Установка для изучения движения жидкости в тонкодисперсных средах Советский патент 1982 года по МПК G01N15/08 

(5it) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СРЕДАХ ИзоЬретение относится к измер тельной технике и может быть использовано для изучения характера движения жидкости в тонкодисперсных средах, например, в глинах при решении отдельных вопросов гидрогеологии Известна установка для изучения движения жидкости в глинистых средах имеющая камеру для образца, магистра ли для жидкости в измеритель расхода Ц. Известное устройство характеризуе ся невысокой точностью измерени я рас хода жидкости при малых перепадах давления, что связано с эффектами капиллярного поднятия в измерительны трубках. Установка и исследуемый образец не изолированы от внешней среды начала измерений, так и . после, что вызывает погрешности в ин терпретации получаемых результатов, ограничивает диапазон действующих яв лений. Наиболее близкой к предлагаемой является установка для изучения движения жидкбсти в тонкодисперсных ере дах, содержащая камеру сжатия образ-ца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости и двумя резервуарами для масла, соединенными с линией избыточного давления. Расход жидкости определяется по скорости передвижения контакта (мениска) исследуемой жидкости и масла в стеклянной бюретке 12}. Недостатком этой установки является то, что при загрузке образца в камеру он контактирует с атмосферным воздухом. При этом возможно образование в образце защемленных пузырьков воздуха. Последнее обстоятельство искажает зависимость расхода от перепада давления, как основную измеряемую характеристику образца. Установка не позволяет проводить с достаточной точностью измерения при перепаде давления меньших, чем несколько сантиметров водяного столба. Это обусловлено погрешностью манометра и влиянием эффекта капиллярного мениска.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения измереНИИ как в области больших, так и в области малых перепадов давлений и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что установка, содержащая камеру сжатия образца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости и двумя резервуа|эами для масла соединёнными с линией избыточного давления, снабжена напорными емкбстями, соединенными с масляными резервуарами, и вертикально установленными внутри резервуаров штуцерами, соединенными трубопроводами с камерой сжатия образца, а также тем,что она снабжена системой вакуумирования камеры и резервуаров.

Использование напорных емкостей позволяет уменьшить нижний предел создания иизмерения перепадов давлений, а выполнение измерителя расхода в виде штуцеров, погруженных в маслянные емкости., соединенных с камерой образца и заполненных жидкостью так, что она образует снаружи штуцеров капли, контактирующие с маслом, по изменению размерив которы судят о расходе жидкости,,обеспечивает устранение влияния капиллярных сил на перепад давлений.

Предварительная дегазация камеры резервуаров и трубопроводов позволяет повысить точность измерения,так как результаты измерений не искажаются наличием пузырьков воздуха в парах образца.

На чертеже приведена схема предт лагаемой установки.

Установка содержит камеру для образца 1 с псэршнем 2 и пористыми фильтрами 3, связа1;)ную жесткими трубопроводами 4 со штуцерами 5Трубопроводы снабжены регуляторами объема жидкости 6. Штуцеры 4 размещены в емкостях для масла 7, соединенных гибкими трубопроводами со вспомогательными масляными емкостями 8, выполненными с возможностью перемещения по вертикальным направляющим 9 относительно емкостей /. Камера для образца сообщается также с емкостями для воды 10 и 11,причем емкость 11 выполнена с возможностью

перемещения по вертикальной направляющей 12, и с устройством дегазации и ввода образца в камеру,состоящего из емкости 13 и- эжектора 1А,выполненного, например в виде сильфона. Установка имеет систему вакуумирования, состоящую из вакуумного насоса 15 и магистралей с кранами,обозначенных стрелкой с буквой В.

Для варьирования давления в установке от нормального и выше служит баллон со сжатым газом 16, снабженный регулятором 17 и манометром 18, соединённый с элементами установки

магистралями высокого давления, обозначенными стрелкой с буквой А.

Для измерения размеров сферических капель жидкости предназначен оптический измеритель линейных размеров 19, например катетометр. Одна из масляных емкостей 7 связана с вакуумной системой и системой избыточного давления. Емкости 7 связаны между собой магистралью с кра- .

ном 20, перекрывая который, можно отсекать левую пару масляных емкостей от линии избыточного давления.. Для подготовки к измерениям установка снабжена кранами 21-26.

0 Установка работает следующим образом.

Перекрываются краны на магистралях высокого давления и краны 2 ,и 25- Все остальные краны открытые. Емкость 11 заполняется водой,емкость 13 - смесью воды с образцом в ёиде жидкой пасты. Емкости 7 и 8 заполняются маслом, причем, емкости 8 спущены вниз так, чтобы уровень масла в емкостях 7 находился ниже торцовых поверхностей штуцеров 5После этого включается вакуумнь1Й насос, в результате чего происходит вакуумированйе установки и дегазация образца и воды в камерах 11 и 13. После проведения вакуумирования и дегазации выключается вакуумный насос и перекрываются все краны на магистрали откачки В. Следующей операцией является заполнение всех

0. полостей установки водой, за исключением верхних частей емкостей 1П. Для этого открывается кран 25 и вода самотеком заполняет все полости установки. При этом емкость 11, перемещаясь по вертикальной направляющей 12, выставляется на таком уровне, чтобы вода показалась на торцах штуцероэ 5, емкости 10 . расположены так, что при этом вода лишь частично их заполняет. После заполнения установки водой штуцера 5 затапливаются маслом, для чего емкости 8 перемещаются по направляющим 9 вверх. После этого открываются краны по линии избыточнрго давления и все свободные полости заполняются газом до атмосферного давления, контроль за этим осуществляется с помощью регулятора 17 и манометра 18. Следующая операция заполнение камеры образцом. Для этого перекрывают кран 26 и открывают 2U. Тоикбдисперснъ й образец осаждается в эжекторе I, Затем краны 25-25 перекрываются, а кран 26 открывается,, к эжектору прикладывается нагрузка. Образец поступает в камеру 11. При этом излишки воды стравливаются в приемные емкости 10, а тонкодисперсный образец собирается в камере 1, задерживаемый фильтрами 3. Перекрывая кран 21, камера 1 отсекается от системы ввода образца в камеру. Образование защемленных пузырьков воздуха в камере и магистралях при такой системе заполнения исключается, так как после вакуумирования в установе газойая фаза представлена лишь водяным паром Перемещая поршень 2, образец сжимает ся до необходимых величин пористости проницаемости, при этом отжимаемая влага собирается в емкостях 10 После сжатия образца краны 22 перекрываются, а 23 открывается. Затем при от-: крытом кране 20 перемещением масляных емкостей 8 по направляющим 9 ус. танавливается необходимая разница уровней масла дЬ в емкостях 7, затем с помощью регуляторов объема жидкости 6 на штуцерах 5 устанавливаются сферические капли одинакового размера (-около 1 ,5 мм) . Перепад уров ней uli в емкостях 7 передается чер1вз поверхность капель на воду, содержащуюся в образце, в результате чего она начинает течь в сторону наименьшего давления. При этом размер одной капли возрастает, а размер другой капли уменьшается. Контроль за размерами капель осуществляется измерителем 19- После того, как размеры капель заметно изменялись, они вновь выравниваются с помощью регуляторов 6. При необходимости вести работу с большими перепадами давления кран 9 3 20 перекрывается и правая емкость надувается от баллона 16 до нужной. величины давления, контролируемой t помрщью регулятора 17 и манометра 18. Использование предлагаемого изобретения позволяет получить новые данные о характере жидкости в тонкодисперсных средах при малых перепадах давления. Измеритель, расхода, имеющий в качестве чувствительных элементов сферические капли воды, позволяет проводить исследование недоступной дли аналогичных устройств области экстремально малых перепадов давления и расходов. Повышение точности позволяет уменьшить время измерения в области не экстремально малых параметров перепада давления и расхода. Использование системы вакуумирования, позволит получить данные о движении жидкости в образце, не изложенные наличием в образце защемленных пузырьков воздуха. Возмом ность работать в с ласти малых перепадов давления и расходов имеет важное теоретическое и прикладное значение для геологии нефти и газа, гидрогеологии и строительства различного рода гидросооружений. Формула изобретения 1. Установка для изучения движения жидкости в тонкодисперсных средах, содержащая камеру сжатия образца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости, и двумя резервуарами для масла, соединенными с линией избыточного давления, от л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения расходов в области как больших, так и малых перепадов давлений, масляные резервуары снабжены напор1Ь1Ми емкостями и вертикально установленнымй внутри резервуаров штуцерами, соединенные трубопроводами с амерой сжатия образца, 2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с Я тем, что, с целью повышения точности измерений, она снабжена системой вакуумирования камеры и.резервуаров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе