Стенд для определения водонефтегазоотдачи образцов горных пород и вибровозбудитель для стенда определения водонефтеотдачи образцов горных пород Советский патент 1983 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к не})тяной и горной промышленности и может быть ис полпьзоввно для лабораторного изучения влияния вибрации на фильтрационные свойства пород и их водонгфтегазоотдачу в условиях, приближающихся к ппастовьш. Иавестйо устройство для- изучения фильтрационных свойств горных пород в условиях, приближающихся к пластовым, содержащее кериодержатель с устройство дда гидрообжима , подводящие и от водящие флюид каналы, источники давлен и дифмансялетры l . Известш также стенд, содержащий же кую раму, верхний и нижний удлиненный пуансоны, герметичный Корпус кернодержателя в ввде подвижной муфты, фиксато поршень, упор, систему подводящих и отводящих рабочий агент каналов. Стенд, предназначенный дл9 измерения фильтрационных свойств горных пород в условия приближающихся к пластовьш, позволяет проводить изучение водонефтегазоотдачи п)ри различных режимах фильтрации. В указанном стенде испытуемый обра зец породы помещается между низшим удлиненным и верхним пуансонами, затем на образец снизу вверх надвигается по нагфавлякядему пуансону герметичный корпус кернод жателя, при этом нижний пуансон, образец, верхний пуансо и упор .образуют- направлякиаий цилнвдр одинакового диаметра. Подавая жидкость к поршню, передающему давление на исп туемый образец через нижний удлиненный пуансон, и в герметичный корпус кернодержателя, создают, соответственно осевую и боковую составляющие горного давления. Затем по системе подводящих каналов к торцам образца поступает рабо чий агент, и при определенном перепаде давления осуществляют его фильтрацию и измеряют интересующие п аметры (например, проницаемость или водонефтегааоотдачу) 2. Указанный стенд имеет недостаточный диапазон исследований, в част ности он не позволяет изучать влияние пространственных колебаний (вибраций) на фильтрационные свойства горных пород и их водонефтегазоотдачу. Известен пневматический вибродвигатель для получения пространственных колебаний, содержащий корпус в виде 1Илиадра с отверстиями для впуска и выпус ка воздуха и установленный в нем поршень К1. Недостатком этого вибровозбуцителя является то, что он не позволяет получать (Пространственные разноимпульсные коле башш. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пневматический вибро возбудитель,, включающий полый цилиндрический корпус, в котором установлен подвижный поршень, оснащенный подводящими и распределительными каналами t. Недостатком этого вибратора является то, что он создает механические разноимпульсные колебания тольк о в продольном направлшии (одномерные). Цель изобретения - расширение диапазона исследований стенда. Указанная цель достигается тем, что стеад для определения водонефтегазоотдачи образцов горных пород, содержащий жесткую раму, корпус кернодержателя в ,ввде подвижной муфты, порщень, пуансоны, упор, снабжен вибровозбуцителем пространственных рааноимпульсных колебаний, который установлен между пуансоном и упором. Вибровозбудитель,, содержащий полый цилиндрический корпус с выхлопными каналами, в полости которого размаден подвижный порщень с распределительными каналами, снабжен установленным на поршне дебалансом, при этом части распределительных каналов, обращенные к противоположным торцам поршня, выполнены под разными углами к его продольной оси, имеют разную длину и расположены с противоположной стороны дебаланса. Вибровозбудитель может быть испольэован также при геофизических исследованиях для создания пространственных колебаний, для оживления водонефтегазоотдачи пластов с поверхности Земли, а также в химии пористых сред, например, для улучшения обменных процессов реагентов. На фиг. I изображен стенд, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Стенд содержит верхнюю I и нижнюю 2 с каналом 3 траверсы, связанные в жесткую раму с помощью штанг 4 и гаек 5, поршень 6 с осевым каналом 7, корпус кернодержатепя в виде герметичной подвижной муфты, включакхцей корпус 8 с каналом 9, фланцы Ю, уплотняющие эластичную оболочку II с поморью болтов 12, фиксатор 13, удлиненный нижний пуансон 14, на верхний край которого помещается испытуемый образец горной породы 15, поджимаемый сверху верхним пуансоном 16 с каналЬм l- с помощью упора 18 и вибровозбудителя. Вибровоз-i будитель имеет полый цилиндрический корпус 19 с выхлопными каналами 2О и 21. На верхний пуансон 16 опирается основание 22 с подводящим энергоноситель к вибровозбудителю каналом 23. HQ основании 22 размещено днище 24, верх няя часть которого входит в корпус 19 вибровозбудителя. На верхней части днище 24 имеет цилиндрический уступ, на боковую поверхность которого открыт канал 23. Сверху корпус 19 вибровозбудителя закрыт крышкой 25 с датчиком 26 часгтоты колебаний. В полости корпуса ,раамещен поршень-дебаланс 27, в котором вьшолнен осевой канал, открытый на нижний торец порщня. Осевым каналом порше дебаланс 27 надет на направляющий уступ днища 24. Площадь.сечения осевого канала определяет разность площадей верхнег и нижнего торнов поршня-дебаланса. На цилиндрической поверхности осевого канала выполнены верхняя и кольцевы проточки. В поршне 27 выполнены распре делительные каналы 28 и 29. При этом канал 28 одним своим концом открыт на нижний торец поршня, а другим - на верх йюю проточку осевого канала поршня. (Распределительный канал 29 одним концом открыт на верхний торец поршнядебаланса 27, а другим - на нижнюю пр точку поршня. Расстояние между проточка ми определяется задаваемой величиной хода поршня 27. Части 30 и 31 распределительнык каналов 28и 29,обращенные-, к противоположным торцам поршня-дебаланса, выполнены разной длины, наклонен под разными углами к его .продольной оси и расположены с одной стороны от плоскости, проходящей через оси этих каналов, с дебалансом 32 относительно его оси. Вибровозбудитель размедден между вер ним пуансоном 16 и упором 18 стенда. Пластовая температура достигается путем помещения стенда в воздушную баню. Стенд работает следующим образом. По каналам 3 и 9 для создания в образце 15 диф(1:еренциальногогорногодавления подают среду под давлением, нап-, ример масло. Жидкость, поданная по кана лу 3, через поршень 6 и пуансон 14 соз дает осевое сжатие образца 15 горной породы. Жидкость, поданная по каналу 9, создает боковое сжатие образца. Затем по каналам 7 и 17 подают рабочий агент, который создает в испытуемом образце 15 внутрипластовое давление, н определяют пластовые значения проницаемости, пористости, коэффициентов выеснения воды, нефти или газа как при однофазном, так и при многофазном течении по известным способам. Затем в вибровозбудитель по каналу 23 основания 22, каналу днища 24 и распределительному каналу 28 подают энергоноситель. Энергоносителем может быть любая среда под давлением - жидкость или газ. В качестве рабочего агента используются нефть, нефтепродукты, вода, газы или их смесь. Возможны случаи, когда энергоноситель и рабочий агент совпадают. Энергоноситель своим давлением в полости под поршнем 27 поднимает поршень-дебаланс 27 до тех пор,пока он своим торцом не откроет выхлопной канал 2О цилиндра 19. При совмещении канала 29 с каналом на боковой поверхности уступа днища 24 энергоноситель начинает поступать в надпоршневую полость, образуемую крышкой 25 и поршнем-дебалансом 27, вначале тормозя его скорость до нуля, а зат&л переводя его движение в противоположное направление, но с большей скоростью, чем при движении поршня снизу вверх. Это происходит благодаря разности плошад нижнего и верхнего торцов поршня-дебаланса 27. Следовательно количество движения, определяемое произведением массы поршня на его скорость, сообщаемое испьгсуилому образцу в направлении сверху вниз, будет большим, чем в противоположном направлении. Это равносильно тому, что образец подвергается разноимпульсным воздействиям со стороны вибровозбудите- ля и совершает при этом разноимпульсные колебания в продольном направлении в каждые два полупериода колебаний. Разноимпупьсные в каждые два полупериода поперечные колебания поршнядебаланса 27 относительно его оси происходят одновременно с гфодольньпл перемещением благодаря неодинаковой поперечной составлякяцей силы реакции попеременно вытекающей струи анергоноситепя по разнонаклонным частям ЗО и 31. распределительных каналов 28 и 29 и дебалансу 32 путем смешения его центра тяжести, например, за счет изготовления пустот относительно оси. Пустоты можно заполдать материалом другой плотности. Накладываясь друг на друга, продольные и поперечные колебаниясоздают картину пространственной разноимпульсной в канкоею два попуп оюда вифашда. По м ре движения вниз пориош-дебаланса 27 канал на боковой поверхности уступай дниша 24 отключается от канайа 29 и сооСшается с распределительным каналом 26. Эн говоситеюэ начинает поступать В пЪдпоршневую полость вибровозбуои-: .теля, шпихд повторяется. УГЛЫ нахло&а част ЗО и 31 кана лов 28 я 29 из условия залеаясЛ вели: 1Ны попере с рааноимпуль яоЛ шбрацни. Из этого же условш выби ршот длину част ЗО и 31 распределитепьньос каналов 28 и 29. Например, ввС возбудатель, изготовленный в СНИИГГиМСе, имеет разноимпульсность поперечных колебаний, отличную одна от другой в каждые два полупе иода в два раза. Его параметры: диаметр поршня 85 мм, длина поршня 8О мм, диаметр осевого канала-поршня 30 мм, длина наклонной части ЗО распределительного канала 28 28,5 мм, длина наклонной части 31 распределительного канала 29 - 24 мм, угол наклона части ЗО - . 22,5° , части 31 - 45° , частота вибрашш при давлении жергоносителя 5 ат 5О Гц. По сравнению с известным предлагав-, мый стеад обеспечивает повышение фильтрационных свойств в 1,94 раза.

А-А

Ui.2

32

1. Стевд для определения водокефтегазоотдвчи образцов горных породi содержвшнй жесткую рамку, корпус кернодернсателя в вцде подвижной муфты поршень, пуансоны, упор, отлвчеюш и и с я тем, что, с целью расширения диапазона исследований, снабжен вибровозбудителем пространственных разноимпульсных колебаний, который установлен между B xifflM пуансся1с 1 и упором. 2. Вибровозбудитвль для стеада определения водонефтеотдачи образцов горных пород, содержащий полый цшшццрический корпус с выхлошыми каналами, в полости которого размещен подвижный поршень с распреаелнтельнымиканаламн,отлича- к ш и и с я 1&л, что, с целью расширения диапазона исследований, он снабжей уста- р новленным на поршне дебалансом, прис этом части распределительных каналов, обращенные к противоположным торцам пор- ; шня.выполнены под разными углами к его продольной оси,имеют разнуюдлйну и расположены с противоположной стороныдебаланса.