Устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

7 6 f2 юю дд

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения в лабораторных условиях флюидопроницаемости в образцах горных пород, в частности фазовой проницаемости воды и нефти.

Известна установка для определения фазовой проницаемости, содержащая два насоса или пресса для подачи двух фаз в образец породы с устройствами, регулирующими расход, промежуточные и рабочие емкости с жидкостями, кернодержатель специальной конструкции, устройства для приема, разделения и измерения прошедших через образец количеств жидкостей, устройства для измерения насыщенности различньми фазами пористой среды и обвязку ГП

Недостатками этой установки являются сложность и громоздкость, обусловливающие значительную длителность определений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах, содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и поддоном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана. Фильтрация жидкости в образце породы обеспечивается действием центробежных сил, возникающих при вращении в центрифуге Г2.

Недостаток этого устройства непригодность для изучения совместной фильтрации несмешивающихся жидкостей, т.е. фазовой проницаемости.

Цель изобретения - распшрение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для изучения фильтрации жидкостей в горных породах, содержащем центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и подт доном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, в стакане герметично установлен второй стакан-вкладыш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладыша по обе стороны перегородки

59122

выполнены отверстия, а в стаканвкладьш вставлен поршень с пазом, в который входит перегородка.

На фиг.1 изображена схема уст5 ройства; на фиг.2 - зависимость относительных фазовых проницаемостей для воды и керосина от водонасыщенности образца.

Устройство для изучения фильтраo ции жидкостей is горных породах состоит из центрифуги (на фиг.1 не показана), подвесной корзины 1, размещенной на роторе 2 центрифуги, расположенного в корзине стакана 3

5 с образцом 4 породы и поддоном-бюреткой 5, находящимися в резиновой манжете 6, через которую на образец 4 передается внешнее противодавление с помощью уравновешивающего

0 материала 7, например, жидкого

эвтектического сплава галлия, индия и олова, для компенсации в образце породы напряжений растяжения,возникающих при вращении второго ста5 кана-вкладыша 8 с перегородкой 9,

вьтолненной, например, в виде полого цилиндра, разделяющей внутреннюю полость стакана-вкладьш1а на две полости 10 и 11, в которые заливают

Q исследуемые жидкости, контактирующие с образцом через отверстия в дне 12, и поршня 13с кольцевым пазом 14, в который входит перегородка 9.Стакан-вкладьпи 8 и поршень 12 образуют дозатор жидкости.

Устройство работает следующим образом.

После загрузки образца 4 в стакан, заполнения полостей 10 и 11

Q стакана-вкладыша исследуемыми жидкостями и установки поршня 13 приводят центрифугу во вращение, в результате которого под действием центробежных сил приходит в движение

j порщень 13, что обеспечивает поступление на входной торец образца и прокачку через него двух несмеши.вающихся жидкостей в соотношении, заданном соотношением площадей его

Q поршней S и S.

По установившимся расходам исследуемых жидкостей Q,- при перепаде и определяемом расчетным путем, и исходным данным о вязкоетях жидкостей jUi длине L и площади поперечного сечения образца F определяются фазовые проницаемости по формулеПерепад давления лР на длине разца, на выходном торце которого атмосферное давление, обусловленн весом поршня, движущегося под дей ствием центробежных сил, и весом щающихся столбов жидкостей между образцом и поршнем, определяется по формуле (y.(L.H)(R.ch.).j...,.t.% e{R-h-i-)}. угловая скорость, ускорение силы тяжести;удельный вес смеси исследуемых TKifiKoc тей((У,-к,Гг); длина образца поро ды, высота столба жидкости между образцом и поршнем, расстояние от цент вращения до образц удельный вес материала основания поршня, например стали; толщина основания поршня; 0,5,,$;, соответственно пло щади поперечного сечения основания поршня, кольцевой и цилиндрической части поршня длина поршня. Для построения кривых зависимостей относительных проницаемостей от ненасьщенностей порового пространства породы различными жидкостями необходимо знать их текущее значения. Насыщенности порового пространства жидкостями можно определять несколькими способами: измерением электрогфоводности пористой среды, весовым и объемным (материальный баланс по воде). Для эксперимента из одного куска песчаника были изготовлены два образца диаметром 5 см и длиной 5 см. Пористость породы составляла 25%. В качестве исследуе1 я 1х жидкостей были взяты вода и керосин 124 (аналог нефти). Значения абсолютных проницаемостей для воды и керосина оказались близкими между собой и практически равными проницаемости породы по газу, составляющей около 250 мД. Два образца берут с целью сокращения времени эксперимента и для уравновешивания ротора центрифуги. На двух образцах породы определение фазовых проницаемостей проводят с дозаторами, в которых соотношение площадей частей поршня равняется 1:1 и 1:4. В один образец дозатор нагнетает воду и керосин в соотношении 1:4, а в другой - в соотношении 4:1. После этого проводят определение фазовых проницаемостей образцов с дозаторами,обеспечивающими соотношение воды и керосина в потоке равное 1:1. В процессе опытов непосредственно измеряются в поддоне-бюретке 5 объемы V; «I воды и керосина, прощедших через образец 4 породы за время t при заданной скорости вращения ротора центрифуги uj По этим данным рассчитываются расходы жидкостей и дР по формуле (2). Насыщенность порового пространства .водой и керосином оценивается объемным способом (по балансу воды) после того, как устанавливается расход жидкостей. На фиг.2 приведены зависимости относительных проницаемостей породы для воды и керосина, определяющиеся по известной формуле (3), от насьш1енности ее порового пространства водой . , r/i Кк Яе Kg,, К - фазовые проницаемости ля воды и керосина, определенные о формуле (1); К - абсолютная проницаемость, авная 250 мД, Полученные с помощью предагаемого устройства значения фазоых проницаемостей для воды и еросина на образцах песчаников казались практически совпадающими о значениями, определяющимися на аких же образцах с помощью изестного устройства, включающего ве установки для исследования роницаемости УЙПК-1М, входящих

в комплект серийно выпускаемой аппаратуры для исследования керосинов АКМ-2.

По сравнению с известными устройствами, позволяющими определять фазовые проницаемости, предлагае20

eodof crcbfOfeH ffcrrf, %

Фиг 2

11559126

мое устройство характеризуется простотой, так как не требует наличия специальных средств создания давления и подачи жидкостей, более 5 широкой областью применения,так как позволяет определять фазовые проницаемости .

во

.т

УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ, содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и поддоном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей, в стакане герметично установлен второй стаканвкладьш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладьша по обе стороны перегородки выполнены отверстия, а в стакан-вкладе.пп вставлен поршень с пазом, в которьй входит перегородка.