Устройство для исследования процесса вытеснения нефти из образцов пористых пород Советский патент 1988 года по МПК E21B49/00 E21B43/20 

«

«J i

« 9xяaУfSSfгsssfsyefff sгeJfv

/. ,i.j,,l,,A,,t,l,l.J,.L. f7

Ыш7/Шу/т /м

-Л/./.J / Л /. -1 r - f- м..:/: ;х а; :г- v/-i ,1, ,. I I j (,У ЛУ У - - }

Xi

./../. w

/ АчУ

JIL

llS

/ Л /. -1 r - f- ;х а; :г- v/-i ,1, ,. I j (,У ЛУ У - - }

Xi

./../. w

/ АчУ

JIL

77

Изобретение относится к лабораторным устройствам для изучения процесса вытеснения нефти в различных условиях из образцов горных пород, взятых из нефтяного пласта.

Целью изобретения является обес- печение возможности применения перепада давления непосредственно в процессе исследования.

На фиг о 1 представлена принципиальная схема устройства для исследования процесса вытеснения нефти; на фиг. 2 - конструкция мультипликатора с изменяемой в процессе работы эффективной площадью поршня. I Устройство состоит из камеры 1 с выходным 2 и входным 3 каналами, пористой среды 4, мультипликатора 5 давления, индикатора 6 влажности, гидравлических линий 7 - 12, регулируемого дросселя 13, гидроцилиндра Н с измерительной рейкой, зубчатого редуктора 15, лампочки 16, диска 17, фотодиода 18, гидравлических линий 19 - 21, двухпозиционнык золотниковых распределителей 22- 25 с

рои устанавливается регулируемьш дроссель 13, Другое выходное отверстие гидроцилиндра соединяется с зо лотником 23 посредством линии 19.

Полость низкого давления мультипликатора 5 соединяется с напорной линией 20 и сливной линией 12 источника низкого давления посредством

10 линий 20 и 21, золотника 22 и линий 10 и 9;

Обе стороны полости низкого давления мультипликатора 5, разделенные поршнями, шунтируются линиями 32 и

15 33 с золотником 25, которые подключены соответственно к линиям 9 и 10. Правая полость высокого давления мультипликатора 5 подсоединяется к входу камеры высокого давления по20 средством линии 8 через золотник 23, линии 28 с регулируемым дросселем 31 через промежуточные баки 37 - 39 и линий 40-42.

Левая полость высокого давления

25 ,мультипликатора 5 давления подсоединяется к выходу камеры высокого давления посредством линии 7 через золот

: электромагнитным управлением, гидрав- ник 23 и далее через линии 19 и 11. лических линий 26-30, регулируемого Левая и правая полости высокого дросселя 31, гидравлических линий 32-30 давления мультипликатора 5 шунтируI 36, промежуточньк баков 37 - 39 со- ются линиями 29 и 30 через -золотник

ответственно для масла, воды (с электрообогревом) и реагентов (с электро обогревом) и линий 40 - 42,

Входной канал 2 камеры 1 высокого 5 давления линиями 41 и 42 подсоединен к промежуточным бакам 37 - 39 заполняемым из вспомогательных емкостей (не показаны) по линиям 36, 35 и 34 соответственно.40

Входной канал 3 камеры соединен линией 11с правой полостью (входом) измерительного гидроциликдра 14. На линии 11 непосредственно у выхода камеры установлен индикатор 6 влажности, автоматический отмечающий количественное содержание влаги в вы.тесняемой нефти, шток гидроцилинд; ра кинематически связан с редуктором 15, вращакшщм диск 17 с отверстием, Источник 16 света устанавливается напротив диска на одной оптической оси с фотодиодом 18J находящимся по другую сторону диска.

Одно из вы :одных отверстий гидро- цилишдра соединяется со сливным баком источника низкого давлен я посредством сливной линии 12, на кото45

50

24, которые подсоединены соответственно к линиям 8 и 7,

Мультипликатор 5 (фиг„2) является многоступенчатым преобразователем давления двойного действия с разделенным поршнем и двумя цилиндрами высокого давления и состоит из крышки 43 со штуцером 44 для подсоединения к магистрали низкого давления поршневой полости 45 корпуса 46, внутри которого установлены ступенчатые поршни 47 и 485 обращенные больпсими ступенями друг к другу. На поршне 48 со стороны его поршневой полости установлены и закреплены втулки 49 515 образуншще меящ.у собой, корпусом и штоком 52 концектри- ческие полости 53 - 56 На второй крьшже 57 закреплена с, перекрытием относительно втулок поршня вторая группа втулок 58 - 61 с образованием полостей 62 - 64, Крышка 57 и недод- вшкная гр-уппа втулок снабжены кана- ЛЕШ, связаннъ2 1 с органами; 65 - 7-1 уттравления,, при помощи которьс : полости могут сообщаться с магистралькз низкого давления или со сливом

рои устанавливается регулируемьш дроссель 13, Другое выходное отверстие гидроцилиндра соединяется с золотником 23 посредством линии 19.

Полость низкого давления мультипликатора 5 соединяется с напорной линией 20 и сливной линией 12 источника низкого давления посредством

линий 20 и 21, золотника 22 и линий 10 и 9;

Обе стороны полости низкого давления мультипликатора 5, разделенные поршнями, шунтируются линиями 32 и

33 с золотником 25, которые подключены соответственно к линиям 9 и 10. Правая полость высокого давления мультипликатора 5 подсоединяется к входу камеры высокого давления посредством линии 8 через золотник 23, линии 28 с регулируемым дросселем 31 через промежуточные баки 37 - 39 и линий 40-42.

Левая полость высокого давления

,мультипликатора 5 давления подсоединяется к выходу камеры высокого давления посредством линии 7 через золотются линиями 29 и 30 через -золотник

5 0

5

0

24, которые подсоединены соответственно к линиям 8 и 7,

Мультипликатор 5 (фиг„2) является многоступенчатым преобразователем давления двойного действия с разделенным поршнем и двумя цилиндрами высокого давления и состоит из крышки 43 со штуцером 44 для подсоединения к магистрали низкого давления поршневой полости 45 корпуса 46, внутри которого установлены ступенчатые поршни 47 и 485 обращенные больпсими ступенями друг к другу. На поршне 48 со стороны его поршневой полости установлены и закреплены втулки 49 515 образуншще меящ.у собой, корпусом и штоком 52 концектри- ческие полости 53 - 56 На второй крьшже 57 закреплена с, перекрытием относительно втулок поршня вторая группа втулок 58 - 61 с образованием полостей 62 - 64, Крышка 57 и недод- вшкная гр-уппа втулок снабжены кана- ЛЕШ, связаннъ2 1 с органами; 65 - 7-1 уттравления,, при помощи которьс : полости могут сообщаться с магистралькз низкого давления или со сливом

(фиг,1). Полость 56 через канал 72 сообщена с полостью 73, расположенной между поршнями 47 и 48, Цилиндры 74 и 75 высокого давления закреплены на крьшках 43 и 57 корпуса мультипликатора и снабжены штуцерами 76 и 77 для подключения к магистралям 11 и 42 высокого давления.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом исследования вытеснения нефти промежуточные баки 37 - 39 при открытых вентилях на линиях 34 - 36 и закрытых вентилях на линиях 28 и 40 - 42 заполняются соответственно маслом, водой и реагентом из емкостей (не показаны) под самотеком. Камера 1 высокого давления, предварительно заполненная пористой средой, ивдикатор 6 влажност правая полость измерительного гидроцилиндра 14 и линии 11 и 42 заполняются нефтью из вспомогательного бака (не показан) до тех пор, пока нефть не покажется из контрольного вентиля на гидроцилиндре (не показан) о Мультипликатор 5, левая полость измерительного гидрощшиндра 14, золотники 22 - 25 управления и линии 7 - 10, 12, 19 - 21, , 32 и 33 заполняются маслом от источника низкого давления.

, Вентили на линиях 42 и 11 закрывают и подключают камеру 1 высокого давления к вакузт -насосу (не показан) , включая одновременно электрообогрев камеры и промежуточных баков-, После вакуумирования вакуум- насос отключают и модель нефтяного пласта готова к исследованиям.

При исследовании процесса вытеснения нефти из пористой среды методом постоянного перепада давлений по концам образца порйнн мультипликатора 5 ( фиг с. 1) предварительно устанавливают в исходное положение (фиг.2). При открытых вентилях на линиях 11,12,19,28 и 40 - 42 и закрытых вентилях на линиях 34 - 36 включают источник низкого давления и переводят золотники 22 и 23 из нейтрального положения вправоо При этом масло из линии 20 через линию 10 заполняет в мультипликаторе 5 через орган 65 управления и канал 72 часть штоковой полости поршня 48 и межпоршневую полость 73, Под давлением мас

0

5

е

10

15

0

5

0

5

0

ла порядка 100 ктс/см поршень 48 занимает крайнее левое положение, при этом шток-плунжер поршня 47 через штуцер 76 цилиндра 74 высокого давления вытесняет масло из полости цилиндра 74 высокого давления в линию 8 (при этом полости 53 - 55 и 62 - 64 при помощи органов 66-71 управления соединяются через линию 27 с баком источника давления). Так как давление, усиливаемой мультипликатором 5, пропорционально отношению эффективной площади поршня, то давление, развиваемое мультипликатором 5 со стороны поршня 47, во столько раз больше давления, развиваемого им же со стороны поршня 48, во сколько раз эффективная площадь поршня 47 больше эффективной площади поршня 48.

При исследовании процесса вытеснения нефти из образца пористой среды методом постоянного перепада давления разность давлений является постоянной величиной и определяется количеством полостей штоковой части поршня 48, заполненных маслом под давлением. При подаче масла под давлением во все полости 53 - 56 и 62 - 64 разность давлеш-ш минимальна, при подаче только в полость 56 - максимальна. Масло,вытесняемое поршнем 47 а золотник 22 и из него по линии 21, сливается в бак источника давления (не показан). Масло, вытесняемое шток - плунжером поршня 47 из штуцера 76, по линии 8 попадает в золотник 23, из него по линии 28 в промежуточный масляньй бак 37. Масло из бака 37 попадает по линии 40 в верхнюю часть бака 38, вытесняя из него воду по линии 42 на вход камеры высокого давления (если требую Гся иные вытесняюпрте среды, масло подают в верхнюю часть промежуточного бака 39, вытесняя соответственно реагент в камеру высокого давления). В то же время масло, вытесняемое шток-плунЖе- ром поршня 48, через штуцер 77 и линию 7 попадает в золотник 23, который направляет его по линии 19 в маслян ую полость грщроцилиндра 14 для подпора вытесняемой из камеры высокого давления среды. Из гидроцилиндра масло через дроссель 13 по линии 12 сливается в бак источника низкого давления51

В конце рабочего хода срабатывает микроныключатель (не показан), кого- рый за№.1кает электрическую цепь электромагнитов золотников, при этом золотники 22 и 23 возвращаются в нейтральное положение, а золотники 24 и 25 передвигаются вправо. Масло из источника низкого давления по линиям 20 и 26 направляется в золотник 24, от него по линиям 30 и 7 через штуцер 76 в цилиндр 75 высокого давления fyльтишшкaтopa, переводя поршень 47 в крайнее левое положение

автоиати шски производится непрерывный замер объемной скорости вытесненной среды следующим образом.

Под действием разности равнодействующих сил давления вытесненной среды и масла из мультипликатора поршень гидроцилиндра 14 со штоком и прикрепленной к нему зубчатой рейкой выдвигается из гидроцилиндра, приводяво вращение повышанщий зубчатый редуктор 15 и связанный с ним диск 17 с отверстиями. Лучи света от электролампочки .16, попадая через

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и предназначено для лабораторных исследований добычи нефти в различных условиях. Цель изобретения - обеспечение возможности изменения перепада давления жидкости непосредственно в процессе исследования. Для этого приспособление для изменения перепада давления выполнено в виде втулок 49-51 и 58 - 61, закрепленных через одну на поршне 48 и крьшпсе 57 корпуса. Свободные концы втулок, закрепленных на крышке 57, установлены по скользящей посадке относительно втулок, закрепленных на поршне 48, и с перекрытием полостей 53 - 56 между втулками. Кол-во полостей равно кол-ву втулок и каждая полость 53 - 56 через органы подачи и слива жидкости подключена либо к магистрали низкого давления, либо к сливу. При исследовании процесса вытеснения нефти из образца пористой среды методом постоянного перепада давления разность давлений является постоянной величиной и определяется кол-вом полостей што- ковой части порЕ .ня 48, заполненных маслом под давлением. При подаче масла под давлением в полости 53 - 56 и 62 - 64 разность давлений будет минимальной, а при подаче в полость 56 - максимальной, 2 ил € С

осуществляя промежуточный ход заряд отверстие в диске на поверхность фоки мультипликатора. При этом масло, вытесняемое из полости цилиндра 74 высокого давления через штуцер 76, по линии 8 направляется в золотник 24, а из него - по линии 27 на слив 20 в бак источника низкого давления.

- В то же время масло, из штоковой полости поршня 47 перетекает в штоко- вую полость поршня 48 по линиям 9, 32, 33 и 10 через золотник 35. По 25 о йарьировать путем изменения зффек окончании хода влево срабатьшает кон- тивной площади поршня 48, для этого

тодиода 18, уменьшают его.сопротив- лейие в непроводящем направлении во много раз, что обусловливает возникновение тока в измерительной цепи, которьй усиливается и подается на специальное записьшающее устройство (не показано)

Величину перепада давления для каждого отдельного эксперимента можтакт второго конечного микровыключателя (не показан),, который замыкает электрическую цепь электромагнитов

на перемешение золотников 24 и 25 :& левое положение. При этом масло эт источника низкого давлеш-ш по ли- 1гздям 20 и 26 направляется в золотник 24 и откуда по 29 и 8 подает- сн через штуцер 76 в полость 74 высокого давления, перемещая сомкнутые поргаки 47 и 48 в среднее положение, фиксируемое коиирной линейкой(не по- гсазана) и конечк& м мк-жровыключателем который переводит золотники 25 и 24 Е нейтральное положе ше, И-Тасло из полости 75 (высокого давления, вытесняемое шток-плунжером поршня 48 по линиям 7, 27 и 12, через золотник 24 попадает в с,швной бак. В то же время масло из штоковой полости порго ня 48 перетекает в штоковую полость поршня 47 по линиям 10, 33, 32 и 9 через золотнк ; 25. Мультипликатор заряжен к следукщему рабочему циклу, Зьтг-есняемая по .пинки 11 из камеры высокого давления жидкость первоначально проходит через индикатор 6 влажности, где каким-либо из извест- яых способов измерения влажности .определяется процентное содержание влаги или реагента в вытесненной неф VH. Затем вытесненная жидкость попадает в полость гидроцилиндра 14, где

отверстие в диске на поверхность йарьировать путем изменения зффек тивной площади поршня 48, для этого

тодиода 18, уменьшают его.сопротив- лейие в непроводящем направлении во много раз, что обусловливает возникновение тока в измерительной цепи, которьй усиливается и подается на специальное записьшающее устройство (не показано)

Величину перепада давления для каждого отдельного эксперимента мож0

5

0

поршень 48 снабжается втулками 49 - 515 а крьшпса 57 корпуса мультипликатора установленными с перекрытием относительно втулок 49-51 втулками 58-61 с органами 65 - ,71 управления. Сообщая при помощи последних полости 53 - 56 и 62 - 64 либо с источником низкого давления, либо со сливным баком., можно изменять перепад давления непосредственно в ходе проведения эксперимента, что невозможно в известном устройстве. Это повьш1ает производительность труда при работе с пред,лагае} Гым устройством.

При исследовании образца породы из нефтяного пласта методом постоян- . ных объемных скоростей прокачиваемой

с жидкости поршни мультипликатора предварительно устанавливают в крайнем левом положен1ги и концевой микровыключатель выключают.

При открытых вентилях на линиях 28, 40 42j 11 и 19 и закрытых вентилях на линиях 12 и 34 - 36 включают источник низкого давления и переводят золотники 22 и 23 ий нейтраль- ного положения влево о Масло из линии 20 через золотник 22 и линию 9 че рез штуцер 44 подается в штоконую

полость поршня 47, передвигая сомкнутые поршни 47 и 48 влево о При этом масло из штоковой полости поршня 47

вытесняется через орган 65 управлени по линиям 10 и 20 через золотник 22 в сливной бак источника низкого давления. Масло, вытесняемое под высо- ким давлением из цилиндра 75 через штуцер 77, подается в линии 7 и 28,

через золотник 23 в промежуточный масляный бак 37 и оттуда по линии 40 поступает в верхнюю часть промежуточ ного бака 38 (или 39), вытесняя жидкость по линии 42 в камеру высокого давления. Вытесненная жидкость за единицу времени, по объему равная жидкости, прокачиваемой в камеру вы- сокого давления, поступает по линии 11 через индикатор 6 влажности в полость гидроцилиндра 14, Под давлением вытесненной жидкости поршень гидроцилиндра 14 передвигается- и выте- сняет масло из полости по линиям 19 и 8 через золотник 23 в полость цилиндра 74 высокого давления через штуцер 76, заполняя ее увеличивающийся при движении поршней объем. Дроссель 31 на линии 28 служит для регулЯрова ния величины объемной скорости прокачиваемых жидкостей.

Вьщвигающийся шток гидроцшшндра - 14 совместно с устройством 15 - 18 измерения объема вытесненной жидкости в функции времени аналогичен вьздвигающемуся штоку в процессе вьг- теснения жидкостей методом постоянного перепада давления.

В конце рабочего хода копирная линейка (не показана) нажимает на контакт кольцевого микровьпслючателя, которьй возвращает золотники 22 и 23 в нейтральное положение и передвигает золотник 24 вправо, а золотник 25 влево. Масло- от источника низкого давления начинает поступать по линиям 26, 30 и 7 через золотник 24

в полость цилиндра 75 через отверстие j перепада давления выполнено в виде

диска 17, передвигая поршни мультипликатора со шток-плунжерами в исходное правое положение. При этом масло из полости цилиндра 74 через штуцер 76 по линиям 8, 29, 27 и 20 через золотник 24 вытесняется в сливной бак о

Одновременно масло из штоковой полости поршня 47 перетекает в штоко- вую полость поршня 49 по линиям 9, 33, 32 и 10 через золотник 25. В конце зарядки копирная линейка нажи50

55

втулок, закрепленных через одну на поршне и крьшпсе корпуса, причем сво бодные концы втулок, закрепленных на крьшпсе корпуса, установлены по скользящей посадке относительно вту лок, закрепленных на поршне, и с пе рекрытием полостей между втулками, при этом количество полостей равно количеству втулок, а каждая полость через органы подачи и слива жидкост подключена либо к магистрали низког давления, либо к сливу.

5 0 5

(

5

0

.мает на контакт конечного микровыключателя, который переводит золотники 24 и 25 в нейтральное положение Мультипликатор заряжен к следующему рабочему ходу.

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

Формула изобретения Устройство для исследования процесса вытеснения нефти из образцов пористых пород, включающее испытательную камеру с входным и выходным каналами для размещения в ней пористого образца, механизм создания давления и прокачки жидкости через образец, выполненньй в виде мультипликатора, в корпусе которого размещены два ступенчатых поршня, обращенных большими ступенями друг к другу и образующих с корпусом штоковые полости низкого и высокого давлений, приспособление для изменения перепада давления, установленное на одном из ступенчатых поршней мультипликатора, причем штоковые полости низкого давления подсоединены к сливу, а штоковые полости высокого давления подсоединены к входному и выходному каналам камеры, органы подачи и слива жидкости в мультипликатор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности изменения перепада давления жидкости непосредственно в процессе исследования, приспособление для изменения

втулок, закрепленных через одну на поршне и крьшпсе корпуса, причем свободные концы втулок, закрепленных на крьшпсе корпуса, установлены по скользящей посадке относительно втулок, закрепленных на поршне, и с перекрытием полостей между втулками, при этом количество полостей равно количеству втулок, а каждая полость через органы подачи и слива жидкости подключена либо к магистрали низкого давления, либо к сливу.