Устройство для определения содержания связанной воды в горной породе Советский патент 1981 года по МПК G01N9/30 

Изобретение относится к техникекосвенного определения содержания связанной или остаточной водонасыщен ности в горной породе по кривым капиллярного давления. Известен прибор для измерения капиллярного давления при помощи полупроницаемой перегородки 1. Основной его недостаток заключается в том, что весь цикл определени кривой капиллярного давления занимает много времени. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения содержания связанной воды в горной породе, содержащее цен рифугу, на роторе которой установлены стаканы с кернодержателями для об разцов породы с поддонами. Для измер ния капиллярного давления этим устройством экстрагированный и взвешенный после сушки образец породы насыщают жидкостью и вновь взвешивают после чего его укрепляют в кернодержателе. На роторе укреплены четыре кернодержателя. Затем включают центрифугу и постепенно увеличивают скорость ее вращения до начальной макси мальной. Число оборотов сохраняется неизменным до тех пор, пока не наступит состоя1 ие равновесия,- т.е. пока не прекратится поступление жидкости из образца в поддои. Когда при данном числе оборотов достигается равновесие отсчитывают количество жидкости в поддоне (стеклянной пробирке), после чего число оборотов центрифуги повьпйают. Бели образец породы вращать в центрифуге при различных постоянных скоростях, то можно получить необходимые данные для построения полной кривой капиллярного давления. Кривую строят известным образом в координатах капиллярное давление - остаточная водонасыщенность, по которой можно определить содержание связанной воды или остаточной водонасыщенности в любой точке пласта по высоте над уровнем свободной поверхности воды. Основным преимуществом определения содержания связанной воды с помощью центрифуги является быстрое проведение экспериментов 2. Однако опыт исследования образцов горных пород с низкой проницаемостью, характерной для глубокозалегающих залежей (а их количество в перспективе все увеличивается) показывает, что процесс вытеснения жидкости из таких пород по сравению с в асокопроницаемыми породами и в центрифуге протекают медленно, т.е. ее-:ли вся кривая капиллярного давления для высокопроницаемых пород может быть получена за несколько часов, ,ю для низкопроницаемых пород это время может исчислиться сутками.

Цель изобретения - сокращение времени определения содержания связанной воды.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения содержания связанной воды в горной породе, содержащем центрифугу, на роторе которой прикреплены стаканы .с кернодержателями для образцов породы с поддонами, каждый кернодержатель выполнен наборным из секций, размещенных на разных расстояниях от оси Бращения ротора, причем каждая секция снабжена индивидуальным поддоном.

На фиг.1 показана схема центрифуги; на фиг.2 - схема стакана с наборным кернодержателем для образцов породы с поддонами; на фиг.З - график кривой капиллярного давления, построенной по результатам измерений.

Устройство для определения содержания связанной в.оды в горной породе по кривой капиллярного давления представляет собой центрифугу, к ротору 1 которой прикреплены стаканы 2 с кернодержателями, которые выполнены наборными из секций 3, расположенных на разных расстояниях от оси вршцения ротора, в каждой из которых находится образец 4 исследуемой породы с поддоном 5 для сбора вытесненной из него жидкости. На стакан 2 одевается крышка б.

Устройство работает следующим образом.

В каждую секцию 3 наборного кернодержателя, в дно которой вставлен стеклянный градуированный поддон 5 для сбора вытесненной жидкости, помегяа т экстрагированный образец 4 породы, который должен быть взвешен до и после насыщения на 100% пластовой водой или моделью пластовой воды. Затем секции 3 с образцами 4 породы и поддонами 5 вставляют в стаканы 2, которые закрывают крышками 6.

После этого включают центрифугу и плавно выЁОдят на такую скорость вращения, которая в саМом удаленном от оси ротора 1 образце 4 породы создает перепад давления, соответствующий максимальной высоте (положению) породы над уровнем свободной поверхности воды в пласте. При этом в остальных образцах пород создаваемые перепады давления будут меньше максимального во столько раз,.во сколько раз эти образцы ближе- расположены к оси ротора 1.

Приложенная в центру образца 4 породы сила - капиллярное давление определяется путем перевода скорости вращения в единицы силы по формуле

,11.10-( p,j,), (1) где Р - перепад давления между водой

и воздухом; О. и Си- плотности воды и воздуха,

J t . я Г/СМ,

п - число оборотов в минуту;

h - высота образца , см,

г - радиус вращения, см. Когда выделение воды из образцов 4 породы прекращается (для отсчетов в поддонах 5 уровней вытесненной воды используется стробоскопическая лапма), их извлекают из центрифуги и взвешивают с целью контроля содержания свя:занной воды, определяемого по формуле

.ioo, (2)

% Гв

где oi - содержание связанной воды в процентах от объема пор;

G4 S вес сухого образца, г; вес образца после центрифугирования, г;

Vn объем пор в образце

Л Л

(Vyi - - (Gjj - вес образца насыщенного водой, г ; g - удельный вес воды при данной температуре.

По полученным данным, например по четырем-пяти точкам (в каждый . кернодержатель помещается 4-5 образцов) , строится график зависимости содержания связанной воды в породе от капиллярного давления - кривая капиллярного давления для лабораторных условий.

По известным зависимостям капиллярное давление в условиях пласта рассчитывается по лабораторным данным и приводится к графику распределения Насыщенности по высоте залежи, который Здесь не приводится.

Таким образом, например, центрифуга ЦЛР (центрифуга лабораторная рефрижераторная , серийно выпускаемая Фрунзенским заводом, оснащенная набоным Кернодержателем, становится устройством, обасПечивающим экспрессное определение содержания связанной воды в низкбпройицаеМых горных породах.

Очевидно, что время определения ,по сравнению с известными устройствами уменьшается во столько раз, во сколько раз больше одновременно исследуется образцов и той же породы при разных перепадах давления (капиллярных давлениях).

При стандартных размерах.исследуемых образцов (длиной и диаметром 3 с предлагаемое устройство позволяет уменьшить время определения, наприме в четыре-пять раз, так как оно обеспчивает при одной скорости вращения получение данных - четырех-ппти точек, необходимых для построения кривой капиллярного давления.

Формула изобретения

Устройство для определения содержания связанной воды в горной породе, содержащее центрифугу, на роторе которой установлены стаканы с кернодержателями для образцов породы с

поддонами,отличающееся тем, что, с целью сокращения времени определения, кернодердатели выполнены наборными из секций, размещенных на разных расстояниях ст оси вращения ротора, причем каждая снабжена индивидуальным поддоном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 4112836, кл.73/23, 1978.

o

2.Амикс Дж. и лр. Физика нефтяного пласта. М., Гостоптехиздат, 1962, с.136-137 (прототип).