Устройство для исследования пластовыхжидКОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N7/14 

1

Изобретение относится к конструкциям устройств для исследования фазовых состояний газожидкостных смесей и может быть использовано для исследования образцов пластовой нефти и пластовой воды под давление

Известен прибор для исследования пластовых нефтей под давлением, содержащий корпус, рабочую камеру с поршнем и крьш1кой, термостатирующее приспособление, перемешивающее приспособление, выполненно1е в виде диска с oтвepcтия в и снабженное приводным и компенсационным штоками, установленными сорсно

Однако эффективное перемешивание газонефтяной смеси в этом приборе происходит лишь .в момент перемещения диска через границу раздела газовой и жидкой фаз в рабочей камере. Кроме того, утечка исследуемой нефти из рабочей камеры через сальниковые узлы, в которых перемещаются приводной и компенсационный

ШТОКИ, приводит к снижению точности измерений.

Известно устройство для исследования пластовой нефти, содержащее корпус, камеру высокого давления, разделенную вертикальной перегородкой на две полости, сообщающиеся между собой через узкий зазор в верхней части перегородки 2 J.

Недостатком этого устройства является использование в нем жидкого металла,создающего неудобства при эксплуатации. Наличие непосредственного контакта между жидким металлом и исследуемой нефтью приводит. к тому, что жидкий металл может попадать из устройства в дальнейпше коммуникации и нарушать работу последних. Кроме того, не полностью устраняется опасность образования эмульсии нефть - жидкий металл.

Известно также устройство для исследования жидкостей, содержащее корпус, камеру высокого давления, ко

аксиально ; становленную в камере высокого давления обечайку с крышкой и рабочей камерой, кольцевые перего родки, размещенные между внутренними стенками корпуса и обечайкой,подвижный поршень, расположенный в рабочей камере, источник давления,соединенный с камерой высокого давлени и патрубки для ввода и вывода исследуемой жидкости р1.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения давлений газожидкостныйсмесей, связанная с их расслаиванием непосредств нно в процессе исследования,

Цель изобретения - повьшение точности измерения давлений газожидкостных смесей за счет интенсивного перемешивания. Для достижения этой цли рабочая камера снабжена вертикальной перегородкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси,а в кольцевых перегородках и вертикальной перегородке выполнены переточные каналы.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства, продольный разрез.

Устройство состоит из корпуса

с выполненной в нем камерой 2 высокого давления, в которой размещена обечайка 3 с подвижной вертикальной перегородкой 4 с каналом 5. Перегородка 4 снабжена приводным и компенсационным штоками 6 и 7, ,а также устройством 8 для перемещения приводного штока 6. Внутри обечайки 3 имеется подвижный поршень 9 с уплотнительными элементами IО и 11 Обечайка 3 имеет крьпику12 с уплотнитальным элементом 13, а корпус 1 имеет крьшку 14 с отверстием 15 для подвода энергии к устройству 8 с уплотнительным элементом 16. В обечайке 3 выполнена рабочая камера 17 Корпус 1 снабжен термостатирующим приЬпособлением 18 и соединен трут бопроводом 19 с источником 20 давления и прибором 21 дпя измерения давления. В крышке 12 обечайка 3 имеется канал 22, соединякщийся с трубопроводом 23 для подачи исследуемой жидкости в камеру 17 и с трубопроводом 24, соединенным с прибором для измерения давления (на

чертеже не показан).

Устройство работает следующим

образом.

Перед заполнением рабочей камеры 17 исследуемой.жидкостью через трубопровод 23 и канал 22 вертикальную перегородку 4 и поршень 9 устанавливают в крайнее правое положение рядом с крышкой 12, при котором мертвый объем устройства минимален При этом перемещение перегородки 4 совместно со штоками 6 и 7 осуществляют с помощью устройства 8, а поршень 9 перемещают с помощью рабочей жидкости путем повьшения ее давления с помощью источника 20 давления. Давление рабочей жидкости в камере 2 повышают до тех пор, пок оно не превысит давление в том контейнере (на чертеже не показан), из которого намечено перевести исслдуемую жидкость в рабочую камеру 17 Затем внутреннюю полость рабочей камеры 17 вакуумируют через канал 2 после чего мертвый объем устройства заполняют исследуемой жидкостью из контейнера через трубопровод 23. Далее,-снижая давление в камере 2 и вытесняя из него часть рабочей жидкости через трубопровод 19 с помощью поршня 9, который при этом перемещается за счет разности давлений исследуемой жидкости в рабочей камере 17 и рабочей жидкости в камере 2, заполняют рабочую камеру 17 через каналы 22 и 5 необходимым количеством исследуемой жидкости.

Затем устанавливают с помощью термостатирующего приспособления 18 требуемую температуру и выполняют необходимые операции по изучению свойств исследуемой жидкости так, как это делается при применении известных устройст.в. При этом изменение объема и давления исследуемой жидкости в рабочей камере 17 осуществляют за счет перемещения поршня 9 путем изменения объема и давления рабочей жидкости в камере 2 с помощь источника 20 давления.

Перемешивание исследуемой жидкост в рабочей камере I7 осуществляется следующим образом. Если газовой фазы в рабочей камере нет, то при перемещении вертикальной перегородки 4 внутри рабочей камеры 17 между поршнем 8 и крьпикой 12 жидкость перетекает через канал 5 из одной полости камеры 17 в другую. При этом происходит завихрение потока жидкости, которая интенсивно перемешивается. Если же в рабочей камере имеется газовая фаза, то она занимает верхнюю част объема рабочей камеры I7 или одной из ее двух полостей, разделенных вертикальной перегородкой 4, Переме ние перегородки 4 при неподвижном поршне 9 вызьшает переток газа чере канал 5 из той полости, объем которой уменьшается в процессе перемеще ния перегородки 4 во вторую полость объем которой увеличивается. При эт уровень жидкости в первой полости повышается, а во второй понижается до тех пор, пока в одной из полосте он не достигнет-канала 5, после чег при дальнейшем перемещении перегород ки 4 жидкость начинает перетекать через канал 5 в другую полость и разбрызгиваться в газовой фазе-. В результате газожидкостная смес в рабочей камере 17 интенсивно перем шивается, что ускоряет установление фазового равновесия. После достижени перегородкой 4 крайнего положения у крьшки 12 или поршня 9 цикл перемешивания при необходимости можно повторить, перемещая перегородки 4 в обратном направлении. В качестве источника 20 давления может быть применен, например, измерительный пресс. В этом случае изменение объема исследуемой жидкос ти в рабочей камере 17, равное (с точностью до знака) изменению объема рабочей жидкости в камере 2, можно контролировать с помощью измерительного пресса. Изменение объема исследуемой жидкости в рабочей камере можно контролировать также по изменению длины хо да перегородки 4 между крышкой 12 и поршнем 9. При этом в качестве устройства 8, предназначенного для перемещения приводного штока 6, можно применять, например, винтовую пару, которая будет преобразовывать вращательное движение введенного в камеру 2 через уплотнительный элемент 16 в крышке 14 вала в поступательное движение приводного штока 6, длину хода которого можно определить по числу оборотов приводного вала. Размещение обечайки 3 с исследуемой жидкостью в корпусе 1, работающем под давлением рабочей жидкости, приводит к резкому снижению зависимости объема рабочей камеры 17 от давления. При этом уплотнительные элементы 10, 11 и 13 работают в условиях минимальных перепадов дав- ления, что практически исключает утечки исследуемой жидкости из рабочей камеры, значительно снижает сипы трения, которые необходимо преодоле-. вать при перемещении поршня 9 и штоков 6 и 7, и замедляет таким образом износ уплотнительных элементов, штоков 6 и 7.измерительного устройства, служащего для определения длины перемещения вертикальной перего родки 4. Все это позволяет повысить точность изме- ений в среднем пример на 10%. Устройство не требует применения жидкого металла, который является часто или дефицитным, или вреднодействующим веществом, поэтому при эксплуатации предлагаемого устройства не возникает неудобств, связанных с применением жидкого металла. Отсутствие непосредственного контакта между исследуемой и рабочей жидкостями полностью исключает возможность образования их эмульсий, что повьш1ает надежность устройства и точность измерений. Поскольку обечайка 3 не испытывает больших нагрузок из-за перепада давления внутри и снаружи рабочей камеры 17, толщину ее стенок можно уменьшить, снизив., таким образом расход коррозионноустойчивой стали, из которой она изготавливается. Применение неагрессивных рабочих жид- костей позволяет изготовлять прочный корпус 1, работающий под давлением жвдкости из некоррозионно-устойчивой стали, что также снижает стомость предлагаемого устройства. При нарушении герметичности коргпуса, работающего под давле1шем, роизойдет утечка инертной рабочей ИДКОСТИ, а не„огне- и взрывоопасой пластовой жидкости, поэтому редлагаемое устройство более безпасно при эксплуатации, чем известое. Формула изобретения Устройство для исследования плас-; овых жидкостей, содержащее корпус ысокого давления, коаксиально устаовленную в ней обечайку с крьшгкой рабочей камерой, кольцевые переородки, размещенные между внутреними стенками корпуса и обечайкой, одвижный поршень, расположенный

в рабочей itaMepe, источник давления, 1 соединеннь1й с камерой высокого давления, и патрубки для ввода и вьюода исследуемой жидкости, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения давлений газожвдкостных смесей за счет интенсивного их перемешивания, рабочая камера снабжена вертикальной перегородкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения

вдоль ее оси, а в кольцевых перегородках и вертикальной перегородке выполнены переточные каналы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 607130, кл. G01 N7/00,19.05.75.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 61.0984, кл. Е 21 В 47/00, 19.02.75.

3.Акцептованная заявка Великобритании № 1328389, кл. В IX,30.08.73.