Прибор для определения коэффициента фильтрации Советский патент 1992 года по МПК G01N15/08 

И

Сущность изобретения: прибор для определения коэффициента фильтрации включает цилиндрический корпус с острозаточенным режущим верхним концом, верхний и нижний фильтры, регулятор подачи воды сверху вниз с постоянным уровнем и приспособление для изменения гидравлического градиента от 1 до 0 и замачивания образца снизу вверх, а внутренняя поверхность корпуса снабжена слоем эластичной скользкой резины, верхний и нижний фильтры имеют диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса, а слой эластичной резины отсутствует на концевых участках внутренней поверхности корпуса. 1 з.п. ф- лы, 1 ил.

Изобретение относится к области изучения фильтрационных свойств горных пород, конкретно, путем определения коэффициента фильтрации (Кф) песчаных пород лабораторным путем с помощью специальных приборов.

Известен прибор для определения Кф песчаных грунтов, включающий корпус, выполненный в виде усеченного конуса для загрузки песка, верхний и нижний фильтры, устройство для подвода воды 1. До начала опыта в корпус с нижним фильтром загружают песок, устанавливают верхний фильтр, производят замачивание песка снизу вверх, подводят сверху воду, замеряют ее расход и определяют расчетом Кф. При замачивании, из-за наличия на контакте песка с боковой поверхностью корпуса повышенной пористости, скорость фильтрации и подъема капиллярных вод здесь оказывается в несколько раз выше, чем в остальном объеме песка; но так как поверхность корпуса в вертикальном разрезе представлена расходящимися вверх линиями, то сформированные в приконтактной зоне капиллярные воды не успевают до подхода снизу основной массы капиллярных вод сомкнуться между собой, благодаря чему при замачивании происходит полное вытеснение воздуха порового пространства. Это позволяет получить с помощью данного прибора расчетные значения Кф, адекватные истинным значениям Кф исследуемых песков.

Недостатком известного прибора является то, что на нем можно определять Кф песчаных пород только с нарушенной структурой, что значительно ограничивает границы его применения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению - прототипом является прибор для определения Кф песчаных пород - Кф 00 Прибор состоит из цилиндричеV|

V4 СЛ О СО

ского корпуса с остроэаточенным режущим верхним концом, содержащий верхние и нижние фильтры, регулятор подачи воды сверху вниз с постоянным уровнем, что позволяет регулировать величину и приспособление для изменения гидравлического градиента от 1 до 0 и замачивания образца снизу вверх.

Недостатком прибора является то, что при замачивании снизу вверх в приконтакт- мой зоне капиллярные воды движутся по направлению вверх и к оси цилиндрического корпуса быстрее, чем в остальной части. Это приводит к их смыканию раньше, чем сюда поднимутся капиллярные воды по основным порам песчаного образца, Поэтому часть пузырьков воздуха остается защемленной в порах, что при расчете Кф ведет к занижению значений последнего до одного- двух порядков и более.

Цель изобретения - повышение точности определения Кф за счет ликвидации эффекта резкого снижения проницаемости образца песчаной породы при его замачивании.

Поставленная цель достигается тем, что внутренняя поверхность корпуса снабжена слоем эластичной скользкой резины, причем слой эластичной скользкой резины отсутствует на концевых участках внутренней поверхности корпуса, а верхний и нижний фильтры имеют диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса.

На чертеже изображен продольный разрез прибора для определения Кф.

Прибор состоит из металлического корпуса, цилиндрической формы 1, снабженного на внутренней поверхности тонким покрытием из эластичного материала скользкой резины 2, за исключением концевых участков того же внутреннего диаметра, что и покрытие. Корпус 1 снабжен острозаточенным верхним концом 3, В корпуса 1 размещается нижний подвижный в вертикальном направлении фильтр 5, диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса, состоящий из металлической основы 4, с отверстиями 6, диаметром не менее 1 мм и расстоянием между осями не менее 3,8 мм и собственно фильтра из стеклянной пластины 5 с отверстиями, диаметром 0,1 мм 7, пористостью 0,3 (30%). С наружной части корпуса 1 внизу крепится опорная, кольцевой формы, гайка 8, вверху-опорная гайка 9,.прижимающая верхний подвижный фильтр 10, диаметр которого равен внутреннему диаметру корпуса. На верхнем фильтре 10 устанавливается сосуд Мариотта 11. Корпус 1 с гайками 8, 9 устанавливается в . цилиндрическое винтовое гнездо 12, открытое с обеих сторон. Винтовое гнездо 12 вворачивается с боковым зазором в поддон- кольцевую гайку 13 со сплошным дном. Пример. Подготовку к опыту и его

проведение на приборе ведут следующим образом. Берут образец керна по диаметру, превышающему диаметр корпуса 1. Закрепляют керн в вертикальном положении. Сверху на горизонтальную поверхность керна

устанавливают осесимметрично острорежущий конец 3 корпуса 1, с помещенным в него нижним фильтром 4 и 5. На фильтровое основание А устанавливают металлический груз, давление которого не превышает давления разрушающего образец-керн. Постепенно опускают вниз корпус 1 до полной загрузки формируемого острорежущим концом 3 исследуемого образца песчаной породы, Снимают металлический груз, закрепляют до упора опорную гайку 8. Переворачивают корпус 1, устанавливают верхний фильтр 10. Заворачивают гайку верхнюю 9 автоматическим устройством, заданным на напряжение, существующее в горном массиве на глубине отбора образца.

Устанавливают корпус 1 в винтовое гнездо 12. Заполняют водой поддон-гайку 13, постепенно вворачивают в поддон 13 винтовое гнездо 12 до полного замачивания образца в корпусе 1. После этого устанавливают винтовое гнездо 12 на заданную величину гидравлического градиента, ставят на верхний фильтр 10 сосуд Мариотта 11 с водой и приступают к опыту. Замеряют дебит воды при фильтрации через образец, находящийся в корпусе 1 и рассчетным путем определяют Кф.

Формула изобретения

Прибор для определения коэффициента фильтрации песчаных пород, включающий цилиндрический корпус с острозаточенным режущим верхним концом, содержащий верхний и нижний фильтры, регулятор подачи воды сверху вниз с постоянным уровнем и приспособление для изменения гидравлического градиента от 1 до 0 и замачивания образца снизу вверх, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения за счет ликвидации эффекта резкого снижения проницаемости образца песчаной породы при его замачивании, внутренняя поверхность корпуса снабжена слоем эластичной скользкой резины, причем слой эластичной скользкой резины отсутствует на концевых участках внутренней поверхности корпуса, верхний и нижний фильтры имеют диаметр, равный внутреннему диаметру корпуса.