Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород Советский патент 1986 года по МПК G01N15/08 

1 Изобретение относится к технике определения физических свойств горных пород и может найти применение в нефтяной и газовой промышленности при лабораторных исследованиях прони цаемости образцов горных пород. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения проницаемости образцов с открытыми трещинами, а также изучения двухфазнойфильтрации. На фиг. 1 представлена схема устройства в режиме определения фильтрационных свойств при установившемся течении жидкости; на фиг. 2 схема устройства при.работе в )эежиме неустановившегося течения. Устройство состоит из крьшки 1, в которой установлен верхний апунжер 2 с радиальными отверстиями 3. В осевом отверстии плунжера размещено средство регулирования давления жидкости (трубка) 4. Уплотнительная прокладка 5 служит для изоляции боко вой поверхности исследуемого образца 6 от линии подачи агента фильтрации на торцовую поверхность образца, а также для распределения давления по ее площади. Корпус устройства выполнен составным в виде трех секций 7-9, соединенных резьбовыми с единениями и сжимающими внутренними частями торцовых поверхностей выступы резиновой манжеты 10, с целью исключения возможности прорьша агента гидрообжима к исследуемому образцу . Торцовое сжатие образца ссуществ ляется с помощью нижнего 1 имеющего осевое отверстие 12, путем подачи агента обжима через канал 13 в нижнюю часть полости секции 9. Боковое сжатие исследуемого образца осуществляется нагнетанием агента гидрообжима через канал 14 в пространство между резиновой манжетой и внутренней стенкой секции 8. Отвод или подвод агента фильтрации, прохо дящего через боковую поверхность, осуществляется через канал 15. Крыш ка устройства и верхняя секция корп са образуют камеру 16 для заполнения жидкостью фильтрации.Каналы 17 и 18, расположенные в крышке устрой ства, необходимы для заполнения камеры жидкостью или для поддавливани жидкости при изучении фильтрационньк свойств образца под высоким давлением. Верхний плунжер закреплен 551J в крышке при помощи гайки 19. Для предупреждения поднятия трубки 4 при подаче через нее агента фильтрации под давлением в верхней части плунжера установлены вкладыши 20, прижимаемые к трубке винтами 21. Для изоляции и уплотнения пространств между отдельными деталями применены резиновые кольца 22. В зависимости от размеров соприкасающихся деталей кольца имеют различные диаметры. Вентиля 23-27 служат для перекрытия соответствующих каналов 13, 14, 15, 17 и 18, предназначенных для отвода и подвода агентов фильтрации и создания гидравлического обжима образца. Устройство работает следующим -Образом. Исследуемый образец 6 помещается в резиновую манжету 10, выступы которой предварительно прижаты секциями 7 - 9. В зависимости от поставленной задачи образец может находиться в резиновой манжете как полностью, так и частично. Так, при определении трещинной и матричной проницаемости -в условиях равномерного или неравномерного сжатия образец обжимают резиновой манжетой по всей длине. В этом случае крьш1ку 1 устанавливают таким образом, чтобы плунжер 2 опустился на торцовую поверхность исследуемого образца горной породы (фиг.1). После этого через канал 13 подают агент гидравлического обжима в нижнюю часть секции 9. Под давлением жидкости плунжер 11 сжимает образец породы к плунжеру 2. Необходимое значение величины давления торцового обжима создают с помощью гидравлического пресса и фиксируют по манометру, находящемуся на панели установки (не показано). Затем образец обжимают с боков нагнетанием агента обжима через канал 14 в пространство между резиновой манжетой 10 и внутренней стенкой секции 8. Трубку 4, предназначенную для регулирования давления жидкости на образец, перемещают (опускают) до поверхности горной породы и с помощью нижнего ушютнительного кольца изолируют последнюю от камеры 16. При таком положении трубки 4 возможно определение проницаемости при линейной фильтрации жидкости или газа, подаваемого на образец непосредственно через трубку 4. Расходы газа или жидкости, прошедшей через образец, замеряются расходомерами, установленными на выходе отверстия 12.. Определение проницаемости трещине ватых образцов при ламинарном течени жидкости требует создания избыточных давлений значительна ниже атмосферного. Поэтому данное устройство снаб жено камерой 16 для .жидкости и средством для регулирования давления жи кости на образец - трубкой 4. При открытых вентилях 26 и 27 ка мера 16 наполняется жидкостью, Лред назначенной для фильтрации. После n рекрытия вентилей 26 и 27 передвиже нием трубки 4 в плунжере 2 устанавливается необходимое давление жидкос ти на образец. В зависимости от высоты поднятия трубки, соединенной с атмосферой, абсолютное давление ж кости на поверхность горной породы будет равным P(Ji h) , (1) где f - удельный вес жидкости, кг/см h - высота поднятия трубки от п верхности образца, см; PJ - давление жидкости на уровне нижнего конца трубки, равное атмосферному (нулевая линия кгс/см. Следовательно, при поднятии трубки над поверхностью образца на высоту h жидкость из камеры 16 через радиkльныe отверстия 3 и осевое отверс тие плунжера 2 будет поступать на об разец и фильтроваться через него под постоянным давлением, согласно форму лы (1), до тех пор, пока уровень жид кости в камере не достигнет торца трубки, В данном случае будет наблюдаться установившаяся фильтрация жидкости. В дальнейшем, когда уровень жидкости достигнет нулевой линии, ее давление начнет постоянно уменьшаться и на каждой отметке будет характеризоваться величиной Р Y h ,(2) где h - высота уровня жидкости над поверхностью образца. При таком режиме работы фильтрация будет подчинена законам неустановившегося течения жидкостей, так как давление жидкости, определяемое по формуле (2), постоянно изменяется (уменьшается). Таким образом, устройство позволяет определение фильтрационных свойств трещиноватых образцов при установившемся и неустановившемся течении жидкости (фиг. 2). При изучении двухфазной фильтрации через образцы горных пород уплотнительное кольцо 22, расположенное внизу трубки 4, снимают для того, чтобы жидкость из камеры 16 могла поступать на образец при максимально опущенной трубке. После закрепления трубки винтом 21 через нее подают к образцу одну из фаз, предназначенных для фильтрации, а через канал -1 7 - другую. Перемешиваясь над поверхностью образца, обе фазы фильтруются через него. Расходы фаз определяют расходомерами, подключенными к выходу канала 12. Поинтервальное определение равнонаправленной и радиальной фильтрации жидкостей и газов осуществляют следующим образом. Допустим, что в начальный момент исследуемый образец 6 находится в положении, показанном на фиг. 2. Открыв вентиль 2.4 снижают давление бокового обжима до |атмосферного. Необходимое положение образца в резиновой манжете 10 устанавливают раскручиванием крьш1ки 1 , Одновременное передвижение образца происходит за счет давления торцового гидравлического обжима, передаваемого на плунжер 11, Зафиксировав таким образом крьшку на определенной высоте и снова обжав с боков, определяют проницаемость образца на данном интервале. Расходы фильтрующихся агентов при определении разнонаправленной проницаемости фиксируют на выходе каналов 12 и 15, а при радиальной фильтрации - на выходе канала 15 при перекрытом канале 12 (на фиг. 1 осевое отверстие в образце показано пунктирной линией). Затем образец передвигают на следующую высоту с последующий опре-делением проницаемости данного интервала и т.д. до положения, показанного на фиг. 1. Сравнивая полученные данные объемных расходов жидкости или газа на каждом интервале, оцениваю фильтрационную способность исследуемого образца и структуру его фильтрационных каналов. Формула изобретения Устройство для изучения фильтраионных свойств горных пород, ссдер

Устройство для изучения фильтрационных свойств горных пород может найти применение в нефтяной и газовой промышленности. Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения -определения проницаемости образцов с открытыми трещинами и изучение двухфазной фильтрации. Устройство содержит герметичный корпус с крьппкой, расположенные в корпусе резиновую манжету для бокового обжатия.образца, верхний и нижний плунжеры с осевыми отверстиями и каналы для подвода и отвода фильтрата. В верхней части корпуса выполнена герметичная камера, которая сообщена с осевым отверстием верхнего плунжера радиальными отверстиями, выполненными на различной высоте в верхнем плунжере. В осевом отверстии сл верхнего плунжера установлена подвижная трубка с уплотнительными кольцами, а плунжеры и крышка выполнены с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и резиновой манжеты. 2 ил. ю а СП ел ел