Устройство для определения пористости и проницаемости материалов

 

Использование: изобретение относится К технике определения физических свойств горных пород и может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел в нефтегазовой, строительной и в других отраслях промышленности. Сущность изобретения: образец горной породы или другого пористого тела Изобретение относится к технике определения физических свойств горных пород. Известно устройство для определения пористости и объема скелета (твердой фазы) образцов горных пород, содержащее камеру для образца, эластичный уплотнитель, элементы коммутации газа, систему измерения давления . Уплотнитель в виде эластичного мешочка разделяет камеру на. две устанавливают в уплотнителе, имеющем форму резинового стакана с отверстием в дне, и помещают в герметичный держатель, уплотняя края стакана на основании держателя В крышке держателя установлен уплотненный валик, на нижнюю резьбовую часть которого навернут диск с уплотнительным кольцом и направляющей шпонкой Герметизируя с помощью диска отверстие в стакане, разделяют камеру держателя на две части, в одной из которых находится испытываемый образец. Подавая во вторую часть камеры сжатый газ, определяют объем образца, а затем поднимают диск и подают газ в поровое пространство. Компенсируя падение давления прессом, определяют объем пор о Пропуская газ через отверстие в стакане и образец в атмосферу , определяют проницаемость по показаниям газового счетчика и среднему давлению газа в образце. 2 з.п„ ф-лы. 1 ил. части, в одной из которых размещен образец. К недостаткам устройства относится невозможность определения проницаемости, а также невозможность исследования слабоцементированных образ , ЦОВо Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения пористости и проницаемости горных пород, содерсл -ч оз ic ю со i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ЙЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gt)g С 01 И 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ «1ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4740940/25 (22). 22.08.89 (46) 07.05.92. Бюл. N 17 (71) Всесоюзный нефтегазовый научноисследовательский институт (72) А.И.Петров, В.В.Покровский и К. И.Багринцева (53) 535.217(088.8) .(56) Авторское свидетельство СССР 495589, кл . с 01 я 15/08, 1975.

Авторское свидетельство CCCP

:N 1064187, кл. G 01 N 15/08, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО; РИСТОСТИ И ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: изобретение от. ;носится к технике определения физи.;.ческих свойств горных пород и может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел в нефтегазовой, строительной и в других отраслях промышленности. Сущ-. ность изобретения: образец горной породы или другого пористого тела

Изобретение относится к технике определения физических свойств горных пород.

Известно устройство для определения пористости и объема скелета (твердой фазы) образцов горных пород, содержащее камеру для образца, эластичный уплотнитель, элементы коммутации газа, систему измерения давле ния. Уплотнитель в виде эластичного мешочка разделяет камеру на. две

„„SU„„1732237

2 устанавливают в уплотнит еле, имеющем форму резинового стакана с отверсти". ем в дне, и помещают в герметичный держатель, уплотняя края стакана на основании держателя. В. крышке держателя установлен уплотненный валик, на нижнюю резьбовую часть которого навернут диск с уплотнительным кольцом и направляющей шпонкой . Герметизируя с помощью диска отверстие в стакане, разделяют камеру держателя на две части, в одной из которых находится испытываемый обра зец. Подавая во вторую часть. камеры сжатый газ, определяют объем образца, а затем поднимают диск и подают газ в поровое пространство. Компенсируя падение давления прессом, определяют объем пор. Пропуская газ через отверстие в стакане и образец в атмосферу, определяют проницаемость по показаниям газового счетчика и средне" му давлению газа в образце. 2 з.п. ф-лы. 1 ил. ) части, в одной из которых размещен образец.

К недостаткам устройства относит, ся невозможность определения проница .емости, а также невозможность исследования слабоцементированных образ, цов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения пористости и.проницаемости горных пород, содер37 4 уменьшает усилие, необходимое для уплотнения образца, и исключает необходимость повторного вакуумирования образца. 8 качестве уплотнения может быть использован тонкостенный резиновый стакан или эластичная оболочка, что позволяет испытать образцы, имеющие дефекты боковой поверхности. Размещение под уплотнителем шайбы с реэьбовым отверстием позволяет испытывать. образцы разной высоты и обеспечивает удобство их установки и извлечения из держателя.

На чертеже изображена принципи альная схема устройства.

Устройство содержит герметичный держатель 1, закрытый герметичной крышкой 2, в которой установлен валик 3, уплотненный резиновым кольцом

4. На нижнюю резьбовую часть валика

3 навернут диск 5 с торцовым уплотнительным кольцом 6. Для поступатель1 ного перемещения диска 5 служит на» правляющая шпонка 7.

Образец 8 горной породы установлен торцом на основании держателя и герметизирован с помощью резинового. уплотнителя 9, имеющего форму стака" на с отверстием в дне. Для установки и извлечения образца 8 горной породы из держателя 1 служит шайба 10 с резьбовым отверстием, используемая при испытаниях образцов,- имеющих высоту меньшую, чем высота уплотни- теля 9.

Система подвода газа и компенсации давления, содержит вентиль 11; служащий для сообщения цилиндра пресса 12 с держателем, и вентиль 13, служащий для заполнения цилиндра пресса сжатым газом. Ось маховика

14 пресса 12 с помощью шестерен соединена со счетчиком 15 объема. Давле-, ние газа контролируется маномет-:; ром 16.

Система вакуумирования и отвода газа содержит вентили 17 и 18 для соединения камеры держателя с вакуумнасосом и вентиль t9 для сообще-ния с атмосферным давлением. Заку" ум контролируется с помощью вакуумметра 20.

Определение.прристости и проница емости образцов .горных пород и других пористых тел производят следующим образом.

Образец 8 вместе с шайбой 10 и уплотнителем 9 устанавливают на ос3 17322 жащее герметичный держатель образца, помещенный в уплотнитель в виде резинового станка с отверстием в дне, механизм прижима уплотнения, систему вакуумирования и отвода газа.

Работа устройства основана на компенсации измерительным прессом давления rasa при перепуске его e каме" ру держателя до и после сжатия резинового стакана, в котором расположен образец горной. породы. По результатам испытаний определяют объем твердой фазы (скелета) и объем пор и вычисляют коэффициент пористости. Пропуская газ.через образец, определяют

его проницаемость, измеряя расход газа и среднее давление в образце.

К недостаткам известного устройства относятся возможность поврежде- 2О ния боковой поверхности образцов рыхлых и слабосцементированных пород при сжатии толстостенного резинового стакана, необходимость передачи значительного усилия, требуемого для Zg сжатия стакана, а также необходимость повторного вакуумирования образца после определения объема скелета.

Цель изобретения - повышение достоверности и обеспечение возможности испытаний образцов разной. высоты.

Поставленная цель достигается тем, что в-устройстве для определения пористости и проницаемости образцов горных пород, содержащем герметичный держатель образца, помещенный в

: нем уплотнитель в виде резинового ста кана с отверстием в дне, механизм прижима уплотнителя, систему подвода газа и компенсации давления и систему. вакуумирования и отвода газа, подсоединенные к держателю, уплотнитель ус-; тановлен дном на верхнем торце образ .ца и на основании держателя, а меха" низм прижима выполнен в виде диска с торцовым уплотнением и направляющей, навернутого на реэьбовую часть уплотненного валика, установленного в, неподвижной крышке держателя, а, кроме того, диаметр торцового уплотнения диска равен диаметру уплотнен- ® ного валика и под уплотнителем расположена шайба с резьбовым отверстием.

Устранение необходимости бокового обжима образцов материалов, достигаемое такой конструкцией, исключает SS возможность разрушения боковой поверхности образцов рыхлых и слабоце ментированных пород, значительно

173 новании держателя 1. Затем держатель закрывают крышкой 2. При этом диск

5 должен находиться в крайнем верхнем положении, чтобы между уплотнительным кольцом 6 и торцом уплотнителя 9 был зазор.

При закрытых вентилях 11 и 19 и открытых вентилях 17 и 18 вакууми- руют камеру держателя 1 с образцом

8 горной породы.. Далее поворотом валика 3 прижимают диск 5 к торцу уплотнителя 9, разделяя камеру держателя на две части. После этого закрывают вентили 17 и 18 и открывают вентиль 18,.заполняя цилиндр пресса

12 сжатым газом. Зафиксировав значение давления манометром 16, закрывают: вентиль .13 и.открывают вентиль 11.

При этом сжатый газ поступает в камеру держателя, плотно прижимая уплотнитель к поверхности образца

8 горной породы.

Поршем пресса 12, установленным предварительно в положение максимального объема, поднимают давление сжатого газа до начального, зафик- сированного манометром 16 значения .

При этом объем, считываемый по счетчику 15, равен объему горной породы с учетом объема камеры держателя и

"паразитных" объемов (объем уплотнителя, отверстий и трубопроводов), которые определяются при градуировке устройства.

Затем, повернув валик 3, поднимают диск 5, сообщая полость образца

8 горной породы с камерой держатеslR 1. Описанным способом определяют по счетчику 15 объем газа, вошедшего в поры образца 8 горной породы, с учетом постоянного объема отверстий в системе отвода газа..Определив таким

:. " -образом объем образца и объем его порового пространства, вычисляют коэффициент пористости.

С помощью предлагаемого устройства можно также непосредственно определить объем твердой фазы (скелета) образца, для чего после вакуумирования камеры держателя диск 5 не прижимают к торцу уплотнителя 9, а за" полняют камеру держателя 1 сжатым газом и описанным способом определяют объем. скелета.

2237

После определения пористости образца открывают вентили i3 и 19 и пропускают газ через образец горной породы, измеряя расход газа и перепад давления на образце. По данным испытаний определяют коэффициент проницаемости.

Воэможность определения пористоети и проницаемости рыхлых и слабосцементированных пород на образцах разного размера значительно расширяет область: применения предлагаемого устройства и повышает производительность труда исследователей.

Изобретение может быть использовано в лабораториях, занимающихся испытанием пористых тел в нефтяной, газовой, строительной и в других отраслях промышленности.

1О

f5

Формула и зобрет ения диаметру уплотненного валика..3. Устройство по п. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . обеспечения возможности испытаний образцов разной высоты, под уплотнителем расположена шайба с резьбовым отверстием.

1. Устройство для определения

25 пористости и проницаемости материалов, содержащее герметичный держа. тель образца, размещенный в нем уп- лотнитель .в виде резинового стакана с отверстием в дне,механизм прижима щ уплотнителя, систему подвода газа и компенсации давления, а также систему вакуумирования и отвода газа, соединенные с держателем, о. т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, резиновый стакан закреплен своим краем на основании держателя, устройство дополнительно содержит механизм перекрытия в виде уплотненного валика, выполненного с резьбой и установленного в неподвижной крышке держателя, соединенного с дисковым элементом, . снабженным .направляющей.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что диаметр торцевого уплотнителя диска равен

1732237

Составитель Е. Карианова

Редактор О. Головач Техред д,Олнд щк . Корректор И. Самборская вема ее

Ю Ю » ЭВ ЮЮ ЮЮ ЮФТОЮ О ЮЮЮ ЮЮЮ ЮЮЮФВ ОЮ ЮЮЮИ Ю4В ВВЮЮЮЮЮЮЭВЮОЮФВЮЮЭВЮ ЮОВ

Заказ 1578 Тираж Подписное . BlQHQH Государственного комитета во иэобретенвм к открыткам ари ГЕй СССР

113035, Иосква, Ж-З5,, Рауайкая ваб„д. 4/3

ЗЮЙД Ф ° ИВА

Производственно-издательский комбинат."Патент", г. Ужгород, уа. Гагаряка, 103