Устройство для определения фильтрационных свойств горных пород

 

Изобретение относится к технике исследования физических свойств пористых тел, а именно к исследованию фильтрационных свойств горных пород в условиях повышенных давлений, и может быть использовано в гидрогеологии , горной и нефтегазодобывающей промышленности. Цель изобретения - повышение точности определения фильтрационных свойств горных пород. Корпус камеры, в который ввинчивается вставка в сборе с кернодержателем, имеет в боков:ой части два канала, один из которых предназначен для подвода обжимающей жидкости. Второй боковой канал с запорным вентилем переменного диаметра выполнен горизонтально в боковой стенке корпуса камеры высокого давления. Использован польш силовой цилиндр с внутренним ременным диаметром, что пазволяет соразмерно разместить в нем плунжер переменного диаметра. При этом канал со штуцером для создания осевого сжатия образца для подсоединения к схеме гидрообжима расположен горизонтально в боковой стенке полого силового цилиндра. Использование плунжера переменного диаметра позволяет через осевое отверстие в нижней части полого силового цилиндра соосно подсоединить к нему индикатор линейных перемещений . Использование второго вого канала с запорным вентилем переменного диаметра для отвода газа из .внутренней полости камеры высокого давления и индикатора линейных перемещений повьш1ает точность определения фильтрационных свойств горных пород. .1 ил. Ш сл 4 о CD 00 CD 4ib

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) д11 4 G 01 М 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4162111/31-25 (22) 16.12 ° 86 (46) 15.07.88. Бкл. М - 26. (71) Киевский государственный университет им. Т.ГЛевчен о (72) А.И.Фиалко, А.Г.Солдак . и Л.А.Степанова (53) 550,83(088.8) (56) Калинко М.К. Методика исследования коллекторских свойств кернов.

М.: Гостоптехиздат, 1963, с. 9-10.

Фиалко А.И. и др. Определение фильтрационных свойств коллекторов нефти и газа на больших глубинах.

В кн.: Геофизическая разведка нефтяных и газовых месторождений Украины, Техника, t977, с. 91-96. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к технике исследования физических свойств.пористых тел, а именно к исследованию фильтрационных свойств горных пород в условиях повышенных давлений, и может быть использовано. в гидрогеологии, горной и нефтегазодобывающей .промышленности. Цель изобретения— повышение точности определения фильтрационных свойств горных пород. Корпус камеры, в который ввинчивается вставка в сборе с кернодержателем, имеет в боковой части два канала, один из которых предназначен для подвода обжимающей жидкости. Второй боковой канал с запорным вентилем переменного диаметра выполнен горизонтально в боковой стенке корпуса камеры высокого давления. Использован полый силовой цилиндр с внутррнним переменным диаметром, что позволяет соразмерно -разместить в нем плунжер переменного диаметра. При зтом канал со штуцером для. создания осевого сжатия образца для подсоединения к схеме гидрообжима расположен горизонЖ тально в бдковой стенке полого силового цилиндра. Использование плунжера переменного диаметра позволяет через осевое отверстие в нижней части полого силового цилиндра соосно.подсоединить к нему индикатор линейных перемещений. Использование второго б9кового канала с запорным вентилем переменного диаметра для отвода газа из е внутренней полости камеры высокого давления и индикатора линейных перемещений повышает точность определения фильтрационных свойств горных пород.

1 ил.

1409894

Изобретение относится к устройствам для исследования физических .свойств пористых тел, а именно к исследованию фильтрационных свойств горных пород в условиях повышенных давлений, и может быть использовано в гидрогеологии, горной и не,фтегазодобывающей промышленности.

Целью изобретения является повы :— шение точности определения фильтрационньгх свойств горных пород, На чертеже показано взаимное расположение элементов устройства для определения фильтрационных свойств горных пород, рабочий режим.

Устройство состоит из корпуса камеры 1 в виде полого металлического цилиндра, Ва Внутренн1010 пОлОсть КОТОрого ввинчена металлическая вставка 220 в сборе с кернадержателем 3, в котором в эластичной манжете 4 заключен образец 5 горной породы. Для ссздания герметичности вставки 2 использованы уплотнительные кольца нз 6роНзы б, из фторопласта 7, а также из нержавеющей стали 8. Вставка 2 выполнена с подводяпдм 9 и отводящим 10 флюид каналами, в которые установлены штуцеры 11, 12. Кернадержатель 3 кре- 30 пится к вставке 2, например, при помощи болтов.. В.,боковой части корпуса 1 имеется канал 13 для подачи абжимающей жидкости ва внутреннюю рабочую полость 14 камеры 1 и канал 15 для От=, рддр газа из внутренней полости 14 ка1МЕрЫ...1 по мере заполнения ее обжимающей жидкостью. Каналы 13 и 15 выполнены с реэьбами в наружной части.

L. В канал 13 установлен штуцер 16, а в

:,.канал .15 — запорный вентиль 17. В нижнюю часть корпуса 1 ввинчен полый силовой цилиндр 18 с внутренним и ep e— менным диаметром в сборе с плунжером (19 переменного диаметра, выполненного 45 соразмерно с внутренними диаметрами полого силового цилиндра 18. Для герметичностии полого силового цилиндра 18 в корпусе камеры 1 установлены уплотнительные кольца 20. В боковой стенке полого силового цилиндра 18 горизонтально расположен канал 71 с резьбой в наружной части, в которой установлен штуцер 22 для подключения к системе гидрообжима, создающей осевое давление на плунжер 19. Соосно с плун55 жером 19 к силовому цилиндру 18 при помощи держателя, состоящего иэ корпуса держателя 23, муфты 24, прижимного винта 25, крепится неподвижная часть 26 индикатора 27 линейных перемещений. Подвижная часть индикатора 28 е линейньг< перемещений касается нижнего торца плунжера 19, Для уплотнения держателя 23 использованы уплотнительные кольца 29. Устройство крепится на станине 30.

Устройство работает сл едующим образом.

При подсоединении устройства к системе гидраабжима для создания осевагo (P . ) и бокового (Р « ) давлений, которые могут быть неравные между собой, использованы -раздельные источники давления, например, в виде компрессора, гидравлического пресса, насоса и т.д. Через канал 13 со штуцером 16 и канал 21 со штуцером 22 создаются равномерно пропорциональные давления ос H Pb0< а 1epe3 штуцерь1

11 и 12 с подводящим 9 и Отводящим 10 флюид каналами осуществляется фильтрация рабочего агента через исследуемый образец 5 горной породы, Создаваемые напряжения на образец горной породы P и Р „вызывают деформацию исследуемого образца, При подсоединении устройства к системе гидроабжима для создания осевога давления Р„во внутреннюю полость металлического полого силового цилиндра 18 через штуцер 22 и канал 21 падается рабочий агент. Полый сила вай цилиндр 18 выполнен с внутренним переменным диаметром, что позволяет соразмерно разместить в нем плунжер

19 переменного диаметра, выполненный ступенчато с большим диаметром в верхней части и меньшим диаметром в нижней части. Нижняя часть плунжера 19 меньшего дйаметра позволяет через осевое отверстие с резьбой в наружНоН части и установленный в него дер-. жатель 23 в нижней части полого силового цилиндра 18 соосно подсоединить подвижную часть 28 индикатора 27 линейных перемещений, служащего для измерения осевых линейных деформаций исследуемого образца 5. Для герметичности полого силового цилиндра 18 в корпусе камеры 1 установлены уплотнительные кольца.

Металлический держатель, состоящий из корпуса держателя 23, муфты 24 и прижимного винта 25, надежно удерживает неподвижную част ь 26 индикатора линейных перемещений так, что подвиж1409394 ная часть 28 индикатора 27 линейных перемещений касается торца нижней части плунжера 19 переменного диаметра. Для уплотнения держателя 23 в корпусе полого силового цилиндра 18 использованы уплотнительные кольца 29.

Рабочий агент под давлением попадает под верхнюю часть плунжера l9 большего диаметра и толкает его вверх,10 прижимая образец 5 к неподвижной вставке 2, Под действием напряжения

P образец испытывает линейную осевую деформацию д1, о которой свидетельствует движение плунжера 19. Подвижная часть 28 индикатора 27 следует за движением плунжера 19, и отклонение стрелки на индикаторе 27 показывает величину линейных деформаций д1, которая используется для расчета коэффициента проницаемости (К„ ) образца горной породы 5. Расположение канала 21 в боковой стенке полого силового цилиндра 18 дает возможность разместить в осевом отверс- 25 тии нижней части полого силового цилиндра l8 держатель 23 в сборе с ин— дикатором 27 линейных перемещений, расположенных соосно с плунжером переменного диаметра 19 что повышает точность измерения величины осевых линейных деформаций, а следовательно, и коэффициента проницаемости, улучшает герметичность и надежность устройства, так как благодаря примене35 нию индикатора линейных перемещений можно четко установить процесс перехода от упругих деформаций к хрупким и пластическим в зависимости от вида и структуры пород. 40

При создании бокового давления

P на образец обжимающая жидкость врк через штуцер 1á, затем канал 13 поступает во внутреннюю полость 14 металлической полой однослойной каме- 45 ры 1 высокого давления. Давление обжимающей жидкости передается через кернодержатель 3 в эластичную манжету 4 и затем на боковую поверхность образца 5 горной породы.

1 50

Причем га эовый пузыр ь, обр а з ова нный по мере заполнения обжимающей жидкостью внутренней полости 14 камеры 1 высокого давления, выводится на ружу через канал 15 с запорным вентилем 17, расположенный горизонтально в корпусе камеры 1 высокого давления на уровне стыка металлической вставки 2 с внутренней полостью 14 камеры .1 высокого давления. При этом запорный вентиль 17 используется как устройство для пропускания или запирания потока жидкости или газа. Если запорный вентиль ввинчивается не до упора, выход из канала 15 открыт наружу.

По мере подъема обжимающей жидкости во внутреннюю полость 14 камеры 4 высокого давления вытесняемый воздух через канал 15, зазор между стенками гнезда и запорного вентиля 17 и Г-образный канал внутри запорного вентиля 17 выходит наружу. Появление в наружном канале 15 обжимающей жидкости свидетельствует о полном заполнении внутренней полости 14 камеры 1 высокого давления и отсутствии газового пузыря, после чего запорный вентиль 17 завинчивается до упора, герметично закрывая выхоц из внутренней полости

14 камеры 1 высокого давления. Это позволяет создать равномерное боковбе сжатие Р р, образца, что повышает точность определения поперечной радиальной деформации образца 4г.

Поперечная радиальная деформация

4r образца прямо пропорциональна изменению объема A V образца при действии на него давления бокового сжатия

Р „. Причем ьЧ образца равно количеству обжимающей жидкости, фиксируемой на шкале гидропресса, поступившей во внутреннюю полость 14 камеры I высокого давления для сжатия образца 5 от начального значения Р р до заданного. Завершение деформации устанавливается по прекращению движения стрелки индикатора 27 линейных перемещений.

Полученные значения hr и и 1 используются для определения коэффициента проницаемости К„, обусловленного наличием деформации исследуемого образца, Через штуцеры 11 и 12 и каналы 9 и 10 в металлической вставке 2, которая ввинчивается во внутреннюю полость корпуса камеры 1 высокого давления, устройство подсоединяют к гидравлической схеме установки, т. е. осуществляется фильтрация рабочего агента через исследуемый образец горной породы. Вставка присоединяется к кернодержателю 3 с образцом 5 породы в эластичной манжете 4, например, при помощи болтов. Для создания герметич-, ности вставки 2 использованы уплотни09894

f5

25

5 14 тельные кольца из бронзы 6 и иэ нер жавеющей стали 8.

Фильтрующийся агент под давлением, через штуцер 11, подводящий флюид канал 9, кернодержатель 3 равномерно распределяется по всей поверхности торца образца горной породы 5. Затем создается перепад давлений и осуще" ствляется фильтрация рабочего агента через испытуемый образец горной породы, Профильтровавшийся через образец рабочий агент через отводящий флюид канал 10 со штуцером 12 поступает в измерительное устройство, например в расходомер.

Фильтрация через образец может осуществляться как в стационарном (при постоянном перепаде давлений), . так и в нестационарном (при переменном перепаде давлений) режимах фильтрации.

Количество профильтровавшегося через образец рабочего агента также, как перепад давлений, используются для определения коэффициента проницаемости К„ исследуемого обрд„зца

Г горной породы в условиях действия на образец давлений гидрообжима Р о

PfokПредложенное устройство позволяет ! прогнозировать фильтрационные свойства горных пород на глубинах, еще не достигнутых бурением, что повышает ( геологическую информативность, а следовательно, дает воэможность сократить объемы глубокого бурения. породы в эластичной манжете, плунжер, полый силовой цилиндр с каналом и штуцером, уплотнительные кольца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения фильтрационных свойств горных пород, оно дополнительно снабжено индикатором линейных перемещений с держателем, выполненным в виде корпуса держателя, муфты и прижимного винта, дополнительно введен второй боковой канал, расположенный горизонтально в корпусе камеры высокого давления на уровне стыка металлической вставки с внутренней полостью камеры высокого давления, и эапорный вентиль переменного диаметра, расположенный на внешней стороне боковой стенки корпуса камеры высокого давления, наружная поверхность которого оканчивается головкой со стороны большего диаметра и глухой гладкой выпуклой поверхностью со стороны меньшего диаметра, внутренняя же поверхность образует Г-образный канал, состоящий из двух взаимно перпендикулярных каналов: несквоэного осевого, расположенного в части запорного вентиля большего диаметра, и бокового, расположенного в части .запорного вентиля меньшего диаметра, при этом запорный вентиль установлен в гнездо с резьбой, диаметр которого равен большему диаметру запорного вентиля, и сообщается с вторым, боковым каналом, плунжер выполнен ступенчато с большим диаметром в верхней части и меньшим диаметром в нижней части, поФормула и з обр ет ения

Устройство для определения фильтрационных свойств горных пород, содержащее закрепленный на станине корпус камеры высокого давления в виде полого металлического цилиндра с боковййй каналом и штуцером, металлическую вставку с двумя каналами со штуцерами, кернодержатель с образцом

45 лый силовой цилиндр выполнен с внутренним переменным диаметром соразмерно с переменным диаметром плунжера и соединен с нижней частью корпуса камеры высокого давления, канал со штуцером расположен горизонтально в боковой стенке полого силового цилиндра под верхней частью плунжера переменного диаметра, соосно соединенного с индикатором линейных перемещений.

1409894

Составитель А.Величко

Редактор M.Келемеш Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 3471/38 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4