Модель нефтяного пласта для исследования процесса вытеснения нефти Советский патент 1986 года по МПК E21B43/20 

Изобретение относится к лабораторным устройствам для изучения процесса вытеснения нефти из пдас- та в различных условиях.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности измерения, а также изменение перепада давления на образец.

На фиг. представлена принципиальная схема модели нефтяного пласта с устройством для создания давления в пористой среде и прокачки жидкостей в виде мультипликатора давления; на фиг, 2 - мульти- пл 1катор давления в заряженном положении перед прокачкой жидкости с постоянным перепадом давленияj вид сбоку; на фиг, 3 - разрез на фиг. 2; на фиг. 4 мультипликатор давления в конце рабочего хода прокачки жидкости с постоянньм пере- падом давления; на фиг. 5 - мульти-. гшикатор давления в исходном положении перед зарядкой для прокачки жидкости с постоянным перепадом дав ления объемной скоростью: на фиг. 6 мультипликатор в конце рабочего хода поршней, прокачивающих жидкость с постоянной объемной скоростью,

Модель нефтяного пласта для исследования процесса вытеснения нефти в условиях высоких давлений и тех ператур состоит из электрообогревае- мой камеры 1 с пористой средой механизма 2 для прокачки жидкости в виде мультипликатора давления конечных микровыключателей 3 5, индикатора 6 влажности, гидравлических линий 7 12 регулируемого дросселя 13, гидроцилиндра 14 с измерительной рейкой J зубчатого редуктора 15, лампочки 16, диска 17, фотодиода 18, гидравлических линий 19 - 21, двухпозиционных золотнико-i вых распределителей 22 - 25 с электромагнитным управлением, гидравлических линий 26 30J регулируемого дросселя 31, гидравлических .линий 32 - 36, промежуточных баков для масла 37, для воды 38 (с электро обогревом), для реагентов (с электрообогревом 39 и линий 40 42;

Вход камеры 1 высокого давления линиями 41 и 42 подсоединен к промежуточным бакам 37 - 395 заполняемым из вспомогательных емкостей по линиям 36, 35 и 34 соответственно.

Выход камеры соединен линией 11 с правой полостью (входом) из-

312

мерительного гидроцилиндра 14, на лиими 11 непосредственно у выхода камеры установлен индикатор 6 влажности, автоматически отмечающий ко- личественкое содержание влаги в вытесняемой нефти. Шток гидpoциJlИндpa кине-матически связан с редуктором 15, .вращающим диск 17 с отверстием. Истсчник 16 света устанавливается

напротив диска на одной оптической оси с фотодиодом 18, находящимся по другую сторону диска.

Одно из выходных отверстий гидро- цкпиндра соединяется со сливньм ба-

ком источника низкого давления по-, средством сливной линии 12, на которой устанавливается регулируемый дроссель 13. Другое выходное отверстие 1 идроцилиндра соединяется с зо-

лотником 23 посредством линии 19,

Штоковая полость низкого давления мультипликатора 2 соединяется с напорной линией 20 и сливной линией 12 источника низкого давления по-

средством линий 20 и 2, золотника 22 к линий 10 и 9.

Штоковые полости низкого давления f льтипликaтopa, разделенные поршнямиs шунтируются линиями 32 и

33 с золотником 25, которые подключены соответственно к линиям 9 и 10. Правая полость 43 высокого давления мультипликатора подсоединяется к входу камеры высокого давления посредством линии 8 через золотник 23;ЛИнии28с регулируемым дросселем 31 через промежуточные баки 37 - 39 и лин1(и 40 - 42, Левая полость высокого давления мультипликатора давления подсоединяется к выходу камеры высокого давления посредством линии 7 через золотник 23 и далее через линии 19 и 11,

Левая и правая полости высокого давления мультипликатора шунтируются линия1 1И 29 и 30 через золотник 24, подсоединяемых соответственно к линиям 8 и 7,

Механизм 2 для прокачки жидкости в виде мультипликатора содержит корпус с выходным отверстием 44, в котором установлен ступенчатый поршень, имеющий ступень 45 с уплотнением 46 и образуюй;ий штоковую полость 47 с выходным отверстием 485

боль:.агую ступень поршня 49, уплотнение 50 порщня, ступенчатый дифференциальный поршень 51, в котором проделано сквозное отверстие 52,, уплот

нение дифференциального поршня 53 и 54, выходное отверстие 55 в што- ковой полости, образованной дифференциальным поршнем и корпусом, выходную похюсть 56 высокого давления с выходным отверстием 57, мень шую ступень дифферениального порш ня 58 с уплотнением 59, копирную линейку 60 с копиром, днище 61 полости низкого давления, глухое отверстие на кольцевой поверхности дифференциального поршня 62, сменный штырь 63 с уплотнением,

В полости 47 низкого давления установлена большая ступень поршня 49 с уплотнением 50, К поршню прикреплен шток-плунжер 45, входящий через уплотнение 46 в полости 43 высокого давления с выходным отверстием 44. У днища полости низког давления, примыкающего к полости 43, имеется отверстие 48 для входа и выхода жидкости низкого давления.

Соосно ступени поршня 49 в корпусе установлен дифференциальный поршень 51 в виде ступенчатого полого цилиндра, обращенного большой ступенью к большой ступени поршня 49

Штоковая полость Б дифференциального поршня связана сквозным отверстием 52 с полостью низкого давления между большими ступенями поршней. Отверстие 55 предназначено для входа и выхода жидкости низкого давления.

На кольцевом пояске большей ступени дифференциального поршня 5 1 , обращенном в сторону днища 61, имеются концентрично расположенные глухие отверстия, в которых укреплены штыри 63, проходящие через уплотняемые отверстия 64 ив днище 61.

Модель нефтяного пласта работает следующим образом.

Перед началом исследования вытеснения нефти промежуточные баки 37 - 39 при открытых вентипях на линиях 34 - 36 и закрытых вентилях на линиях 28 - 42 заполняются соответственно маслом, во-дой и реагентом из емкостей ( не показаны) под самотеком. Камера 1 высокого давления предварительно заполненная пористой средой, индикатор 6 влажности, правая полость измерительного гидро- цилиндра 14 и линии 11 и 42 заполняются нефтью из вспомогательного бака до тех пор, пока нефть не покажется из контрольного вентиля на

2163314

гидроцилиндре .Мультипликатор 2, левая полость измерительного гидроцилиндра 14, золотники 22 - 25 управления и 7 - I О , 1 2 , .1 9 - 21 , 26 - 30,.

г 32 и 33 заполняются маслом от источника низкого давления.

Вентили на линиях 42 и 1I закры-. вают и подключают камеру 1 вьгсокого давления к вакуум-насосу (не пока)0 зан), включив одновременно электрообогрев камеры и промежуточных баков. После ваку мирования вакуум- насос отключают и модель нефтяного пласта готова к исследованиям.

5 При исследовании процесса вытеснения нефти из пористой среды методом постоянного перепада давлений по концам модели поршни мультипликатора 2 предварительно устанавли20 вают в исходное положение. При открытых вентилях на линии 11, 12,19,28,40 - 42 и закрытых вентилях на линиях 45 - 4 включают источник низкого давления и переводят.

25 золотники 22 и 23 из нейтрального положения вправо. При этом масло из линии 20 через линию 10 заполняет в мультипликаторе 2 через отверстия 55 и 52 штоковую полость

2Q дифференциального поршня 51 и полость между большими ступенями поршней. Под давлением масла поршень 49 занимает крайнее правое положение, при этом меньшая ступень 45 через отверстие 44 вытесняет масло из полости высокого давления в линию 8, а дифференциальный поршень под действием разности равнодей- ствукяцих сил давления масла в этих полостях, занимая крайнее левое положение, вытесняет связанный с ним меньшей ступенью 58 масло через отверстие 57 в линию 7. Так как давление среды, усиливаемое мультипликатором, пропорционально отношению эффективной площадки поршня к поперечной площадки шток-плунжера, то давление, развиваемое мультипликатором со стороны поршня, во столько раз больше давления развиваемого им же со стороны дифференциального поршня, во сколько раз эффективная площадь поршня больше эффективной площади дифферен циапьного поршня. Разность этих давлений является

55 постоянной величиной, так как площадь поршней остается неизменной и, следовательно, по концам камеры высокого давления во время рабочего цикла

35

40

45

50

поддерживается постоянный перепад давления вытесняемых сред. Маслоэ вытесняемое поршнем 49, перетекает через отверстие 48 по линии 40 в золотник 22 и из него по линии 2 сливается в бак источника давления Масло 5 вытесняемое малой ступенью 4 из отверстия 445 по линии 8 попадае в золотник 23, из него по линии 28 в промежуточный масляный бак 37, Масло из последнего попадает по линии 40 в верхнюю часть (Зака 38 вытесняя воду из него по линиям 4 и 42 на вход камеры высокого давления. Если требуются иные вы™ тесняющие среды масло подают в верхнюю часть промежуточного бака 39, вытесняя соответствую1ций реагент в камеру высокого давления, В то же время маслоэ вытесняемое меньшей стзшенью 58 через отверстие 57 в линию 7; попадает в золотник 23,, который направляет его по линии 19 в масляную полость гидроцилиидра 14 для подпора вытесняемой из ка™ меры высокого давления среды. Из гидроцилиндра масло через регулирую 1ЦИЙ дроссель 3 по линии 12 сливается в бак источника низкого давления.

В конце рабочего хода контроля линейка 60 нажимает на контакт конечного микровыключателя 5, который замыкает электрическую цепь электромагнитов золотниковJ при этом золотники 22 и 23 возвращаются в нейтралное положение, а золотники 24 и 25 передвинутся вправо. Масло от источника низкого давления по линиям 20 и 26 направляется в золотник 24, от него по линиям 30 и 7 через отверстие 57 в выходную полость 56 высокого давления мультипликатора,, переводя дифференциальньш поршень в крайнее.правое положение. Осущест™ вится промежуточный ход зарядки мультипликатора. При этом масло, вытесняемое из полости 43 высокого давления, через отверстие 44 по линии 8 направляется в золотник 24 и из него, по линии 27, на слив в бак источника низкого давления,

В то же время масло из полости между большими ступенями порвшей перетекает в штоковую полость диф ференциального поршня 51 по линиям 9,32,33 и 10 через золотник 25„ По

0

5

0

5

0

окончании хода вправо копирная линейка 60 нажимает на контакт конечного микровыключателя 3, который замыкает электрическую цепь электромагнитов на перемещение золотни сов 24 и 25 в левое положение. При этом масло от источника низкого давления по линиям 20 и 26 направляется з золотник 24 и оттуда по линиям 29 и 8 попадает через отверстие 44 ь полость 43 высокого давления, перемещая сомкнутые поршни 49 и 51 в среднее положение; фиксируемое пирной линейкой 60 и конечным микровыключателем 4, который переводит золотник 24 и 25 ив нейтральное положение Масло из выходной полости 56 высокого давления вытесняемое шток-плунжером 58 по линиям 7, 27 :.- 12 через золотник 24 попадает 3 сливной бак. В то же время масло из щтоковой полости дифференциального поршня 51 перетекает в полость мещду большими ступенями поршней (из отверстия 55 в отверстие 48 по линиям 10.J 33, 32 и 9 через золотник 25. Мультипликатор заряжен к следугвщему рабочему циклу.

Вытесняемая по линии 11 из камеры высокого давления жидкость первоначально проходит через индикатор 6 влажности , где каким-либо из известных способов измерения влажности определяется процентное со- дерзкание влаги или реагента в вытесненной нефти. Затем вытесненная :кидкость попадает в полость гидро- 1;ллиндра 14, где автоматически производится непрерывный замер объемной скорости вытесненной среды сле;1,ующим образом.

Под действием разности равно- действующих сил давления вытесненой среды и масла из мультипликатора поршень гидроцилиндра 14 со штоком и прикрепленной к нем зубчатой рейкой вьщвигается из гидроцилинд- ра приводя во вращение повьшающий

зубчатый редуктор 15 и связанный с ыим-диск 17 с отверстиями,, Лучи све- . от электролампочки 16 j попадая через отверстие в диске на поверхности фотодиода 18, уменьшают его

сопротивление в .непроводящем на- праалении во много раз, что обуславливает возникновение тока в из- мернт гльной цепи8 который усиливает7.

ся и подается на специальное записывающее устройство (не показано.

Величину перепада давления для тсаждого отдельного эксперимента можно варьировать путем изменения эффективной площади дифференциального поршня. Для этого дифференциалный поршень 51 снабжают глухими отверстиями 62, в которых укрепляются сменные штыри 63, расположенные со стороны штоковой полости дифференциального поршня и проходящие через днище 61 цилиндра низкого давления через отверстия с расположенными в них уплотнительными кольцами 64.

При исследовании модели нефтяного пласта методом постоянных объемных скоростей прокачиваемой жидкости поршни мультипликатора предварительно устанавливают в крайнем правом положении и концевой микровыклю чатель 4 выключают.

При открытых вентилях на линиях 28, 40 - 42, 11 и 19 и закрытых вентилях на линиях 12,34 - 36 включают источник низкого давления и переводят золотники 22 и 23 из не1 1траль- ноге положения влево. Масло из линии 20, через золотник 22 и линию 9 через отверстие 48 подается в полость 47 поршня 49, передвигая сомкнутые поршни 49 и 51 влево. При это масло из штоковой полости дифференциального поршня вытесняется через отверстие 55 по линиям 10 и 20 чере золотник 22 В сливной бак источника давления. Масло, вытесняемое под высоким давлением из выходной полости 56, через отверстие 57 подается по линии 7 и 28 через золотник 23 в промежуточный масляный бак 37 и оттуда по линии 40 поступает в верхнюю часть промежуточного бака 38 (39), вытесняя жидкость по I линии 42 в камеру 1 высокого давления. Вытесненная жидкость за единицу времени по объему, равная жидкости прокачиваемой в камеру высокого давления, поступает по линии 11 через индикатор 6 влажности в полость гидроцилиндра 14. Под давлением вытесненной жидкости пор J шень гидроцилиндра 14 передвигает0

63318

ся и вытесняет масло из полости по линиям 19 и 8 через золотник 23 в полость 43 высокого давления через отверстие 44, заполняя ее увеличивающейся при движении поршней объем. Рвгулируюш 1й дроссель 3 на линии 28 служит для регулирования величины объемной -скорости прокачивае- .мых жидкостей.

Выдвигающийся шток гидроцилинд™ ра 14 совместно с устройством 15 - 18 измерения объема вытесненной жидкости в функции: времени аналогичен выдвигающемуся штоку в про-

с цессе вытеснения жидкостей методом постоянного перепада давлений.

В конце рабочего хода копирная линейка 60 нажимает на контакт кольцевого микровыключателя 5, который

возвращает золотник 22 и 23 в нейтральное положение и передвигает золотник 24 вправо, а золотник 25 - влево. Масло от источника низкого давления начинает поступать по ли-

5 ниям 26, 30 и 7 через золотник 24 Б полость 56 цилиндра через отверстие 57, передвигая поршни мультипликатора со шток-плунжерами в исходное правое положение. При этом масло из полости 43 через отверстие 44 по линиям 8,29,27 и 20 через золотник 24 вытесняется в сливной бак.

0

Одновременно масло из полости 47 поршня 49 перетекает в штоковую полость дифференциального поршня 5 по линиям 9,33,32 и 10 через золотник 25. В конце зарядки копирная линейка 60 нажимает на контакт конечного микровыключателя 3, который переводит золотники 24 и 25 в нейтральное положение Мультиплика- . тор заряжен к следующему рабочему ходу.

На камере высокого давления, мультипликаторе, промежуточных баках, гидроцилиндре и в других узлах уста навливаются контрольно-измерительные приборы (не показаны) - манометры, вакуумметр, электроконтактные термометры, служащие автоматизации и безопасности процесса вытеснения жидкостей из камеры высокого давления.

2f

I I 26 27 28 2$

/ - - SB T S

2K2 i22ZS 2S2 / 5 545:и } ЯбЗ

I / / llll I/

ЛЦ,,...11„ 47

4J

64

Фиг.З

-1 у - х у- - Л 61 S3 6 62 Фиг.

55 5 535251 .

Lt

4tJ

r I 55

57

5J 525150 9

S

7

45 44

4iJ

SO SI §1 S3 64- 6 f

fflyj. 5

{i э.да5/л:/ /,5

Я yl 5. /.5 I

4 «7

«4

4J

S3 S iZ Z фаъ. 6

Составител) И. Кепке Редактор Н. Бобкова ТехредЖ.Касталевнч

Заказ 971/36 Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Го Сударственного ко1 итета СССР

по Делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент J. г. Ужгород„ ул. Проектная, 4

Корректор М.Деьгчик