Устройство для определения фильтрационных свойств горных пород

(19) (111 РЕСПУБЛИК 4 6 01 М 15/О ЗОБРЕТЕНИ ИСА У ВТ лаьля подой бом перепор ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский государственный университет им. Т,ГЛевчено(56) Калинко М.К. Методика исследования коллекторских свойств кернов. М.: Гостоптекиздат, 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, 1977, с. 91-96.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к технике исследования физических свойств.пористых тел, а именно к исследованиюфильтрационных 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 канаодин из которых предназначен двода обжимающей жидкости, Вторковой канал с запорным вентилеменного диаметра выполнен горизонтально в боковой стенке корпуса камеры высокого давления. Использован полый силовой цилиндр с внутррнним переменным диаметром, что позволяетсоразмерно -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 черезосевое отверстие в нижней части поло- цфис го силового цилиндра соосно.подсоеди- а нить к нему индикатор линейных перемещений, Использование второго б 9 кового канала с запорным вентилем переменного диаметра для отвода газа из .внутренней полости камеры высокого давления и индикатора линейных перемещений повышает точность определения фильтрационных свойств горных од.Изобретение относится к устройствам для исследования Физическихсвойств пористых тел, а именно к исследованию Фильтрационных свойствгорных пород в условиях повышенныхдавлений, и может быть использованов гидрогеологии, горной и нефтегазодобывающей промышленности,Целью изобретения является повышение точности определения Фильтрационньгг свойств горных пород,На чертеже доказано взаимное расположение элементов устройства дляопределения Фильтрационных свойствгорных пород, рабочий режим.Устройство состоит из корпуса камеры 1 в виде полого металлическогоцилиндра, во внутреннюю полость которого ввинчена металлическая вставка 220в сборе с кернадержателем 3, в котором в эластичной манжете 4 заключенобразец 5 горной породы. Для ссздания герметичности вставки 2 использованы уплатнительные кольца нз бронзы б, из фторопласта 7, а также изнержавеющей стали 8. Вставка 2 выпалнена с подводяпдм 9 и отводящим 10флюид каналами, в которые установленыштуцеры 11, 12. Кернадержатель 3 крепится к вставке 2, например, при помо.щи болтов В.,боковой части корпуса 1имеется канал 13 для подачи абжимающей жидкости ва внутреннюю рабочуюполость 14 камеры 1 и канал 15 для от-.5додд газа из внутренней полости 14камерьг 1 по мере заполнения ее обнимающей жидкостью. Каналы 13 и 15 выполнены с реэьбами в наружной части,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 переменным диаметром в сборе с плунжером19 переменного диаметра, выполненного 45соразмерно с внутренними диаметрамиполого силового цилиндра 18. Для герметичности полого силового цилиндра. 18в корпусе камеры 1 установлены уплотнительные кольца 20. В боковой стенкеполого силового цилиндра 18 горизонтально расположен канал 21 с резьбойв наружной части, в которой установлен штуцер 22 для подключения к системе гидрообжима, создающей осевое давление на плунжер 19. Соосно с плун 55 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 28елинейньг перемещений касается нижнего торца плунжера 19, Для уплотнения держателя 23 использованы уплатнительные капьца 29. Устройство крепится на станине 30,Устр айство работает следующим образам.При подсоединении устройства ксистеме гидраабжима для создания осевого (Р . ) и бокового (Р ) давлений, которые могут быть неравные между собой, использованы раздельные источники давления, например, в видекомпрессора, гидравлического пресса,насоса и т.д, Через канал 13 со штуцером 16 и канал 21 со штуцером 22создаются равномерна пропорциональныедавления Р и Р о , а через штуцеры11 и 12 с подводящим 9 и отводящим 10Флюид каналами осуществляется Фильтрация рабочего агента через исследуемый образец 5 горной породы,Создаваемые напряжения на образецгорной породы Р и РвызываютдеФормацию исследуемого образца,При подсоединении устройства к системе гидраабжима для создания осевога давления Р во внутреннюю полостьметаллического полого силового цилиндра 18 через штуцер 22 и канал 21падается рабочий агент. Полый силавай цилиндр 18 выполнен с внутреннимпеременным диаметром, что позволяетсоразмерно разместить в нем плунжер19 переменного диаметра, выполненныйступенчато с большим диаметром в верхней части и меньшим диаметром в нижней части. Нижняя часть плунжера 19меньшего дйаметра позволяет черезосевое отверстие с резьбой в наружной части и установленный в него держатель 23 в нижней части полого силовага цилиндра 18 соосно подсоединитьподвижную часть 28 индикатора 27 линейных перемещений, служащего для измерения осевых линейных деформацийисследуемого образца 5. Для герметичности полого силового цилиндра 18в корпусе камеры 1 установлены уплатнительные кольца.Металлический держатель, состоящийиз корпуса держателя 23, муфты 24 иприжимного винта 25, надежно удерживает неподвижную часть 26 индикаторалинейных перемещений так, что подвиж 1409394ная 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 19 большего диаметра и толкает его вверх,10 прижимая образец 5 к неподвижной вставке 2, Под действием напряжения Р образец испытывает линейную осевую деформацию д 1, о которой свидетельствует движение плунжера 19, По движная часть 28 индикатора 27 следует за движением плунжера 19, и отклонение стрелки на индикаторе 27 показывает величину линейных деформаций д 1, 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 отверстии нижней части полого силового цилиндра 18 держатель 23 в сборе с индикатором 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 примене 35 нию индикатора линейных перемещений можно четко установить процесс перехода от упругих деформаций к хрупким и пластическим в зависимости от вида и структуры пород. 40При создании бокового давления Р на образец обжимающая жидкость вокчерез штуцер 1 б, затем канал 13 поступает во внутреннюю полость 14 металлической полой однослойной каме 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 50Причем газовый пузырь, образованный 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 какустройство для пропускания или запирания потока жидкости или газа. Еслизапорный вентиль ввинчивается не доупора, выход из канала 15 открыт наружу.По мере подъема обжимающей жидкости во внутреннюю полость 14 камеры 4высокого давления вытесняемый воздухчерез канал 15, зазор между стенкамигнезда и запорного вентиля 17 и Г-образный канал внутри запорного вентиля 17 выходит наружу. Появление в наружном канале 15 обжимающей жидкостисвидетельствует о полном заполнениивнутренней полости 14 камеры 1 высокого давления и отсутствии газовогопузыря, после чего запорный вентиль 17завинчивается до упора, герметичнозакрывая выхоц из внутренней полости14 камеры 1 высокого давления. Это позволяет создать равномерное боковОесжатие Рр, образца, что повышает точность определения поперечной радиальной деформации образца ьг.Поперечная радиальная деформация4 г образца прямо пропорциональна изменению объема Л 7 образца при действии на него давления бокового сжатияР. Причем ьЧ образца равно количеству обжимающей жидкости, фиксируемой на шкале гидропресса, поступившей во внутреннюю полость 14 камеры 1 высокого давления для сжатияобразца 5 от начального значения Ррдо заданного. Завершение деформацииустанавливается по прекращению движения стрелки индикатора 27 линейных перемещений.Полученные значения ьг и й 1 используются для определения коэффициента проницаемости К , обусловленного наличием деформации исследуемого образца,Через штуцеры 11 и 12 и каналы 9и 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 горнойпороды. Вставка присоединяется к кернодержателю 3 с образцом 5 породы вэластичной манжете 4, например, припомощи болтов. Для создания герметич-,ности вставки 2 использованы уплотни09894 10 15 20 30 Э 5 5 14тельные 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 обрдзца горной породы в условиях действия на образец давлений гидрообжима Р и РрнПредложенное 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 иштуцером, уплотнительные кольца,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности определения фильтрационных свойств горныхпород, оно дополнительно снабжено индикатором линейных перемещений с держателем, выполненным в виде корпусадержателя, муфты и прижимного винта,дополнительно введен второй боковойканал, расположенный горизонтальнов корпусе камеры высокого давленияна уровне стыка металлической вставкис внутренней полостью камеры высокогодавления, и эапорный вентиль переменного диаметра, расположенный на внешней стороне боковой стенки корпусакамЕры высокого давления, наружнаяповерхность которого оканчивается головкой со стороны большего диаметраи глухой гладкой выпуклой поверхностьюсо стороны меньшего диаметра, внутренняя же поверхность образует Г-образный канал, состоящий из двух взаимно перпендикулярных каналов: несквоэногоосевого, расположенного в части запорного вентиля большего диаметра, и бокового, расположенного в части .запорного вентиля меньшего диаметра, приэтом запорный вентиль установлен вгнездо с резьбой, диаметр которого равен большему диаметру запорного вентиля, и сообщается с вторым, боковымканалом, плунжер выполнен ступенчатос 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 1 40 45 лый силовой цилиндр выполнен с внутренним переменным диаметром соразмерно с переменным диаметром плунжера исоединен с нижней частью корпуса камеры высокого давления, канал со штуцером расположен горизонтально в боковой стенке полого силового цилиндрапод верхней частью плунжера переменного диаметра, соосно соединенногос индикатором линейных перемещений.1409894 Составит ко Корректор Г,Реше актор М.Келем ехред А.Кравчук аказ 3411/3 ого к ниио а ска роизводственно-полиграфическое предприятие,г. ужгород ул р е Тираж 847 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 13035, Москва, Ж, Подписноетета СССРкрытийнаб., д.