Способ определения избирательной смачиваемости образца горной породы и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к исследованиям свойств поверхности соприкасающихся фаз порода - нефть - вода и предназначено для определения смачиваемости нефтесо- держащих пород.

Целью изобретения является повышение достоверности определения смачиваемости путем исключения влияния смачиваемости наружной поверхности образца породы на результаты определений.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа, разрез.

Устройство имеет корпус 1, двухсекционную эластичную манжету 2 под образец 3 породы, сбросной кольцевой коллектор 4, прессы 5-7 соответственно для насыщения образца водой (одной части образца), нефтью (другой части образца) и для создания давления гидрообжима, вакуумный насос (не показан) со смотровой камерой 8, мерные цилиндры 9 и 10, вентили 11-16 и манометры 17-20.

Устройство, обеспечивающее реализацию способа, работает следующим образом.

На высушенный до постоянного веса образец 3 породы одевают сбросной кольцевой коллектор 4 и помещают его в эластичную двухсекционную манжету 2, скрепляют винтами и устанавливают в корпусе устройства, герметизируют и создают внешнее давление гидрообжима на образец с помощью пресса 7. При открытом вентиле 13 вакуумируют систему, после чего открывают вентили 12 и 15 для насыщения образца водой из емкости 10 и нефтью из емкости 9 при вакуумировании вакуум-насосом через смотровую камеру 8. В случае низкой проницаемости образца породы вентили 12 и 15 закрывают, а вентили 11 и 14 открывают и осуществляют насыщение образца водой и нефтью под давлением с помощью прессов 5 и 6 при одновременном вакууми- ровании до появления воды и нефти в смотровой камере 8. После этого вентиль 13 закрывают и осуществляют донасыщение образца до полного выравнивания давлений, измеряемых манометрами 18-20. Затем, открыв вентили 12,13 и 15, сбрасывают давление в образце породы и системе трубопроводов, Затем, перекрыв вентиль 13, создают условия для осуществления контролируемого процесса самопроизвольного вытеснения нефти водой. Уровень воды в мерном цилиндре 10 понижается, а нефти в мерном цилиндре 9 повышается на одну и ту же величину. Если порода окажется гидрофобной, то все наоборот - вода вытесняется и ее уровень в мерном цилиндре 10 повышается.

Способ осуществляют следующим образом.

Для оценки степени смачиваемости породы измеряют величины объемов нефти и воды, вышедшие в образец при его насыщении, и вытесненного объема нефти или воды из образца породы в мерный цилиндр 9 или 10 под действием капиллярных сил, а образец извлекают из устройства, взвешивают, выполняют контрольное определение содержания воды в нем (например, экстракци- онно-дистилляционным способ.ом) и рассчитывают коэффициент капиллярного вытеснения нефти водой или воды нефтью, по величине которого судят о степени смачиваемости образца породы водой или нефтью. Для исключения возможности, неконтролируемого самопроизвольного капиллярного вытеснения одной жидкости другой, в зоне их контакта при насыщении образца жидкостями на поверхности образца по окружности срединного его сечения поддерживают вакуум, обеспечивающий выход обеих жидкостей наружу по достижении ими этого сечения. Вакуумирование прекращают после появления жидкостей на выходе из срединного сечения, а давление нагнетания жидкостей через оба торца образца (которое устанавливают на полтора- два порядка выше характерного для данной породы капиллярного давления) поддерживают постоянным еще е течение некоторого времени - до полного выразнмаания давления на входных торцах образца и в среднем его сечении.

Пример. Образец нижнемелового алевролита диаметром 30 мм и длиной 90 мм с пористостью 14% и газопроницаемостью 3 х мкм высушен до постоянного

веса. При насыщении образца водой и керосином (моделью нефти) с помощью прессов 5 и 6 и вакуумирования его при открытом вентиле 13 вода достигает срединного сечения через 15 мин, а керосин - через 27 мин,

0 что отмечено по моменту появления этих жидкостей в смотровой камере 8. После этого вентиль 13 закрывают и через 1 мин дав-г ление в образце стабилизируется - все три манометра 18-20 показали одно давление

5 10 МПа. Образец полностью насыщен. Замеренные с помощью прессов 5 и 6 обьемы воды и керосина, вошедшие в образец при насыщении, соответственно 4,53 и 4,37 см . Затем открывают вентили 12 и 15иустанав0 ливают уровни жидкостей в мерных цилиндрах 9 и 10 на нулевых отметках для измерения объемов керосина и воды, непосредственно участвующих в процессе са- мопроизвольногокапиллярного

5 взаимовытеснения. Этот объем равен 1,41 см . Определенное экстракционно-ди- стилляциониым способом содержание воды в образце после завершения процесса капиллярного вытеснения керосина водой

0 5,85 см3, что практически совпадает с результатами измерения, выполненного с помощью прессов 5 и 6 и мерных цилиндров 9 и 10. Коэффициент самопроизвольного капиллярного вытеснения керосина водой

5 33%. Значит, исследованный образец алевролита по предлагаемому способу можно отнести к гидрофильным с высокой степенью смачиваемости.

Формула изобретения 1. Способ определения избирательной смачиваемости образца горной породы, включающий насыщение образца под давлением нефтью, измерение ее количества,

5 подвод воды к насыщенной породе, измерение количества нефти, вытесненной из образца породы под действием капиллярных сил, и расчет коэффициента капиллярного вытеснения нефти водой, по величине которого судят о степени смачиваемости породы

0 водой, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения путем исключения влияния смачиваемости наружной поверхности образца породы на результаты определений, одновременно на5 сыщают нефтью только часть образца через . один его торец, а другую его часть насыщают водой через другой торец образца до полной состыковки воды и нефти в средин- ном его сечении, причем по периметру этого

сечения на поверхности образца образуют сток воды и нефти.

2. Устройство для определения избирательной смачиваемости образца горной породы, содержащее эластичную манжету под образец породы, размещенную в корпусе, связанном трубопроводами и вентилями с прессом для создания давления гидрообжима, с прессами для насыщения образца породы водой и нефтью, с мерными цилиндрами для измерения объемов вытесняемых воды и нефти, с вакуум-насосом со смотровой камерой, Отличающееся

0

тем, что, с целью подвода воды к породе, насыщенной нефтью за пределами наружной поверхности образца породы и для обеспечения состыковки жидкостей в заданном срединном сечении образца породы, корпус устройства выполнен из двух половин и снабжен закрепленным между этими половинами корпуса сбросным кольцевым коллектором, соединенным канплом с вакуум-насосом и закрепленным на эластичной манжете, выполненной из двух секций, а сбросной кольцевой коллектор выполнен в виде профилированной шайбы с каналом.

Изобретение касается исследований свойств поверхности соприкасающихся фаз порода-нефть-вода и предназначено для определения смачиваемости нефтесодер- жащих пород. Целью изобретения является повышение достоверности определения смачиваемости путем исключения влияния смачиваемости наружной поверхности образца породы на результаты измерений. Цель достигается за счет того, что нефтью насыщают только часть образца через один его торец, а другую часть насыщают водой через другой торец образца до полной стыковки жидкостей в срединном его сечении. Для этого по периметру этого сечения на поверхности образца образуют сток жидкостей, а устройство для осуществления способа снабжено сбросным кольцевым коллектором, эластичная манжета выполнена двухсекционной, между ее секциями на образце породы размещен сбросной кольцевой коллектор. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.