Способ определения капиллярного давления

)5 6 01 И 15/08 ЕТЕНИЯ сследовательскийитутванов и Я,А.Пилип Ширковский А.И ового пласта. М. оллекторские и эк дочных пород пр ких условиях, ЛИЯ КАПИЛ я к исследованию нный водой (или зец помещают в т в нем необходиловия (заданные бжима). Пространобразца заполнялы,5 ил,Ю 1 (фР С) ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Гиматудинов Ш.КФизика нефтяного и газНедра, 1982, с. 27-28.Марморштейн Л.М. Кранирующие свойства осаразличных термобаричесНедра, 1975, с, 24,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относитпористых сред, Насыщедругой жидкостью) обракернодеркатель и создаюмые термобарические утемпературу и давление оство над верхним торцом Изобретение относится к области исследования пористых сред, материалов и микрокапилляров, может быть использовано в разработке нефтяных и газовых месторождений, при создании и эксплуатации подземны газовых хранилищ и в других областях техники,Известен способ определения капиллярного давления центрифугированием. В процессе его реализации на торцах образца при его вращении создается перепад давления, благодаря которому насыщающая фаза вытесняется из пор определенного радиуса. По соо-ветствующей формуле рассчитывают капиллярное давление.5 Ц 1742680 А 1 ют водои, а на нижний торец подают вытесняющую фазу (газ, жидкость) под входным давлением Р, значительно превышающим капиллярное. Фиксируют время прорыва через образец вытесняющей фазы по появлению над верхним торцом пузырьков либо капель, наблюдаемых через смотровое стекло в верхней части кернодержателяЗатем, не извлекая образец, его повторно насыщают водой и вновь осуществляют прорыв вытесняющей фазой. При давлении меньшем на 0.3-0,5 МПа предыдущего, фиксируют время прорыва вытесняющей фазы через образец. Подобным образом, понижая в каждом случае входное давление прорыва и замеряя воемя прорыва, строят график зависимости Р=1(1/Т), где Т - время прорыва вытесняющей фазы, с; Р - давление, МПа, и определяют величину капиллярного давления по точке пересечения прямой Р = 1 ( - ) с осью ординат (ось давления). 11Т Недостатком этого способа является то, что полученное таким образом давление превышает капиллярное, так как в момент, когда центобежные силы равны капиллярномудавлению, никакого вытесняющего эффекта не должно быть. ибо вся система будет находиться в равновесии. И только при нарушении последнего из образца начнет выделяться насыщающая его жидкость (фаза). Кроме того, данный способ пригоден для микропористых сред со сравнительно высокой проницвемостью, поскольку на центрифуге нельзя создать достаточно высоких перепадов давлений иизмерить выделение почти микроскопических обьемов насыщающей фазы.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ, основанный на том, что в герметичную камеру на водонасыщенную полупроницаемую мембрану устанавливают водонасыщенный образец и под периодически повышающимся давлением подают газ, который вытесняет воду из образца в калиброванный цилиндр, Это давление принимается эа капиллярное,Недостатки данного способа заключаются в том, что он проводится только в поверхностных условиях, а в процессе его реализации определяется не капиллярное давление, а давление вытеснения жидкости из пор определенного радиуса, При равенстве поданного в камеру давления и капиллярного давления ни из образца, ни из пористой мембраны вода вытесняться не будет. Процесс вытеснения будет наблюдаться только в условиях, когда давление газа в камере превысит капиллярное. Более того, для низкопористых сред с высоким капиллярным давлением невозможно подобрать полупроницаемую мембрану.Цель изобретения является повышение точности и надежности измерения капиллярного давления в пористых материалах.Поставленная цель достигается тем, что насыщенный водой (или любой другой жидкостью) образец помещают в кернодержатель и создают в нем необходимые термобарические условия (заданные температуру и давление обжима), Пространство над верхним торцом образца заполняют водой, а на нижний подают вытесняющую фазу (газ, жидкость) под входным давлением (Р), значительно превышающим капиллярное, и фиксируют время прорыва через образец вытесняющей фазы по появлению над верхним торцом ее пузырьков либо капель, наблюдаемых через смотровое стекло в верхней части кернодержателя. Затем, не извлекая образец, его повторно насыщают водой путем подачи ее под давлением на верхний торец образца и одновременным вакуумированием со стороны нижнего торца и вновь осуществляют прорыв вытесняющей фазой при давлении, меньшем на 0,3-0,5 МПа относительно предыдущего, и фиксируют время прорыва вытесняющей фазы через образец. Подобным образом, понижая в каждом случае входное давление прорыва и замеряя время прорыва, эксперимент проводят несколько раз, строят гра 1фик зависимости Р = 1 ( - ), где Т - времяТпрорыва вытесняющей Фазы, с; Р - давление, МПа, и определяют величину капиллярного давления по точке пересечения прямойР = 1 ( - ) с осью ординат - ось давления.Т5 На фиг.1 дано устройство, реализующеепредлагаемый способ; на фиг,2-5 - зависимости капиллярного давления Р и величины,обратной времени промыва 1/Т,Сущность способа заключается в том,10 что из исследуемого материала (горная порода, керамика и т.д,) изготавливают цилиндрический образец 1. Для устройства (фиг,1)изготавливался цилиндр длиной 30 мм, диаметром 27,5 мм. Образец 1 насыщают мас 15 лом или другой жидкостью (керосином,бензином и т.д.), помещают в кернодержатель 2, в котором нагревателем 3 создаюттемпературный режим, где с помощью гидропресса 4 через манифольд 5 создают об 20 жим образца водой из емкости 6. Впроцессе исследований давление обжимадостигало 25-57 МПа и фиксировалось манометром 7, а температура изменялась от 303до 343 К и контролировалась термометром25 8,В пространство 9 над верхним торцомобразца 1 с использованием пресса 10 через манифольд 11 подают воду, давлениеподачи которой контролируется маномет 30 ром 12, вода берется иэ емкости 13. На никний торец из баллона 14 через манифольд15 под давлением подается вытесняющаяфаза, в данном случае газ - азот. С этогомомента начинают отсчет времени наступ 35 ления прорыва газа, При необходимостиможно использовать любой другой газ илижидкость. Для первого измерения входноедавление газа (Р), контролируемое манометром 16, значительно превышающее капил 40 лярное, рассчитывают по формулеР = 15 ( - ) , где К - абсолютная прони 1 о,зэКцаемость образца, мкм,2Прорыв через образец вытесняющей45 Фазы (газа) будет характеризоваться появлением пузырьков газа на верхнем торце,что можно наблюдать через смотровое стекло 17, По появлению пузырьков засекаютвремя наступления прорыва. Если вытесня 50 ющая фаза представлена жидкостями (нефтью, керосином), то при прорыве на верхнемторце образца и в воде над ним появятсякапельки указанных жидкостей,Затем, не извлекая образец из керно 55 держателя, вновь насыщают его водой путем подачи ее под давлением на верхнийторец образца. Одновременно, с целью сокращения времени максимального насыщения образца, создают через манифольд 15вакуум на нижнем торце.1742680 50 55 На нижний торец насыщенного образца вновь воздействуют газом, который подают поддавлением на 0,3-0,5 МПа меньшим, чем при первом измерении. Такая степень снижения входного давления установлена экс периментально.При появлении пузырьков газа на верхнем торце снова фиксируют время наступления прорыва, Подобным образом эксперимент проводят многократно (в на шем случае пять-семь раз), в зависимости от необходимой точности определения капиллярного давления и по полученным данным1строится зависимость Р =( - ) - на осиТ 15 ординат складываются давления прорыва (Р), а на оси абсцисс - величины, обратные1времени прорыва (-). Через полученные точки проводится прямая, которая, пересе кая ось ординат, укажет на ней значение капиллярного давления,На фиг.2 и 3 показаны графики с использованием которых определены капиллярные давления (Рк) описанным способом. 25 Образцы насыщались водой, а в качестве вытесняющей фазы использовался газ - азот, В одном случае в качестве вытесняющей фазы применялся газовый конденсат плотностью 797,6 кг/м (фиг.5). Из приве денных графиков следует, что с уменьшением проницаемости (фиг.3) от 6,74 10 до 1,5 10 мкм (фиг.4, кривая а) давление Рк увеличивается от 0,01 до 2,5 МПа.Формула изобретения 35 1. Способ определения капиллярного давления, основанный на помещении исследуемого водонасыщенного образца в герметичную камеру, подаче в камеру вытесняющей фазы под периодически изме няющимся давлением, построении кривой капиллярного давления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения капиллярного давления, водонасыщенный образец помещают в кернодержатель, создают заданные термобарические условия, заполняют пространство над верхним торцом образца водой, на нижний торец подают вытесняющую фазу - газ или жидкость под давлением, определяемым уравнением Р=15(1/К) , где К - абсолютная проницаемость образца, фиксируют время наступления прорыва вытесняющей фазы через образец по появлению над верхним торцом ее пузырьков либо капель, наблюдаемых через смотровое стекло, не извлекая образец, повторно насыщают его водой путем подачи ее под давлением на верхний торец образца и одновременным вакуумированием со стороны нижнего торца, осуществляют прорыв вытесняющей фазой при давлении, меньшем на 0,3-0,5 МПа относительно первого измерения, фиксируют время прорыва по появлению над верхним торцом пузырьков либо капель вытесняющей фазы, повторяют рабочие циклы многократно, строят график за 1висимости Р = 1 ( - ), где Р - давлениеТвытеснения прорыва, МПа; Т - время проры 1 ва, с, и по пересечению прямой Р = 1 ( - ) с осью ординат определяют величину капиллярного давления. 2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности определения капиллярного давления для жидких углеводородов, образец насыщают жидкими углеводородами..1742680 Р, ЧПд О 7,5 Р Г 007." 0 О 7 0 ректор Э,Лончаков едактор Л.Гратилл Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж Составител Техред М.М Заказ 2279 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 113035, МоскваКармановаентал Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб., 4/5