Способ определения скорости фильтрации при динамической фильтрации бурового раствора Советский патент 1985 года по МПК G01N5/00 

изобретение относится к определе нию фильтрационных характеристик различных суспензий. Цель изобретения - повышение кач ства определения фильтрационных характеристнк бурового раствора путем поддержания стабильности фазового состава и параметров исследуемого бурового раствора, расширение диапа зона перепада давления на-фильтрую щем элементе. На чертеже представлена схема устройства для реализации пре,цлагае мого способа. Устройство содержит емкость 1, в которой устанавливают образец 2 гор ной породы и мешалку 3,, Емкость 1 снабжена обогрева 4. Устрой ство содержит насос 5,. манометр 6, орган управления 7, емкость 8, регу лируемый клапан 9, манометр 10, заnopiioM вентиль 11, емкость 12 с фил ратом бурового раствора, мерный ста кан 13, . Устройство работает следующим об разом, В емкость .1 устанавливают образец горной породы 2, заливают иссле дуемый буровой раствор, затем рабоч систему герметиз1-фуют. При помощи мешалки 3 обеспечивается перемешива ние бурового раствора с одновременн его подогревом при помощи кожуха об грева 4о После выхода на заданн то рабочхю температуру в рабочей системе создается перепад давления на образце горной породы, причем давление над образцом создается .посред ством насоса 5 двигатель которого включается или отк.шочается согласно элект л-гческому сигналу, поступающем с электроконтактного манометра 6. Для создания давления в рабочей системе при помоши органа управления 7 к рабочей системе подключгдат емкость 8, заполненную испытуемым буровым раствором. Включением насоса в i:. лбочую систему нагнетается буровой раствор в количестве, определяемом зкачением заданного рабочего (.ав.пения. Пртшм специальными упорами на злзктроконтактном манометре устанавливсшт гфеделы поддержания давления над образцом горной породы. Изменением числа оборотов мешалки 3 устанавливают заданную скорость обтекания образца горной породы буровым раствором. Давление в рабочей системе за образцом горной породы устанавливают при помощи регулируемого клапана 9, который срабатывает по достижению заданного давления. Контроль за давлением осуществляют по показаниям манометра 10. Включение процесса динамической фильтрации осуществляется при помощи запорного вентиля 11. Одновременно посредством органа управления 7 производят подключение к рабочей системе емкости 12 с фильтратом бурового раствора, с отключением емкости 8, Сбор фильтрата производят в мерньй стакан 13. При этом в процессе фильтрации восполнение рабочей системы произ - водят фильтратом бурового раствора. По мере увеличения фильтроотдачи в рабочую систему поступает фильтрат бурового раствора в объеме, достаточном дпя поддержания заданного давления. Восполнение рабочей системы фильтратом бурового раствора позволяет сохранить исходною параметры бурового раствора в течение процесса динамической фильтрации. В результате получают более точные результаты определения скорости фильтрации. Согласно - количеству поступления фильтрата в единицу времени, сечения образца горной породы, перепаду давления на образце определяется скорость фильтрации. Пример. Предлагаемый способ определения динамической фильтрации бурового раствора был использован при установлении скорости проникновения фильтрата бурового раствора через керн, отобранный из скважины № 2 Западно-Афипская с глубины 4500 м с начальной проницаемостью 0,03-0,04 MKv2. I. На специальной установке, через указанный керн диаметром 30 мм и длиной 50 мм, при условии обтекания его с линейнойскоростью V 1,2 м/с буровым раствором с удельным весом 2,01 г/см, условной вязкостью Т 42 с, статическим напряжением равным 30/61 мг/см за 1 и 10 мин, водоотдачей В 4 мин, определялась скорость фильтроотдачи б урового раствора Б условиях, при3ближенных к скважинньм, с использов нием предлагаемого способа. Применение предлагаемого способа производилось в два этапа. На первом этапе проводилось срав нение предлагаемого способа с прототипом путем сопоставления изменения исходных параметров бурового раствора в течение динамической фильтрации. На втором этапе определялись скорости проникновения фильтрата с применением предлагаемо го способа и прототипа. На первом этапе буровой раствор с описанными вьпие параметрами заливался в рабочий объем, герметизировался, затем плавно нагревался до пластовых температур 130 С с одновременным перемешиванием, обеспечивающим обтекание фильтрующего элемента с заданной скоростью. По достижению заданных рабочих темпера- тур открывался специальный вентиль, чем обеспечивалась динамическая фильтрация бурового раствора по перепадам давления 8,0 МПа (табл. 1). При этом восполнение исходного рабочего объема, заполненного буровым раствором с заданными параметрами ( 2,01 г/смз , Т 42 с) в процес се размыва глинистой корки производилось согласно предлагаемому способу, т.е. фильтратом бурового раст вора, в количестве, достаточном для поддержания.заданного перепада давления (примерно равного объему вьщелившегося фильтрата). В другом Копыте по определению ди намической фильтрации бурового раст вора в процессе размыва глинистой корки, восполнение рабочего объема производилось согласно известному способу, т.е. буровым раствором. В обоих опытах в течение времени филь рации (30 мин) через каждые 5 мин посредством специального крана отбиралась проба бурового раствора. 14 Отбираемые пробы подвергааись анализу, результаты которых изложены в табл. 1. Из табл. 1 следует, что поддержание фазового состава и исходных параметров бурового раствора достигается в большей степени при использовании предлагаемого способа. Аналогичные результаты получены нами также .при перепадах давления на керне в диапазоне от 0,5 до 100 МПа, которые не приводятся. Были проведены работы по определению скоростей фильтрации под различными перепадами давлений с применением предлагаемого и известного способов (табл. 2). На буровом растворе, описанном выше, с применением образцов горной породы в виде кернов с указанными проницаемостью и размерами, проводились исследования по определению скоростей фильтрации в течение 3-5 мин под перепадами давлений в диапазоне от 0,5 до 10 МПа. Результаты (табл.2) свидетельствуют, что скорости фильтрации при проведении экспериментов по предлагаемому способу определения фильтрационных характеристик бурового раствора представляют собой большие значения, чем скорости фильтрации, полученные по известному способу. Это свидетельствует о возможности прохождения в продуктивный пласт значительного количества фильтрата бурового раствора, которое вызовет блокирование пласта, что в свою очередь потребует дополнительных затрат средств и времени при вызове притока нефти. . Предлагаемый способ позволяет проводить качественные исследования фильтрационных характеристик на малых объемах буровых растворов, что сокращает время приготовления образцов бурового раствора и уменьшает количество реагентов, используемых при его приготовлении.

Таблица 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ФИЛЬТРАЦИИ ПРИ ДШАМИЧЕСКОЙ ФИЛЬТРАЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА, включающий заполнение рабочей системы буровым раствором, его нагрев, подачу бурового раствора вдоль фильтрующей поверхности исследуемого образца, создание перепада давления на образце, фильтрацию и отбор фильтрата, о тличающий ся тем, что, с целью повьппения точности определения скорости фильтрации, в процессе i. фильтрации в рабочую систему вводят фильтрат бурового раствора.