Универсальная установка для испытаний образцов горных пород

 

Область применения: техника определе ния физических свойств горных пород. Сущность; держатель образца выполнен в виде баллона с крышкой, в которой установлен уплотненный валик с резьбовой частью, ввернутой в верхний подвижной поршень, снабженный направляющей шпонкой и каналом для сообщения камер держателя над и под поршнем. Обпазец установлен на торце нижнего поршня, на котором закреплен резиновый уплотнитель, имеющий форму стакана с отверстием в дне и утолщением на краях. Нижний плавающий поршень имеет канал с боковым выходом, расположенным между уплотнением поршня и утолщенным краем стакана. На торце верхнего поршня имеется седло, которое при прижатии поршня к дну стакана разделяет камеру держателя на две части, в одной из которых находится образец, а к другой подсоединена система подвода горного давления. Система фильтрации подсоединена с помощью трубопроводов и вентилей к отверстию в держателе над верхним поршнем и к отверстию в держателе, расположенном против бокового канала нижнего поршня,Установка снабжена двумя измерительными прессами для создания пластового и горного давлений и прессом двойного действия, служащим для прокачки жидкости (газа) через образец. 1 ил. fe

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (с1)з G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМ СТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

k (21) 4731811/25 (22) 22.08.89 (46) 23.03.93. Бюл. N 11 (71) Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (72) А.И,Петров и В,В,Покровский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1064187, кл. G 01 N 15/08, 1983, Калинко М.К. Исследование комплекторских свойств кернов. — М.; Гостоптехиздат, 1963, с. 95 — 110. (54) УНИВЕРСАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Область применения: техника определения физических свойств горных пород.

Сущность; держатель образца выполнен в виде баллона с крышкой, в которой установ. лен уплотненный валик с резьбовой частью, ввернутой в верхний подвижной поршень, снабженный направляющей шпонкой и каналом для сообщения камер держателя над и под поршнем. Обпазец установлен на торИзобретение относится к технике определения физических свойств горных пород.

Целью изобретения является обеспечение воэможности определения пористости, сжимаемости и проницаемости образцов различных размеров.

На чертеже представлена принципиальная схема установки (без термостата).

Установка состоит из держателя 1, в который ввернута крышка 2 с валиком 3, уплотненным резиновым кольцом 4. Нижний конец валика имеет резьбовую часть, на которую навернут верхний поршень 5, имею- щий паз для направляющей шпонки 6.

„„533„„ 1803818 А1 це нижнего поршня, на котором закреплен резиновый уплотнитель, имеющий форму стакана с отверстием в дне и утолщением на краях. Нижний плавающий поршень имеет канал с боковым выходом, расположенным между уплотнением поршня и утолщенным краем стакана, На торце верхнего поршня имеется седло, которое при прижатии поршня к дну стакана разделяет камеру держателя на две части, в одной из которых находится образец, а к другой подсоединена система подвода горного давления. Система фильтрации подсоединена с помощью трубопроводов и вентилей к отверстию в держателе над верхним поршнем и к отверстию в держателе, расположенном против бокового канала нижнего поршня, установка снабжена двумя измерительными прессами для создания пластового и горного давлений и прессом двойного действия. служащим для прокачки жидкости(газа) через образец. i ил.

О

Образец горной породы 7 помещен в уплотнитель — резиновый стакан 8, утолщенные края которого закреплены на нижнем поршне 9, обеспечивая герметичность полости

I%%5k образца и нижней части камеры держателя, C©

На нижнем поршне 9 установлено резино- . вое кольцо 10, препятствующее прорыву давления под поршнем в боковой канал.

Система фильтрации жидкости (газа) содержит вентили 11, 12 и 13 и преобразователь давления 14. Вентили присоединены к измерительному прессу 15 с приводом 16, снабженному счетчиком объема (перемещения поршня пресса 15). Питание системы

1803818 сжатым газом осуществляется с помощью вентиля 12.

Система подвода горного давления содержит вентиль 17, служащий для заполнения камеры дер>кателя 1 жидкостью и пресс

18, служащий для создания и поддержания горного давления.

Система вакуумирования и отвода жидкости и газа содержит вентили 19 и 20, служащие для подсоединения камеры держателя к вакуум-насосу и вентиль 21, служащий для присоединения системы к прессу двойного действия 22, Для контроля перепада давления на образце служит дифманометр 23.

Установка работает следующим образом, После установки образца 7 и герметизации его с помощью уплотнителя 8 на поршне 9, в цилиндрический корпус держателя 1 ввертывают крышку 2 с валиком 3 и поршнем 5, находящимся в крайнем верхнем положении, чтобы между верхним поршнем и торцем уплотнителя 8 был некоторый зазор, обеспечивающий сообщение кольцевой камеры держателя 1 с полостью образца 7. В этом положении камеру держателя с образ-, цом вакуумируют при открытых вентилях 19 и 20 и закрытых вентилях 11, 17 и 21.

После окончания вакуумирования вентиль 19 закрывают.

Определение пористости. сжимаемости и проницаемости в условиях, близких к атмосферн ым. а) Для определения объема скелета V« открывают вентиль 12, закрывают вентиль

13 и заполняют полость пресса 15 сжатым газом под давлением, контролируемым по преобразователю давления 14, Затем закрывают вентиль 12 и открывают вентиль

11; сообщая полость пресса с камерой образца. После чего компенсируют падение давления перемещением поршня пресса 15.

При достижении ранее заданного давления по счетчику объема определяют объем скелета образца с учетом известных объемов камеры держателя и отверстий в его корпусе.

Затем поворотом валика 3 прижимают поршень 5 к торцу уплотнителя 8, разделяя тем самым камеру держателя на две части: кольцевую и часть, в которой находится образец 7.

Далее описанным способом вакуумируют полость образца и открыв вентиль 11 сообщают ее. с давлением сжатого газа в полости пресса 15. Компенсируя падение давления прессом 15, определяют объем порогового пространства образца Vnop u

Ф находят коэффициент пористости по формуле%, tll = чпор/(ск + !пор)

6) Для изучения зависимости пористости от горного давления открывают вентиль

17и прессом18 поднимаютдавление в кольцевом пространстве и нижней части камеры

10 держателя. Компенсируя прессом 15 повышение давления сжатого газа в полости пресса по показаниям счетчика объема строят зависимость изменения пористости от горного давления, а также определяют

15 сжимаемость образца. в) Определение газопроницаемости осуществляется путем открытия вентиля 12, 19 и 20 и пропускания газа через образец в атмосферу, Для измерения расхода газа и

20 перепада давления на образце используют дифманометр 23 и газовый счетчик, установленный после вентиля 20 (на рисунке не показан), С помощью универсальной установки

25 можно также изучать зависимость проницаемости и сжимаемости образца от горного давления, температуре и пластового давления при фильтрации через образец жидкости. В этом случае измерительный пресс 15

30 заполняют рабочей жидкостью и помещают держатель 1 в термостат, Создавая прессом

18 различные эначенйя горного давления и компенсируя повышение давления жидкости, контролируемое по преобразователю

35 14, перемещением поршня пресса.15„определяют объем вытесненной жидкости и коэффициент сжимаемости образца.

Начальное поровое давление при этом создается прессом 18 при поднятом поршне 5.

40 Затем прижав поршень 5 к,торцу уплотнителя 8, разделяют камеру держателя на две части и повышают горное давление в кольцевой части, обеспечивая прессом 15 посто янство порового давления.

45 Для изучения зависимости проницаемости от горного давления открывают вентили

13, 19 и 21 и с помощью пресса двойного действия 22 пропускают жидкость через образец, контролируя при этом перепад дав50 пения на образце по показаниям дифманометра 23.

Предлагаемая универсальная .установка позволяет проводить и другие виды испытаний образцов горных пород, напри55 мер, определять сжимаемость без насыщения образца жидкостью по изменению давления газа в полости измерительного пресса 15.

Возможность проведения на установке большинства основных видов испытаний

1803818

Составитель E. Карманова

Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова

Редактор О. Стенина э

Заказ 1052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35: Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 образцов значительно расширяет область ее применения.

Изобретение может быть использовано в лабораториях институтов и промыслов, занимающихся испытанием кернов, а также в лабораториях других отраслей промышленности, занимающихся испытанием пористых сред.

Формула изобретения

Универсальная установка для испытаний образцов горных пород, содержащая герметичный держатель образца, вставленные в него верхний поршень с центральным отверстием, полый шток и резиновый стакан с отверстием в дне, системы подвода и измерения давления, первый измерительный пресс, систему отвода жидкости (газа) и вакуумирования, подсоединенные к держателю, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения определения пористости, проницаемости и сжимаемости образца горной породы при разных значениях пластового и гидростатического давлений, 5 держатель выполнен в виде корпуса с герметичной крышкой, в которой установлен уплотненный валик с нижней резьбовой частью. ввернутой в верхний поршень, а полый шток выполнен в виде плавающего

10 поршня с боковым отверстием между уплот-. нительными кольцами, на верхнем торце которого закреплены края резинового стакана, причем системы подвода и измерения давления подсоединены к отверстиям, 15 выполненным в корпусе держателя между крышкой и верхним поршнем и между верхним и плавающим поршнями и снабжены прессом двойного действия и вторым измерительным прессом.