Установка для исследования про-НицАЕМОСТи KEPHOB гОРНыХ пОРОд Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

1

Изобретение относится к области исследования свойств материалов и, в частности, предназначено для исследования проницаемости горных пород, а также тампонирующих И гидроизоляционных свойств растворов.

Известна установка для определения проницаемости кернов горных пород, включающая кернодержатель с устройством для гидрообжима керна, и гидросистему для прокачивания через керн рабочей жидкости 1.

Недостатком известной установки является то, что круг вопросов, которые можно изучать с ее помощью ограничен. В частности, па этой установке нельзя определять кольматирующие свойства буровых и тампонажнЫх растворов, отмывающую способность буферных жидкостей и растворов при изменяющихся их расходах и давлениях закачивания.

Известна также установка, имеющая приспособление для введения в кернодержатель бурового раствора и иной жидкости. Известная установка содержит кернодержатель с полостью и гидравлической системой для гидрообжима керна, камеру, сообщающуюся с кериодержателем и циркуляционной системой для прокачивания рабочей жидкости 2.

Недостатком известной установки является то, что в процессе исследований нельзя измерить толщину глинистой корки на керне, а это уменьшает точность измерений. Целью изобретения является повышение точности исследований за счет обеспечения возможности измерения толщины глинистой корки на поверхности керна. Достигается это тем, что в известной

установке камера снабжена окном с заглушкой и установлена перпендикулярно продольной оси полости керподержателя. На фиг. 1 изображена общая схема установки; на фиг. 2 показан кернодержатель;

на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2; на фиг. 4-упор.

Установка для исследования проницаемости кернов горных пород включает кернодержатель 1, гидросистему, содержащую

устройства 2 и 3 для создания в линиях 4 и 5 высокого давления, а также циркуляционную систему в виде приемной 6 и мерной 7 емкостей, соединенных всасывающей линией 8 с пасосом 9. Кроме тото, уст иовка снабжена электрокоптактньш 10 и рабочими манометрами 11, 12 и 13, кранами 14 и 15, трехходовым краном 16, вентилями высокого давления 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 и 24, и компенсатором высокого давлеНия 25. 3 К одному из торцов кернодержателя 1 (фиг. 2) перпендикулярно его оси прикреплена камера 26, имеющая окно 27, закрытее заглушкой 28. Полость камеры сообщена с полостью кернодержателя и нагнета-5 тельной линией 29 насоса 9. Устройства 2 и 3 имеют одинаковую конструкцию и содержат баллоны со сжатым воздухом и водой, а также редуктор 30. Изменение скорости движения раствора10 в камере 26, его расхода и давления достигается путем изменения сечения канала 31 в обойме 32 и производительности насоса 9 соответственно, а также регулированием расхода с помощью крана 15.15 Установка работает следующим образом. Перед началом работы приемную емкость 6 (фиг. 1) заполняют водой и, включив насос 9, обвязку установки тщательно20 промывают, после чего в кернодержателе 1 и камере 26 устанавливают керны 33 и 34 (фиг. 2) и закрывают герметично заглушкой 28. При этом на боковую поверхность исследуемого керна 33 предварительно25 наносят слой эпоксидной композиции для исключения боковой фильтрации исследуемой жидкости и насыщают его выбранной жидкостью с помощью вакуумной установки. Далее в кернодержателе 1 создают дав-30 ление гидрообжима устройством 2. При определении проницаемости керна 33 в статических условиях краны 14 и 15 закрывают и отрезок перекрытой ими лиНИИ, включающей кериодержатель 1 с ка-35 мерой 26, заполняют исследуемой жидкостью и устройством 3 создают давление. Отфильтровывающуюся жидкость через керн 33 отбирают через вентиль 19. При установившейся скорости фильтра-40 ции, учитывая созданный перепад давления, объем и вязкость отфильтровавщейся жидкости, параметры керна, определяют проницаемость кериа расчетным путем. Аналогично производят изучение кольма-45 тирующих свойств буровых и тампонажных растворов. При определении кольматирующих свойств буровых и тампонажных растворов в динамических условиях краны 14 и 1550 открывают и, включив насос 9, в системе создают замкнутую циркуляцию исследуемого раствора из емкости 6. При этом на торцевой поверхности керна 33 намывается глинистая корка, толщину которой заме-55 ряют через окно 27, предварительно сняв заглущку 28, в выключенном положении насоса. После этого определяют проницаемость керна 33 путем фильтрации через него жидкости при наличии на его торце60 глинистой корки и по полученному показателю судят о кольматирующей способности того или иного раствора. Кроме перечисленных видов исследований, установка позволяет изучать также65 79443 6 4 гидроизоляционные свойства буровых и тампонажных растворов в условиях «пластскважина. Для этого краны 14 и 15 закрывают, перекрытую линию и камеру 26 заполняют водой. Затем, присоединив линию высокого давления 5 к вентилю 19 устройством создают гидродавление на торец керна 33, который заранее тампонируют исследуемым раствором. Для этого пробку 35 предварительно заменяют на упор 36 (см. фиг. 4), предотвращающий осевое смещение керна. Далее, количеством отбираемого фильтрата через вентиль 21 оценивают гидроизоляционные свойства исследуемого раствора. Установка позволяет также определить глубину проникновения тампонажных растворов в керн. Для этого сначала в установке осуществляют в статических или динамических условиях тампонирование керна 33 исследуемым раствором, после чего проверяют его на проницаемость. Затем удаляют часть керна со стороны тампонированной его части до тех пор, пока проницаемость его не будет приближенно соизмерима с первоначальным показателем до тампонирования. По мере восстанО|Вления проницаемости по толщине удаленной части судят о глубине проникновения тампонирующего раствора в керн. При этом по мере удаления слоя керна проверяют гидроизоляционные свойства раствора в условиях «скважина-пласт и «пласт-скважина. Данное техническое рещение расщиряет область научных исследований, а именно: кроме проницаемости, стало возможным определять кольматирующие свойства буровых и тампонажных растворов, отмывающие способности буферных жидкостей и растворов при изменяющихся их расходах и давлениях закачивания, оценивать процесс отфильтровывания жидкой фазы тампюнажных растворов при отсутствии глинистой корки или при частичном удалении ее буферной жидкостью, изучать прокачиваемость тампоиажных растворов, выявлять действие пластовых агрессивных вод на цементный камень, а также определять стабильность буровых и тампонажиых растворов в динамических и статических условиях под действием гидравлического давления. В конечном итоге, все это приводит к новышению эффективности исследовательских работ по созданию высокоэффективных средств, применяемых при борьбе с поглощениями буровых растворов и при креплении скважин. Кроме того, повышается точность измерений, поскольку исследования осуществляют в условиях, имитирующих скважиниые. Кроме того, благодаря наличию смотрового окна в камере, отпадает «еобходимость демонтажа кернодерлсателя с целью

снятия необходимых замеров и замены керна, что приводит к улучшению эксплуатации и ускорению производства указанных работ.

Формула изобретения

Установка для исследования проницаемости кернов горных пород, содержащая кернодержатель с полостью и гидравлической системой для гидрообжима керна, а также камерой, сообщающейся с кернодержателем и циркуляционной системой для црокач/ивания рабочей жидкости, ртличающаяся тем, что, с целью повыщения точности исследований за счет обеспечения возможности измерения толщины глинистой корки на поверхности керна, камера снабжена окном с заглущкой и установлена перпендикулярно продольной оси полости .кернодержателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 296886, кл. Е 21В 49/00, 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 600294, кл. Е 21 В 49/00, 1977.

Фиъ. fy