Модель нефтяного пласта для исследования процесса вытеснения нефти

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН Я 01216331 цу 4 Е 21 В 43/20 ВСГСОВЗВ д ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 113,11 ВИБЯКртщ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АзГСР (72) Н.Д. Таиров, Ф.С, Курмаев, А.Г. Гасанов, Г.Э. Музаффаров и А.А. Баишев(56) Авторское свидетельство СССР У 515973, кл, С 01 М 15/08, 1976.Установка для определения нефтеотдачи кернов для исследования пласта, пластовых нефтей и газа типа УКН. Инструкция по монтажу и эксплуатации. М ВНИИКанефтегаз, (54)(57) 1. МОДЕЛЬ НЕФТЯНОГО ПЛАСТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ, содержащая камеру с входным н выходным каналами, размещенный в камере пористый образец и Механизм создания давления .и прокачки через образец жидкости, выполненный в виде мультипликатора, включающего корпус, в котором установлен ступенчатый поршень, образующий с корпусом полости низкого,и высокого давлений, соединенные с входным каналом камеры, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности измерения, корпус мультипликатора снабжен ступенчатым дифференциальным поршнем, образующим с корпусом выходную полость, связанную с выходным каналом камеры, при этом поршни обращены большими ступенями друг к другу н образуют с корпусом полость низкого давления, штоковые полости, связанные с источником давления и сливом, а полость низкого давления связана со штоковой полостью, образуемой. дифференциальным поршнем н корпусом.2. Модель по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью изменения перепада давления на образец, дифференциальный поршень выполнен с глухими отверстиями и снабжен сменными штырями, установленными со стороны его штоковой полости с возможностью перемещения вместе с ним.1 12Изобретение относится к лабораторным устройствам для изученияпроцесса вытеснения нефти из паас=та в различных условиях.Цель изобретения - упрощениеконструкции и повышение точностиизмерения, а также изменение перепада давления на образец.На фиг, 1 представлена принципиальная схема модели нефтяногопласта с устройством для созданиядавления в пористой среде и прокачки жидкостей в виде мультипликатора давления; на фиг. 2 - мультипликатор давления в заряженномположении перед прокачкой жидкостис постоянным перепадом давления,вид сбоку; на фиг, 3 - разрез А-Ана фиг, 2; на фиг. 4 - мультипликатор давления в конце рабочего ходапрокачки жидкости с постоянным перепадом давления; на фиг. 5 - мульти-,пликатор давления в исходном положении перед зарядкой для прокачкижидкости с постоянным перепадом давления объемной скоростью: на фиг, 6мультипликатор в конце рабочего ходапоршней, прокачивающих жидкость спостоянной объемной скоростью,Модель нефтяного пласта для исследования процесса вытеснения нефтив условиях высоких давлений и те;ператур состоит из злектрообогреваемой камеры 1 с пористой средой, механизма 2 для прокачки жидкости ввиде мультипликатора давления, конечных микровыключателей 3 - 5,индикатора б влажности, гидравлических линий 7 - 12 регулируемого дросселя 13, гидроцилиндра 14 с измерительной рейкойзубчатого редуктора 15, лампочки 16, диска 17, фотодиода 18, гидравлических линий19 - 21, двухпозиционных золотнико.=вых распределителей 22 - 25 сэлектромагнитным управлением, гидравлических линий 26 - 30, регулируемого дросселя 31, гидравлических,линий 32 - 36, промежуточных баковдля масла 37, для воды 38 (с электрообогревом), для реагентов (с электрообогревом) 39 и линий 40 - 42,.Вход камеры 1 высокого давлениялиниями 41 и 42 подсоединен к промежуточным бакам 37 - 39, заполняемым из вспомогательных емкостей полиниям 36, 35 и 34 соответственно,Выход камеры соединен линией11 с правой полостьювходом) из 631 2мерительного гидроцилиндра 14, налинии 11 непосредственно у выходакамеры установлен индикатор 6 влажности, автоматически отмечающий количественное содержание влаги в вытесняемой нефти, Ыток гидроци .индракинематически связан с редуктором5 вращающим циск 17 с отверстием.11 стсчник 16 света устанавливается: в ;апротив диска на одной оптической оси с фотодиодом 18, находящимся по другую сторону диска,Одно из выходных отверстий гидроцилиндра соединяется со сливным баком источника низкого давления посредством сливной линии 12. на которой устанавливается регулируемый ,г;россель 13. Другое выходное отверстив гидроцилиндра соединяется с зог.отьиком 23 посредством линии 19,Птоковая полость низкого давлениямультипликатора 2 соединяется с напорной линией 20 и сливной линией2 источника низкого давления посредством линий 20 и 21, золотника22 и линий 10 и 9,Птоковые голости низкого давлеиия мультипликатора, разделенные поршнями, шунтируются линиями 32 и 33 с золотником 25 которые подклю: в:.ены соответственно к линиям 9 и 10.Правая полость 43 высокого давления мультипликатора подсоединяется квходу камерь: высокого давления посредством линии 8 через золотник 23,:гинии 28 с регулируемым дросселем 31 через промежуточные баки 37 - 39 и линии 40 - 42. Левая полость высокого давления мультипликатора давления подсоединяется к выходу каме Оры высокого давления посредством линии 7 через золотник 23 и далеечерез линии 19 и 11.Левая и правая полости высокогодавления мультипликатора шунтируютсялиниями 29 и 30 через золотник 24,подсоединяемых соответственно к линиям 8 иМеханизм 2 для прокачки жидкостив виде мультипликатора содержит кор Опус с выходным отверстием 44, вкотором ус.ановлен ступенчатый поршень. имеющий ступень 45 с уплотнением 46 и образующий штоковую полость 47 выходным отверстием 48, 5 большую ступень поршня 49, уплотнение 50 поршня, ступенчатый дифференциальный поршень 51, в котором проделано сквозное отверстие 52, уплот 1216331нение дифференциального поршня 53 и 54, выходное отверстие 55 в штоковой полости, образованной дифференциальным поршнем и корпусом, выходную полость 56 высокого давления с выходным отверстием 57, меньшую ступень дифферениального поршня 58 с уплотнением 59, копирную линейку 60 с копиром, днище 61 полости низкого давления, глухое отверстие на кольцевой поверхности дифференциального поршня 62, сменный штырь 63 с уплотнением.В полости 47 низкого давления установлена большая ступень поршня 49 с уплотнением 50, К поршню прикреплен шток-плунжер 45, входящий через уплотнение 46 в полости 43 высокого давления с выходным отверстием 44. У днища полости низкого давления, примыкающего к полости 43, имеется отверстие 48 для входа и выхода жидкости низкого давленияСоосно ступени поршня 49 в корпусе установлен дифференциальный поршень 51 в виде ступенчатого полого цилиндра, обращенного большой ступенью к большой ступени поршня 49.Штоковая полость Б дифференциального поршня связана сквозным отверстием 52 с полостью низкого давления между большими ступенями поршней. Отверстие 55 предназначено для входа и выхода жидкости низкого давления.На кольцевом пояске большей ступени дифференциального поршня 51; обращенном в сторону днища 61, имеются концентрично расположенные глухие отверстия, в которых укреплены штыри 63, проходящие через уплотняемые отверстия 64 ив днище 61,Модель нефтяного пласта работает следующим образом.Перед началом исследования вытеснения нефти промежуточные баки 37 - 39 при открытых вентилях на линиях 34 - 36 и закрытых вентиляхна линиях 28 - 42 заполняются соответственно маслом, водой и реагентом иэ емкостей (не показаны) под самотеком. Камера 1 высокого давленияпредварительно заполненная пористойсредой, индикатор 6 влажности, правая полость измерительного гидроцилиндра 14 и линии 11 и 42 заполняются нефтью из вспомогательногобака до тех пор, пока нефть не покажется из контрольного вентиля на5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гидроцилиндре.Мультипликатор 2,леваяполость измерительного гидроцилиндра 14, золотники 22 - 25 управленияи линии 7 - 10, 12, 19 - 21, 26 - 30,32 и 33 заполняются маслом от источника низкого давления.Вентили на линиях 42 и 11 закры-.вают и подключают камеру 1 высокогодавления к вакуум-насосу (не показан ), включив одновременно электрообогрев камеры и промежуточных баков. После вакуумирования вакуумнасос отключают и модель нефтяногопласта готова к исследованиям,При исследовании процесса вытеснения нефти из пористой среды методом постоянного перепада давленийпо концам модели поршни мультипликатора 2 предварительно устанавливают в исходное положение. Приоткрытых вентилях на линии 11,12,19,28,40 - 42 и закрытых вентилях на линиях 45 - 47 включают источник низкого давления и переводят.золотники 22 и 23 из нейтрального положения вправо. При этом масло из линии 20 через линию 1 О заполняет в мультипликаторе 2 через отверстия 55 и 52 штоковую полость дифференциального поршня 51 и полость между большими ступенями поршней, Под давлением масла поршень 49 занимает крайнее правое положение, при этом меньшая ступень 45 через отверстие 44 вытесняет масло из полости высокого давления в линию 8, а дифференциальный поршень под действием разности равнодействующих сил давления масла в этих полостях, занимая крайнее левое положение, вытесняет связанный с ним меньшей ступенью 58 масло через отверстие 57 в линию 7. Так как давление среды, усиливаемое мультипликатором, пропорционально отношению эффективной площадки поршня к поперечной площадки шток-плунжера, то давление, развиваемое мультипликатором со стороны поршня, во столько раз больше давления развиваемого им же со стороны дифференциального поршня, во сколько раз эффективная площадь поршня больше эффективной " площади дифференциального поршня.Разность этих давлений является постоянной величиной, так как площадь поршней остается неизменной и, следовательно, по концам камеры высокого давления во время рабочего циклаподдерживается постоянный перепад давления вытесняемых сред. Масло, вытесняемое поршнем 49, перетекает через отверстие 48 по линии 40 в золотник 22 и из него по линии 21 сливается в бак источника давления. Масло, вытесняемое малой ступенью 45 из отверстия 44, по линии Я попадает в золотник 23, из него по линии 28 в промежуточный масляный бак 37. Масло из последнего попадает по линии 40 в верхнюю часть бака 38, вытесняя воду из него по линиями 42 на вход камеры высокого давления. Если требуются иные. вытесняющие среды, масло подают в верхнюю часть промежуточного бака 39, вытесняя соответствующий реагент в камеру высокого давления, Б то же время масло, вытесняемое меньшей ступенью 58 через отверстие 57 в линию 7, попадает в золотник 23 который направляет его по линии 19 в масляную полость гидроцилиндра 14 для подпора вытесняемой из ка меры высокого давления среды. Из гидроцилиндра масло через регулирующий дроссель 13 по линии 12 сливается в бак источника низкого давления,В конце рабочего хода контролялинейка 60 нажимает на контакт ко:нечного микровыключателя 5, которыйзамыкает электрическую цепь электромагнитов золотников при этом золотники 22 и 23 возвращаются в нейтраль ное положение, а золотники 24 и 25передвинутся вправо. Масло от источ -ника низкого давления по линиям 20и 26 направляется в золотник 24,от него по линиям 30 и 7 через отверстие 57 в выходную полость 56высокого давления мультипликатора,.переводя дифференциальный поршень вкрайнее. правое положение, Осуществится промежуточный ход зарядкимультипликатора, При этом масло,,вытесняемое иэ полости 43 высокогодавления, через отверстие 44 по ли нии 8 направляется в золотник 24 ииэ него, по линии 27, на слив вбак источника низкого давления,В то же время масло иэ полостимежду большими ступенями поршнейперетекает в штоковую полость диф. -ференциального поршня 51 по лийиям9,32,33 и 10 через золотник 25. По окончании хода вправо копирная лиМйка 60 нажимает на контакт конечного микровыключателя 3, ксторый замыкает электрическую цепь электромагнитов на перемещение золотников 24 и 25 в левое положение, При этом маспо от источника низкого давления по пиниям 20 и 26 направляется з золотник 24 и оттуда по линиям 29 и Я попадает через отверстие 44 ь полость 43 высокого давления, перемещая сомкнутые поршни 49 и 51 в среднее положение, фиксируемое копириой линейкой 60 и конечным микровыкпючателем 4, который переводит золотник 24 и 25 ив нейтральное положение. Масло из выходной полости 56 высокого давления, вытесняемое шток-плунжером 58 по линиям 7, 27 и 12 через золотник 24 попадает з сливной бак. Б то же время масло из штоковой полости дифференциального поршня 51 перетекает в полость между большими ступенями поршней 1 из отверстия 55 в отверстие 48) по линиям 10, 33, 32 и 9 через зоготник 25. Мультипликатор заряжен к следующему рабочему циклу.Вытесняемая по линии 11 из камеры высокого давления жидкость перзоначально проходит через индикатор 6 влажности, где каким-либо из известных способов измерения влажности определяется процентное содержание влаги или реагента в вытесненной нефти. Затем вытесненнаяжидкость попадает в полость гидрогтилиндра 14 где автоматически ,роизводится непрерывный замер объемной скорости вытесненной среды -ледующим образом. Под действием разности равнодействующих сил давления вьш есненой среды и масла из мультипликатора поршень гидроцилиндра 14 со штоком и прикрепленной к нему зубчатой рейкой выдвигается из гидроцилиндра, приводя во вращение повышающий зубчатый редуктор 15 и связанный с ним диск 17 с отверстиями. Лучи све"а от электролампочки 16, попадая через отверстие в диске на поверхноси фотодиода 18, уменьшают его сопротивление в непроводящем направлении во много раз, что обуславливает возникновение тока в измерительной цепи, который усиливает 1216331ся и подается на специальное записывающее устройство 1 не показано).Величину перепада давления для каждого отдельного эксперимента можно варьировать путем изменения 5 эффективной площади дифференциального поршня. Для этого дифференциальный поршень 51 снабжают глухими отверстиями 62, в которых укрепляются сменные штыри 63, располо женные со стороны штоковой полости дифференциального поршня и проходящие через днище 61 цилиндра низкого давления через отверстия с расположенными в них уплотнительными 15 кольцами 64.При исследовании модели нефтяного пласта методом постоянных объемных скоростей прокачиваемой жидкости поршни мультипликатора предварительно устанавливают в крайнем правом положении и концевой микровыключатель 4 выключают.При открытых вентилях на линиях 28, 40 - 42, 11 и 19 и закрытых вен тилях на линиях 12,34 - 36 включают источник низкого давления и переводят золотники 22 и 23 из нейтрального положения влево. Масло из линии 20, через золотник 22 и линию 9 через отверстие 48 подается в олость 47 поршня 49, передвигая сомкнутые поршни 49 и 51 влево. При этом масло из штоковой полости дифференциального поршня вытесняется через35 отверстие 55 по линиям 1 О и 20 через золотник 22 в сливной бак источника давления. Масло, вытесняемое под высоким давлением из выходной полости 56, через отверстие 57 подается по линии 7 и 28 через золотник 23 в промежуточный масляный бак 37 и оттуда по линии 40 поступает в верхнюю часть промежуточного бака 38 (39), вытесняя жидкость по линии 42 в камеру 1 высокого давления. Вытесненная жидкостьза единицу времени по объему, равная жидкости прокачиваемой в камеру высокого давления, поступает по50 линии 11 через индикатор 6 влажности в полость гидроцилиндра 14. Под давлением вытесненной жидкости пор,шень гидроцилиндра 14 передвигается и вытесняет масло из полости по линиям 19 и .8 через золотник 23 в полость 43 высокого давления через отверстие 44, заполняя ее увеличивающейся при движении поршней объем. Регулирующий дроссель 31 на линии 28 служит для регулирования величины объемной скорости прокачиваемых жидкостей.Выдвигающийся шток гидроцилиндра 14 совместно с устройством 15 - 18 измерения объема вытесненной жидкости в функции. времени аналогичен выдвигающемуся штоку в процессе вытеснения жидкостей методом постоянного перепада давлений.В конце рабочего хода копирная линейка 60 нажимает на контакт кольцевого микровыключателя 5, который возвращает золотник 22 и 23 в нейтральное положение и передвигает золотник 24 вправо, а золотник 25 влево. Масло от источника низкогодавления начинает поступать по линиям 26, 30 и 7 через золотник 24 в полость 56 цилиндра через отверстие 57, передвигая поршни мультипликатора со шток-плунжерами в исходное правое положение, При этом масло иэ полости 43 через отверстие 44 по линиям 8,29,27 и 20 через золотник 24 вытесняется в сливной бак. Одновременно масло из полости 47 поршня 49 перетекает в штоковую полость дифференциального поршня 51 по линиям 9,33,32 и 10 через золотник 25, В конце зарядки копирная линейка 60 нажимает на контакт конечного микровыключателя 3, который переводит золотники 24 и 25 в нейтральное положение Мультипликатор заряжен к следующему рабочемуходу.На камере высокого давления, мультипликаторе, промежуточных баках, гидроцилиндре и в других узлах устанавливаются контрольно-измерительные приборы (не показаны) - манометры, вакуумметр, злектроконтактные термометры, служащие автоматизации и безопасности процесса вытеснения жидкостей из камеры высокого давления.1216331 Составитель И. Кедкова Техред 7(Кастелевич Корректор И Реда каэ 971/ЗбВНИИПИ писное 4/5 ап ППП "Патечт" г, Ужгород, ул, Проектная,Вираже 5Государстведелам изобрет35, Москва, Б 8 П ного коьатета ССС ний и открытий 5, Раушская иаб а,