Устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах

(51) С О 1 М 15/О ЕТЕНИЙУ 0 АВТ фтяГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗОБОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(72) М.С, Вагов, Д.Н. Кузьмичев, В.М. Гражданкин и Н.В. Шестаков (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(56) 1, Пирсон С.Д. Учение о не ном пласте. М., Гостоптехиздат, 1961, с, 71-72.2. Авторское свидетельство СССР И 1 828018,. кл, С 01 И 9/30, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ фИЛЬТРАЦШ ЖИДКОСТЕЙ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ, содержащее центрифугу, на роторе которой размещена корзина состаканом для образца породы и поддоном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения фазовой проницаемости жидкостей, в стакане герметично установлен второй стаканвкладыш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладышапо обе стороны перегородки выполнены отверстия, а в стакан-вкладаивставлен поршень с пазом, в которыйвходит перегородка.10 20 35 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для изучения Фильтрации жидкостей в горных породах, содержащем центрифугу, на роторе которой размещена корзина со стаканом для образца породы и под-. доном-бюреткой, соединенной с отверстием в дне стакана, в стакане герметично установлен второй стакан-вкладыш, внутренняя полость которого разделена перегородкой, параллельной его оси, на две несообщающиеся части, в дне стакана-вкладыша по обе стороны перегородки Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения влабораторных условиях флюидопроницаемости в образцах горных пород, вчастности фаэовой проницаемости водыи нефти.Известна установка для определения фаэовой проницаемости, содержащая два насоса или пресса для подачи двух фаэ в образец породы сустройствами, регулирующими расход,промежуточные и рабочие емкости сжидкостями, кернодержатель специальной конструкции, устройства для приема, разделения и измерения прошедших через образец количеств жидкостей, устройства для измерения насыщенности различными Фазами пористойсреды и обвязку Р 3Недостатками этой установки являются сложность и громоздкость,обусловливающие значительную длительность определений.Наиболее близким по технической 25сущности к предлагаемому являетсяустройство для изучения Фильтрациижидкостей в горных породах, содержащее центрифугу, на роторе которойразмещена корзина со стаканом дляобразца породы и поддоном-бюреткой,соединенной с отверстием в дне стакана. Фильтрация жидкости в образцепороды обеспечивается действиемцентробежных сил, возникающих привращении в центрифуге Г 23,Недостаток этого устройства -непригодность для изучения совместной фильтрации несмешивающихся жидкостей, т.е, Фазовой проницаемости.40Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства путем обеспечения определенияфазовой проницаемости жидкостей. выполнены отверстия, а в стакан- вкладыш вставлен поршень с пазом, в который входит перегородка.На фиг,1 изображена схема устройства; на фиг,2 - зависимость относительных фазовых проницаемостей для воды и керосина от водонасыщенности образца.Устройство для изучения фильтрации жидкостей в горных породах состоит из центрифуги (на Фиг.1 не показана), подвесной корзины 1, размещенной на роторе 2 центрифуги, расположенного в корзине стакана 3 с образцом 4 породы и поддоном-бюреткой 5, находящимися в резиновой манжете 6, через которую на образец 4 передается внешнее противодавление с помощью уравновешивающего материала 7, например, жидкого эвтектического сплава галлия, индия и олова, для компенсации в образце породы напряжений растяжения,возникающих при вращении второго стакана-вкладыша 8 с перегородкой 9, выполненной, например, в виде полого цилиндра, разделяющей внутреннюю полость стакана-вкладыша на две полости 10 и 11, в которые заливают исследуемые жидкости, контактирующие с образцом через отверстия в дне 12, и поршня 13 с кольцевым пазом 14, в который входит перегородка 9.Стакан-вкладыш 8 и поршень 12образуют дозатор жидкости.Устройство работает следующим образом.После загрузки образца 4 в стакан, заполнения полостей 10 и 11стакана-вкладыша исследуемыми жидкостями и установки поршня 13 приводят центрифугу во вращение, в результате которого под действием центробежных сил приходит в движениепоршень 13, что обеспечивает поступление на входной торец образца ипрокачку через него двух несмеши;вающихся жидкостей в соотношении,заданном соотношением площадей егопоршней Б и Я .По установившимся расходам исследуемых жидкостей ; при перепаде 6 определяемом расчетным путем,Ри исходным данным о вязкостях жидкостей И; длине Ь и площади поперечного сечения образца Р определяются фазовые проницаемости по фор- муле(2) 20 30 35 50 к = ( )С дРПерепад давления 6 Р на длине образца, на выходном торце которого атмосферное давление, обусловленный весом поршня, движущегося под действием центробежных сил, и весом вращающихся столбов жидкостей между образцом и поршнем, определяется по формуле где ц) - угловая скорость ф- ускорение силы тяжести,ф, - удельный вес смесиисследуемых жидкостей(г =д+,(д,),Ь - длина образца породы,11 - высота столба жидкости между образцом и поршнем;К - расстояние от центравращения до образцафм - удельный вес матесриала основанияпоршня, например. стали;- толщина основанияпоршня;5 О,55 - соответственно площади поперечногосечения основанияпоршня, кольцевойи цилиндрическойчасти поршня,- длина поршня.Для построения кривых зависимостей относительных проницаемостей от ненасыщенностей поровогопространства породы различнымижидкостями необходимо знать их текущее значения.Насыщенности порового пространства жидкостями можно определятьнесколькими способами: измерениемэлектропроводности пористой среды,весовым и объемным (материальныйбаланс по воде) .Для эксперимента из одного куска песчаника были изготовлены дваобразца диаметром 5 см и длиной5 см. Пористость породы составляла253, В качестве исследуемых жидкостей были взяты вода и керосин(аналог нефти). Значения абсолютных проницаемостей для воды и керосина оказались близкими между собой и п рактически равными проницае 5 мости породы по газу, составляющейоколо 250 мД.Два образца берут с целью сокращения времени эксперимента и дляуравновешивания ротора центрифуги.На двух образцах породы определение фазовых проницаемостей проводят с доэаторами, в которых соотношение площадей частей поршняравняется 1:1 и 1:4. В один обра 5 зец дозатор нагнетает воду и керосин в соотношении 1:4, а в другой - в соотношении 4:1. Послеэтого проводят определение фазовыхпроницаемостей образцов с дозаторами,обеспечивающими соотношениеводы и керосина в потоке равноеВ процессе опытов непосредственноизмеряются в поддоне-бюретке 5объемы Ч; воды и керосина, прошедших через образец 4 породы за время С, при заданной скорости вращения ротора центрифуги д По этимданным рассчитываются расходы жидкостей й;= - и дГ по Формуле (2).ОНасыщенность порового пространства.водой и керосином оцениваетсяобъемным способом (по балансу воды)после того, как устанавливаетсярасход жидкостей,На Фиг.2 приведены зависимостиотносительных проницаемостей породыдля воды и керосина, определяющиеся по известной Формуле (Э), отнасыщенности ее порового пространства водойКвК - , (з).де Кь, К - Фазовые проницаемостидля воды и керосина, определенныепо формуле (1);К - абсолютная проницаемость,равная 250 мЛ. Полученные с помощью предлагаемого устройства значения фазовых проницаемостей для воды и керосина на образцах песчаников оказались практически совпадающими со значениями, определяющимися на таких же образцах с помощью известного устройства, включающего две установки для исследования проницаемости УЯПКМ, входящих1155912 20 ФО бОВаданасыщенность,Составитель А, Кощееведактор И. Касарда Техред М.Надь КорректорЕ. Сирохм Заказ 3131 38 897 Подписноерственного комитета СССРзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д.4/5 Тира ВНИИПИ Госу по делам 3035, Москвалиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 в комплект серийно выпускаемой аппаратуры для исследования керосинов АКМ. По сравнению с известными устройствами, позволяющими определять фазовые проницаемости, предлагаеоо,б0.41 02 мое устройство характеризуется простотой, так как не требует наличия специальных средств создания давления и подачи жидкостей, более 5 широкой областью применения,так какпозволяет определять фазовые проницаемости.