Способ изучения характеристик пористых материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11 646231 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25.08.75 (21) 2167145/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано05.02.79.Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 08.02.79 (51) М. Кл.

G 01 N 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изооретеннй и открытий (53) УДК 550.839:

:535.37 (088.8) i (72) АвтоРы Т. А. Девятова, В. С. Филонич, И. И. Марчик и А. М. Марморштейн изобретения (71) Заявитель Северное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение "Севморгео" (54) СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК.

ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Из".бретение относится к областям науки и техники, имеющим дело с пористыми материалами, например к геологии, и может быть использовано при определении запасов нефти и газа, разработке и эксплуатации нефтяных .и газовых месторождений.

В современных исследованиях коллекторских свойств пород применяют несколько методов порометрии, основными из которых являются: метод нагнетания ртути, метод капиллярного вытеснения и метод центрифугирования.

Иэ>. известных способов порометрии наиболее близким по технической сущности является способ изучении характеристик пористых материалов путем пропитки образцов породы-коллектора люминесцентной жидкостью пористых материалов, основанный на пропитывании пористого материала пропитывающей жидкостью, последующей регистрации скоростей просачивания через ооразец и снятия кривой распределения пор по радиусам. Образец, подлежащий исследованию, изготовленный в виде цилиндра или призмы, погружают нижним основанием в люминеспентную жидкость, смачивающую материал, и регистрируют во времени фотометрическим устройством интенсивность свечения люминофора, достигшего в результате капиллярного поднятия верхнего основания образца.

Однако известному способу измерения присущ ряд недостатков основными иэ которых являются: адсорбция люминофора, следствием которой может оказаться ослабление или даже полное исчезновение свечения выступившей на поверхности жидкости; зависимость интенсивности свечения от толщины слоя люминофора, что может искажать истинные результаты; небтабильность интенсивности ультрафиолетового света и усиления фотоумножителя, вызывающие ошибки измерений;

646231 южяние на результаты посторонних источников света. Способ предполагает использование довольно сложной аппаратуры и неприемлем для применения в полевых условиях.

Π— краевой угол;

- извилистость -.и-Из уравнения (1) и (Й) получим

„(„бес 0, г d s H,), 2 6 Q nl dt (3) Бель предлагаемого изобретенияповьппение точности изучения и расширение диапазона измерения размеров пор.

Она достигается тем, что в хачест- ве пропитывающей жидкости используют суспензию мелкодисперсного магнитного порошка, (размер частиц 50O

100 А) на основе органического растворителя.

Кроме того, в качестве магнитного порошка для суспензии используют мелкодисперсный порошок марганцевоцинковый шпинели феррита, с размером частиц 50 - 100 А, Мп — Zn феррита-шпинели с размером частиц

50 100 А.

Способ заключается в том, что образец породы — коллектора помещают нижним основанием в кювету с суспензией магнитного порошка, смачивающей материал. Жидкость под действием сил хапиллярного давления поднимается по капиллярам, достигая верхнего основания. Скорость подьема жидкости по кациллярам образца зависит от диаметра капилляров. При отсутствии растекания площадь верхнего основания Ь®, покрытая жидкостью, через время 6 после начала пропитки будет

Ы )=Цт SF(r )dr, где И - поперечное сечение образца; щ — коэффициент пористости;

P(p)gr - доля объема порового пространства, приходящаяся на капилляры, радиусы которых лежат в интервале.

Если длина капилляра 8 существенно меньше равновесной высоты подъема жидкости в нем, то время прохождения мениском всего капилляра под действием только капиллярных сил по Юшберну

2 je, 2У О2

17

l 6 сОь 0 ГбсОВ 0 () где g - вязкость жидкости;

6 - длина образца;

0 - поверхностное натяжение;

Таким образом, измеряя скорость покрытия верхнего основания образца

1Î жидкостью, впитывающейся через нижнее основание, можно определить функцию распределения (Р ) Лля получения функции S(4) можно использовать известные методы регистрации магнитжях полей рассеяния магнитных частиц (система датчиков Холла, тонкая ферромагнитная пленка с доменной структурой, магнитная головка). Записываемая регистрирующим устройством хривая. после дифференцирования и нормировки показывает, какая доля объема порового пространства приходится на поры данного диаметра.

На фиг. 1 изображена схема, по которой осуществляется реализация предлагаемого способа.

Образец породы 1 помещают ниишим основанием в кювету 2 с суспензией магнитного порошка на основе керосина. Магнитные частицы, достигая верх1 него основания образца, создают здесь магнитные поля рассеяния. Таким образом, на поверхности образца получают магнитную "картину" порового простраи75 ства. Индикация этих полей производится с помощью датчика 3, представляющая собой магнитную головку с рабочим зазором 0.,5 мкм, что обеспечивает высокую разрешающую способность ииди40 катора. Сигнал от магнитной голоикн записывается на осциллограф 4. По предлагаемому способу проводилось исследование поровой структуры об— разца песчаника Сахалинского иефтянь45 го месторождения. Образец породы в виде цилиндра диаметром 20 мм, высотой 32 мм с покрытой лаком боковой поверхностью погружали нижним

50 основанием в кювету 2 с суспензией мелкодисперсного М и — Z A — ферритового порошка на основе керосина Предварительный анализ похазывает наличае пор размером от единиц до десятков мм. Суспензия по капиллярам прошгтмвала образец и на верхнем основании поры заполнялись магнитной жидкостью, что видно на фотографии фиг. 2 (темный цвет). После этого к поверхности иа

646231

Фиг. / расстояние до 10 мкм подводилась воспроизводящая магнитная головка 3 с рабочим зазором 0,8 мкм, установленная со сканирующим механизмом.

Магнитные поля, создаваемые магнит- 5 ной жидкостью в порах образца породы, наводят ЭДС в магнитной головке при ее сканирующем движении. Этот сигнал во временной развертке, полученный с осциллографа 4, представлен 1О ,на фото фиг. 3. Временным анализато:ром импульсов была расшифрована по» лученная осциллограмма. Проводя последовательно такие сканирования через небольшие промежутки времени можно получить интегральную картину распределения пор по размерам.

Использование предлагаемого способа получения характеристик пористйх материалов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимушества: высокую точность, измерений за счет точного определения магнитных полей частиц известными способами; повышение разрешающей способности по сравнению с применяемыми методами; простоту технической реализапии способа; отсутствие требований стабилизации сигналов.

Формула изо бретения

1. Способ изучения характеристик пористых материалов, основанный на пропитывании пористого материала пропитывающей жидкостью, последующей регистрации скорости ее просачивания через образец и снятии кривой распределения пор по радиусам, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности изучения и расширения диапазона измерения размеров пор, в качестве пропитывающей жидкости используют суспензию мелкодисперсного магнитного порошка на основе органического растворителя.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве магнитного порошка для суспензии используют мелкодисперсный порошок марганцево-цинковой шпинели меррита, с размером частиц 50 — 100 А, M n- Z n феррита-шпинели с размером части

50 — 100 A.

Составитель А. Журавлева

Редактор Б. Павлов Техред И.Асталош Корректор Л. Веселовская

Заказ 642/62 Тираж 1089 Подписное

UHHHITH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4