Способ определения критических скоростей флюида

Авторы патента:

Пятахин Михаил Валентинович (RU)

Бюнау Евгений Карлович (RU)

G01N15/10 - исследование отдельных частиц

Владельцы патента RU 2415400:

Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)

Изобретение относится к области контроля эксплуатации скважин в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при определении критических скоростей флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов. Способ определения критических скоростей флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов породы, включает продувку свободного от частиц флюида через пористый образец породы и сбор продуктов выноса. Причем продувают через пористый образец породы сжимаемый флюид, продувку осуществляют в несколько этапов с всё возрастающим расходом флюида и при неизменном времени, затраченном на каждый этап. При этом по окончании каждого этапа продувки подсчитывают количество вынесенных частиц разных поперечных размеров. По полученным результатам строят графики зависимости количества вынесенных частиц определённого поперечного размера от расхода флюида. Затем по графикам выявляют критический расход, соответствующий началу выноса частиц определённого поперечного размера. Затем строят график зависимости критического расхода от размера частиц и рассчитывают критическую скорость флюида по формуле: , где ν - критическая скорость флюида, соответствующая началу выноса частиц песка определённого размера из пористого образца, м/с; q - критический расход, соответствующий началу выноса частиц определённого поперечного размера, м³/с; m - пористость образца породы; S - площадь поперечного сечения образца породы, м².

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности определения критических скоростей скважинного сжимаемого флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов для выносимых частиц различных размеров. 6 ил.

Известен способ определения критических скоростей флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов (С.Gruesbeck, R.E. Collins “Entrainment and deposition of fine particles in porous media”, Soc. of Pet. Eng. Jour., Dec. 1982, pp.847-856). Известный способ включает прокачку свободного от мелких частиц флюида сквозь образец, содержащий природные мелкие частицы, сбор продуктов выноса, определение проницаемости образца в зависимости от расхода флюида, анализ минералогического состава продуктов выноса, построение зависимостей проницаемости образца от скорости флюида и определение по построенной зависимости критической скорости флюида, соответствующей началу выноса песка.

Однако в известном способе определяют критические скорости несжимаемого флюида - воды, водных растворов, нефти, смеси нефти с водой, соответствующие началу выноса частиц песка минимального размера, а также отсутствует количественная оценка темпа выноса частиц разных размеров при различных расходах флюида. Указанные недостатки соответственно приводят к невозможности определения критических скоростей для выносимых частиц различных размеров и неприменимости известного способа для газовых скважин, где активным агентом, выносящим частицы песка из породы, является сжимаемый флюид.

Задачей, на решение которой направленно предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности определения критических скоростей скважинного сжимаемого флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов для выносимых частиц различных размеров.

Задача решается за счет того, что в способе сжимаемый флюид продувают через пористый образец породы, продувку осуществляют в несколько этапов с все возрастающим расходом флюида и при неизменном времени, затраченном на каждый этап, по окончании каждого этапа продувки подсчитывают количество вынесенных частиц разных поперечных размеров, по полученным результатам строят графики зависимости количества вынесенных частиц определенного поперечного размера от расхода флюида, по графикам выявляют критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, строят график зависимости критического расхода от размера частиц и рассчитывают критическую скорость флюида по формуле:

где ν - критическая скорость флюида, соответствующая началу выноса частиц песка определенного размера из пористого образца, м/с;

q - критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, м³/с;

m - пористость образца породы;

S - площадь поперечного сечения образца породы, м².

На фиг.1 приведена схема устройства, реализующего способ, на фиг.2 - фотография вынесенных частиц в поле зрения измерительного микроскопа, на фиг.3-5 - графики для выноса песка с размерами частиц от 0,00833 до 0,1333 мм из гравия с размерами частиц 0,9-1 мм, фиг.6 - график зависимости критического расхода от размера выносимых частиц.

Устройство включает источник сжатого флюида (не показан), трубку 1, соединяющую источник сжатого флюида с регулятором давления 2, запорный вентиль 3, манометр 4, ротаметр 5, трубку 6, камеру 7, включающую в себя пружину 8, решетку 9, пористый образец, состоящий в зависимости от типа скважины только из керна породы 10 или совместно из керна породы 10 и скважинного фильтра 11, выполненного из гравийного или иного материала, сетку 12, выходной патрубок 13. Керн породы 10, совместно с гравийным или иным материалом скважинного фильтра 11 или без него, моделирует призабойную зону скважины. Камера 7 установлена на стапель 14. Устройство также снабжено экраном-свидетелем 15, выполненным из прозрачного материала, одна из сторон которого, обращенная к выходному патрубку 13, покрыта прозрачным невысыхающим липким слоем.

Способ осуществляют следующим образом.

В герметичном прозрачном корпусе камеры 7 помещают пористый образец, состоящий, например, из керна натурной породы 10 и гравийного или иного материала скважинного фильтра 11, и сетки с фиксированным размером ячеек 12. Указанную комбинацию поджимают пружиной 8 через решетку 9 с усилием, действующим в направлении течения флюида.

Собранную камеру 7 устанавливают на стапель 14 и соединяют трубкой 6 с выходом ротаметра 5. Перед выходным патрубком 13 устанавливают экран-свидетель 15.

Сквозь камеру 7, содержащую образец с природными мелкими частицами, прокачивают свободный от мелких частиц сжимаемый флюид, например воздух.

С помощью регулятора давления 2 после открытия вентиля 3, основываясь на показаниях ротаметра 5, устанавливают требуемое значение расхода флюида, после чего включают датчик временных интервалов (на фиг.1 не показан). Собирают продукты выноса, при этом вынесенные потоком флюида частицы фиксируют липким слоем экрана-свидетеля 15.

Продувку флюида через камеру 7 осуществляют с постоянным расходом в течение заданного интервала времени. По истечении заданного времени подачу флюида в камеру прекращают, снимают экран-свидетель 15. Контролируют гранулометрический состав осевших на экране-свидетеле 15 частиц при определенном расходе флюида, например фотографируя с помощью оптического измерительного микроскопа.

Далее цикл измерений повторяют с все возрастающими расходами флюида. Цикл измерений повторяют до достижения максимальных заданных значений расхода флюида или до видимых в камере разрушений области керна натурной породы 10, гравийного или иного материала скважинного фильтра 11, установленных в камере 7.

По каждой из полученных цифровых фотографий при разных расходах флюида подсчитывают количество вынесенных частиц разных поперечных размеров. Полученные значения количества вынесенных частиц определенного поперечного размера наносят на графики зависимости количества вынесенных частиц определенного поперечного размера от расхода флюида. По графикам зависимости количества вынесенных частиц определенного поперечного размера от расхода флюида выявляют критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера. Строят график зависимости критического расхода от размера частиц. Значение пористости образца m (безразмерная) определяют по данным лабораторных исследований кернов породы из призабойной зоны пласта или весовым способом для сыпучих образцов.

Далее определяют критические скорости флюида, соответствующие началу выноса частиц песка из пористых образцов, для выносимых частиц различных размеров с помощью соотношения:

q - критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, м³/с;

m - пористость образца породы;

S - площадь поперечного сечения образца породы, м².

Пример конкретной реализации способа.

В герметичном прозрачном корпусе камеры 7 диаметром 40 мм собирают комбинацию из латунной сетки 12 с ячейками 0,5×0,5 мм, слоя гравийного материала 11 с размером зерен 0,9-1,0 мм, объемом 45 см³, слоя песка с зернами размером менее 0,1 мм объемом 105 см³, моделирующего разрушенный песчаник 10, находящийся в призабойной зоне скважины, и решетки с фиксированным размером ячеек 9. Указанную комбинацию поджимают пружиной 8 через решетку 9 с усилием 8 Н, действующем в направлении течения воздуха. Значение пористости образца m (безразмерная), которое определяют весовым способом, составляет 0,378. Площадь поперечного сечения образца S составляет 1,26·10^-3 м².

Сквозь камеру 7, содержащую образец с природными мелкими частицами, прокачивают свободный от мелких частиц воздух. Продувку воздуха через камеру 7 осуществляют с постоянным расходом воздуха в течение 10 минут.

По истечении заданного времени подачу воздуха в камеру прекращают, снимают экран-свидетель 15.

Контролируют гранулометрический состав осевших на экране-свидетеле 15 частиц при определенном расходе воздуха, фотографируя с помощью оптического измерительного микроскопа. Фотография вынесенных частиц в поле зрения измерительного микроскопа показана на фиг.2.

Далее цикл измерений повторяют с все возрастающими расходами воздуха. По полученным цифровым фотографиям на компьютере проводят подсчет количества выносимых частиц различных размеров.

Строятся графики зависимости количества вынесенных частиц разных размеров от расхода флюида. На фиг.3-5 приведены соответствующие графики для выноса песка с размерами частиц от 0,00833 до 0,1333 мм из гравия с размерами частиц 0,9-1 мм.

По графикам (фиг.3-5) выявляют критический расход q, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, и строят график зависимости критического расхода от размера выносимых частиц (фиг.6).

Далее рассчитывают критические скорости флюида, соответствующие началу выноса песка из пористых образцов, для выносимых частиц различных размеров с помощью соотношения:

q - критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, м³/с;

m - пористость образца породы;

S - площадь поперечного сечения образца породы, м².

Таким образом, предложенный способ позволяет определить критические скорости флюида, соответствующие началу выноса песка из пористых образцов, для выносимых частиц различных поперечных размеров.

Способ определения критических скоростей флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов породы, включающий продувку свободного от частиц флюида через пористый образец породы и сбор продуктов выноса, отличающийся тем, что через пористый образец породы продувают сжимаемый флюид, продувку осуществляют в несколько этапов с все возрастающим расходом флюида и при неизменном времени, затраченном на каждый этап, по окончании каждого этапа продувки подсчитывают количество вынесенных частиц разных поперечных размеров, по полученным результатам строят графики зависимости количества вынесенных частиц определенного поперечного размера от расхода флюида, по графикам выявляют критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, строят график зависимости критического расхода от размера частиц, и рассчитывают критическую скорость флюида по формуле:

где ν - критическая скорость флюида, соответствующая началу выноса частиц песка определенного размера из пористого образца, м/с;
q - критический расход, соответствующий началу выноса частиц определенного поперечного размера, м³/с;
m - пористость образца породы;
S - площадь поперечного сечения образца породы, м².

Изобретение относится к технической физике и может найти применение в текстильной промышленности, например для определения коэффициента диффузии красителя. .

Устройство для прямого определения количественных параметров клеточных структур // 2152023

Изобретение относится к лабораторной технике, а именно к устройствам для цитофотометрических измерений и может быть использовано в биологии, медицине, сельском хозяйстве, геофизике и геохимии, а также других областях науки и производства, где необходимо количественное определение веществ в микроструктурах (органы, ткани, клетки, вкрапления микроэлементов и т.д.).

Устройство для манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами // 2120614

Способ определения геометрических параметров объектов на изображении // 2111478

Изобретение относится к способам определения геометрических параметров объектов на изображении, направлено на повышение точности, скорости обработки, расширении сферы применения способа в случаях наложения объектов, объектов несферической формы, появления теней от объектов, бликов на объектах при использовании различных видов освещения.

Способ определения степени пространственной упорядоченности полимерного материала // 2047859

Изобретение относится к текстильной промышленности и может использоваться для определения и контроля качества сырья, например, для определения коэффициентов дихроичности полимеров натурального и искусственного происхождения.

Способ определения содержания красителя в текстильном материале // 2047858

Изобретение относится к текстильной промышленности и может использоваться для контроля качества обработки материала, например, для определения коэффициента диффузии красителя или другого реагента.

Устройство многофракционной сортировки клеток, хромосом и микрочастиц // 1778631

Изобретение относится к устройствам индивидуального разделения клеток и микрочастиц , находящихся в суспензированном состоянии, и может найти применение в биотехнологии, биохимии и медицине.

Способ измерения крупности тонкоизмельченных титаномагнетитовых руд // 1594380

Изобретение относится к измерению крупности измельченного материала, обладающего магнитными свойствами. .

Способ автоматического контроля геометрических размеров и формы гранул // 1223718

Способ определения счетной концентрации частиц в дисперсных средах // 1182342

Способ и прибор для сортировки клеток // 2520848

Изобретение относится к биотехнологии и представляет собой прибор и систему для обнаружения и выборочного изменения нужной субпопуляции клеток в популяции с клеточными образцами. Прибор и система включают путь движения жидкости. Прибор и система предполагают использование объектива, оптическая ось которого расположена соосно пути движения струи в фокальной точке. Прибор и система включают детектор для обнаружения света, сфокусированного объективом, логическую программу, сопряженную с детектором, которая используется, чтобы определить, является ли клетка в популяции с клеточными образцами частью нужной субпопуляции клеток, а также чтобы выводить сигналы исходя из определения о том, является ли клетка частью нужной субпопуляции клеток, и контролируемый источник энергии, сопряженный с логической программой, который используется для выборочного изменения либо клеток в нужной субпопуляции клеток, либо клеток, не входящих в нужную субпопуляцию клеток, в соответствии с сигналом, отправленным логической программой. Предложенное изобретение позволяет осуществлять сортировку клеток с большей эффективностью и точностью. 2 н. и 15 з.п.ф-лы, 22 ил.

Способ и система для клеточного анализа с помощью массовой цитометрии // 2636352

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены способ и система для клеточного анализа. Способ включает обеспечение группы маркированных клеток, выбор имеющей интересующее свойство клетки в группе, запись локализации клетки, направление лазерного импульса на клетку и генерирование дискретного шлейфа, введение дискретного шлейфа в индуктивно сопряженную плазму и генерирование групп соответствующих маркеру элементарных ионов, обнаружение каждой из групп элементарных ионов одновременно для каждого дискретного шлейфа с помощью массовой цитометрии и корреляцию обнаруженных элементарных ионов с интересующим свойством. Система включает опрашивающее устройство для идентификации локализации подходящей клетки, хранилище данных для записи локализации клетки, систему лазерной абляции для направления лазерного импульса на локализацию клетки и массовый цитометр для обнаружения связанного с подходящей клеткой маркера. Изобретения обеспечивают расширение области клеточного анализа по сравнению с возможностями традиционных основанных на клетке методик отображения или визуализации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.