через шту-, цер 7Ь, заполняя ее увеличивающийся при движении поршней объем. Дросоель 25

31 на линии 28 служит для регулйрования величины объемной скорости прокачиваемых жидкостей.

Выдвигающийся шток гндроцилиндра14 совместно с устройством 15 — 18 3( измерения объема вытесненной жидкости в функции времени аналогичен выдвигающемуся штоку в процессе вы"теснения жидкостей методом постоянного перепада давления.

В конце рабочего хода копирная линейка (не показана) нажимает на контакт кольцевого микровыключателя, который возвращает золотники 22 и

23 в нейтральное положение и передвигает золотник 24 вправо, а золотник 25 влево. Масло от источника низкого давления начинает поступать по линиям 26, 30 и 7 через золотник 24 в полость цилиндра 75 через отверстие45 диска 17, передвигая поршни мультипликатора со шток-плунжерами в исходное правое положение. При этом масло иэ полости цилиндра 74 через штуцер 76 по линиям 8, 29, 27 и 20 через золотник 24 вытесняется в сливной бак.

Одновременно масло из штоковой полости поршня 47 перетекает в штоковую полость поршня 49 по линиям 9, 33, 32 и 10 через золотник 25. В

55 конце зарядки копирная линейка нажимает на контакт конечного микровыключателя, который переводит золотники

24 и 25 в нейтральное положение.

Мультипликатор заряжен к следующему рабочему ходу, На камере высокого давления, мультипликаторе, промежуточных баках, гидроцилиндре и в других узлах устанавливаются контрольно-измерительные приборы (не показаны) — манометры, вакуумметр, электроконтактные термометры, служащие автоматизации и безопасности процесса вытеснения жидкостей иэ камеры высокого давления.

Формула изобретения

Устройство для исследования процесса вытеснения нефти из образцов пористых пород, включающее испытательную камеру с входным и выходным каналами для размещения в ней пористого образца, механизм создания давления и прокачки жидкости через образец, выполненный в виде мультипликатора, в корпусе которого размещены два ступенчатых поршня, обращенных большими ступенями друг к другу и образующих с корпусом штоковые полости низкого и высокого давлений, приспособление для изменения перепада давления, установленное на одном из ступенчатых поршней мультипликатора, причем штоковые полости низкого давления подсоединены к сливу, а штоковые полости высокого давления подсоединены к входному и выходному каналам камеры, органы подачи и слива жидкости в мультипликатор, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности изменения перепада давления жидкости непосредственно в процессе исследования, приспособление для изменения перепада давления выполнено в виде втулок, закрепленных через одну на поршне и крьппке корпуса, причем свободные концы втулок, закрепленных на крьппке корпуса, установлены по скользящей посадке относительно втулок, закрепленных на поршне, и с перекрытием полостей между втулками, при этом количество полостей равно количеству втулок, а каждая полость через органы подачи и слива жидкости подключена либо к магистрали низкого давления, либо к сливу.

1 Ý 829 1

Составитель И.Фомичева

Текред А.Кравчук Корректор И,Мускг

Редактор И. Николайчук

I ив аж Подписное (г

ВИПМИ Го< удгрствепного коия- етг СCCr по делаи изобретений и открытии

113035, Москва, Ж-35, Раулская наб., д.

Заказ 1269/27

Производственно-полиграфическое предприятие, ;.Ужгород, ул.Проектная,