NO309064B1 - FremgangsmÕte og anordning for undersøkelse av et permeabelt materiales egenskaper - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåten består hovedsakelig i å anbringe. en prøve hvori et ferste fluid på forhånd er oppsugd, i et kar eller en beholder (2) som inneholder et annet fluid med annerledes tetthet, og i å påføre en sentrifugalkraft ved å rotere beholderen ved enden av en arm (16) for å undersake forskyvningene av fluidene i prøven under minst to forskjelli-. ge faser. I løpet av den første fasen blir rotasjonshastigheten øket for å drive det første fluidet ut av prøven. Under den andre fasen blir rotasjonshastigheten progressivt minsket. For å unngå en diskontinuitet og for å tillate en absorpsjon i prøven, er det viktig å holde de to fluidene i permanent kontakt med prøven. Den fluidmengde som frembringes i beholderen (2) på grunn av sentri-fugeringen, kan bestemmes. Det fluidet som frembringes kan også overføres til et variabelt kammer,. for eksempel inne i den samme beholderen eller i en annen roterende beholder (6).Fremgangsmåten anvendes til undersøkelse av kapil-lartrykk og for eksempel relativ permeabilitet i prøver.

Description

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å foreslå en forbedret fremgangs og anordning for undersøkelse av et porøst eller permeabelt materiales egen-skaper.

Mer spesielt vedrører oppfinnelsen måling av den relative permeabiliteten til et materiale som inneholder et fluid ved å utsette det suksessivt for en eller flere sykluser innbefattende en dreneringsfase og en absorpsjonsfase.

Fremgangsmåten og anordningen kan anvendes på mange områder, spesielt til undersøkelse av oljeførende reservoarer. Vurderingen av omfanget og pro-duktiviteten av et undergrunnsreservoar blir for eksempel oppnådd ved hjelp av numeriske simuleringer ut fra de målte verdier av visse parametere ved bergart-ene, slik som kapillar-trykket og den relative permeabilitet for tilstedeværende fluider. Disse parametere blir vanligvis målt i laboratoriet ut fra bergartsprøver som er tatt på stedet ved hjelp av kjerneboring.

En fremgangsmåte for måling av kapillar-trykket består for eksempel i å utsette porøse bergarter som er mettet med væske, for en progressiv hastighets-sentrifugering og i å måle den produserte fluidmengde som en funksjon av hastigheten.

En konvensjonell fremgangsmåte er kjent for å ta målinger på en mettet prøve suksessivt i en dreneringsfase og i en absorpsjonsfase. Prøven som først mettes med et bestemt fluidum, blir anbrakt i et hus på en porøs plate som bare slipper gjennom fluidet, og et annet fluid under trykk blir injisert for å fordrive det første fluidet progressivt. Fluidet som fordrives fra prøven blir samlet på den andre siden av den porøse platen. Under en absorpsjonsfase blir sentrifugaltryk-ket minsket for å undersøke tilbakevendingen av det første fluidet til prøven.

Fransk patentsøknad nr. 2 666 147 (tilsvarer US-patent nr 5 253 529) nev-ner et kjent sentrifugeringssystem innrettet for å motta en prøve av et porøst materiale som inneholder et fluid (for eksempel vann). Dette sentrifugeringssystemet innbefatter en motor som driver flere armer i rotasjon. Prøvene i form av sylind-riske staver som kan være dekket på sin omkrets, blir anordnet i beholdere som inneholder et annet fluid, slik som for eksempel olje, som hver er anordnet ved enden av armene slik at sentrifugalkraften trekker det tetteste fluidet radialt bort fra prøvene. Den radiale progresjon av fluidene inne i staven blir bestemt ved å måle variasjonene i forplantningstiden for akustiske bølger gjennom staven når fluidene beveger seg. Flere transduserpar som sender og mottar ultralyd, er anordnet overfor hverandre på forskjellige steder langs hver beholder. De drenerte fluider strømmer inn i et fritt hulrom som er anordnet i beholderens omkretsparti.

I EP-patent 206 372 beskrives også en sentrifuge som utsetter porøse steinprøver for drenering og absorpsjon, og som omfatter et avbildningssystem som benytter røntgenstråler eller gammastråler for å erverve bilder av fordelingen av fluider i prøven under sentrifugeringsoperasjoner.

Med den anordningen som er beskrevet i det ovennevnte patent, kan fenomenet med utdriving av et fluid fra en porøs bergart etterhvert som sentrifugalkraften øker, lett bestemmes. Men det motsatte fenomenet med spontan absorpsjon i en kjerneprøve av fluidet som tidligere er drevet ut og som kan tilveiebringe ytterligere data om materialet, kan ikke observeres fordi det vanligvis ikke lenger er noen kontakt mellom prøven og grenseflaten mellom de to fluidene, og det tyngste fluidet kan derfor ikke absorberes på nytt under desellerasjonsfasen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å unngå de ovennevnte ulemper og frembringe perfekt reproduserbare resultater. Den omfatter påføring av en sentrifugalkraft på en permeabel eller porøs prøve som inneholder minst to fluider med forskjellig tetthet, med en vekstfase av kraften opptil en maksimalverdi, så en minskningsfase og måling av forskyvningen av fluidene utenfor prøven i henhold til intensiteten av den påførte sentrifugalkraft.

Fremgangsmåten omfatter holding av prøven i kontakt med de to fluidene i det minste under minskningsfasen av sentrifugalkraften, for å måle forskyvningen av i det minste det tetteste eller tyngste fluidet som på nytt trer inn i prøven som en funksjon av sentrifugalkraften.

Fremgangsmåten omfatter for eksempel følging eller sporing av grenseflaten mellom de to fluidene utenfor prøven under øknings- og minsknings-fasen, eller stabilisering av denne ved et fastsatt nivå inne i prøvevolumet ved for eksempel nivået til en ytre flate av prøven. Når prøven har form av en stang anordnet parallelt med sentrifugalkraftens retning, kan grenseflaten stabiliseres ved et mel-lomliggende nivå mellom de to motstående flatene, for eksempel ved nivået til en ytre flate gjennom hvilken det tyngste fluidet blir drevet ut av sentrifugalkraften.

Fremgangsmåten omfatter for eksempel anbringelse av en permeabel eller porøs prøve som inneholder minst to fluider med forskjellige densiteter i et kar som er forsynt med et hulrom for oppsamling av det fordrevne fluid, rotering av karet omkring en rotasjonsakse og å holde grenseflaten mellom fluidene (utenfor prøven) i hulrommet hovedsakelig i kontakt med denne og i det minste ved nivået til en flate av prøven som ligger lengst borte fra rotasjonsaksen ved overføring av fluidene mellom karet og et ekstra hulrom.

Holding av grenseflaten ved nivået til denne flaten eller ved det fastsatte nivå, omfatter for eksempel bestemmelse av dette nivået ved hjelp av akustisk fjernmåling, elektriske konduktivitets- eller trykk-målinger.

Oppfinnelsen vedrører videre en anordning for utførelse av fremgangsmåten som omfatter minst ett kar eller en beholder forsynt med et indre hulrom for en prøve i kontakt med de to fluidene med forskjellig tetthet, idet karet er svingbart montert til enden av første arm som er i ett stykke med en aksel, en motoranordning for å drive armen i rotasjon og generere en sentrifugalkraft, og en anordning for følging eller sporing av forskyvningene av de to fluidene inne i prøven.

Anordningen omfatter et ekstrakammer med variabelt volum som kommuniserer med karet, en anordning for å bestemme posisjonen av grenseflaten mellom fluidet som fordrives ved hjelp av sentrifugalkraften og det andre fluidet (utenfor prøven), og en styreanordning for å styre fluidoverføringene mellom karet og ekstrakammeret for å stabilisere grenseflaten og for å unngå tap av kontakt mellom fluidene og prøven.

Anordningen omfatter for eksempel et andre kar som er festet til enden av en arm i ett stykke med den samme akselen, et stempel innrettet for å kunne gli tett i det andre karet og som avgrenser to hulrom med variabelt volum, anordninger for å forbinde de to hulrommene med hver av de motstående endedelene av det første karet, og en annen motoranordning styrt av styreanordningen for å bevege stempelet i det andre karet for derved å holde grenseflaten i kontakt med prøven.

Ifølge en annen utførelsesform kan ekstrakammeret med glidestempelet være anordnet ved siden av det indre hulrommet for prøven (inne i den samme beholderen eller i en annen beholder) og forbinde dettes endedeler med det indre hulrommet.

Anordningen for følging av fluidforskyvningene kan omfatte to sett med elektroakustiske transdusere fordelt inne i karet for å bestemme forplantningstiden for akustiske bølger gjennom prøven, og som for eksempel er anordnet på bærestaver tilordnet anordninger for forbindelse til styresystemet.

Når en av de to fluidene er elektrisk ledende, omfatter anordningen for å bestemme posisjonen av grenseflaten for eksempel ledende elementer som hvert har en ende anordnet ved et forskjellig nivå nær det innstilte nivå, eller med kon-taktnivået, idet disse ledende elementer er koplet til en elektrisk kilde. Disse ledende elementene kan også være anordnet på en bærestav tilordnet anordninger for forbindelse til styresystemet.

Anordningen for å bestemme posisjonen av grenseflaten (utenfor prøven) innbefatter for eksempel akustiske ekkoorganer for å bestemme variasjonene i grenseflatenivået, eller trykkdetektorer.

Anordningen kan også omfatte to andre armer anordnet for å balansere dreietappen, og som hver er forsynt med et kar av hvilke et omfatter elektroakustiske transduseranordninger for å tilveiebringe en temperaturkompensasjon for å kunne korrigere drift av settet med transdusere i det første karet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forhindrer ethvert tap av kontakt mellom de to fluidene og prøven. Den tillater en spontan absorpsjon av prøven som er blitt drevet ut i løpet av en foregående sentrifugeringsfase, og dermed observa-sjon av den motsatte forskyvning av grenseflaten mellom de to fluidene under den følgende minskningsfase inntil den er utlignet.

Nøyaktig kjennskap til metningen i prøven og til grenseflatenivået utenfor prøven, som måles kontinuerlig, tillater bestemmelse av kapillar-trykket i den del av stangen som er mellom grenseflaten og den flate som er nærmest rotasjonsaksen.

Når dessuten grenseflaten mellom de to fluidene blir holdt ved et gitt innstilt nivå og spesielt i kontakt med bunnen av prøvestangen, kan hele drenerings/ab-sorpsjons-prosessen observeres kontinuerlig, og de relative permeabiliteter kan bestemmes med en konstant grenseposisjon.

Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen er angitt i henholdsvis de selvstendige kravene 1 og 9. Foretrukkede utførelsesformer er angitt i de uselvstendige kravene.

Andre trekk og fordeler ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, vil fremgå av den følgende beskrivelse av utførelsesformer gitt som ikke-begrensende eksempler, og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser kurver som er representative for variasjonene i metningen av en prøve under en drenerings/absorpsjons-periode, Fig. 2 og 3 er skjemaer som illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, Fig. 4 viser skjematisk konstruksjonen av en sentrifugerande, rotasjons-understøttelse i en utførelsesform hvor grenseflaten mellom fluidene blir holdt ved et fastsatt nivå,

Fig. 5 er et tverrsnitt gjennom en beholder som inneholder en prøve,

Fig. 6 viser den samme beholderen i tverrsnitt,

Fig. 7 viser en detalj ved en akustisk målestav,

Fig. 8 viser en elektrisk måleanordning for å måle nivået til fluidet som drives ut fra en prøvestang,

Fig. 9 er tverrsnittet av en beholder med forskyvbart stempel,

Fig. 10 er en skisse med bortskårne deler av en beholder forsynt med en elektroakustisk anordning for å detektere nivået til fluidet som drives ut av en prøvestang, Fig. 11 viser en annen utførelsesform med en firearmet sentrifugerende

rotasjonsunderstøttelse, og

Fig. 12 viser en annen utførelsesform hvor ekstrakammeret med det glid-ende stempel og det indre hulrom for prøven er i to beholdere som ligger ved siden av hverandre, og som står i forbindelse med hverandre.

Testene vedrører for eksempel en prøve med form av en langstrakt stang skåret ut av et porøst materiale som skal undersøkes. Prøven er mettet med en viss mengde av et første fluid B, for eksempel saltvann. Den blir anbrakt i et kar som er fylt med et annet fluid A, for eksempel olje.

I løpet av et første dreneringstrinn blir sammen-stillingen så utsatt for en sentrifugalkraft rettet langs karets lengderetning for å utøve en utdrivingskraft som har en tendens til å drive ut en del av det første fluidet B. Samtidig vil noe av fluidet A strømme inn i prøven. De to fluidene beveger seg inne i prøven inntil en likevektstilling er nådd hvor kraften som skyldes kapillar-trykket i porene kompen-serer den påførte sentrifugalkraft. Det er kjent at kapillar-trykket PC er relatert til avstanden r mellom grenseflaten og rotasjonsaksen ved ligningen:

hvor Z er vinkelrotasjonshastigheten, rmax er avstanden mellom bunnen av prøve-stangen og rotasjonsaksen, Yb og Ya er de respektive spesifikke masser av fluidene B og A.

Kapillar-trykket i prøven kan utledes fra den nøyaktige måling av den mengde av det opprinnelige fluid B som trekkes ut som en funksjon av den påførte sentrifugalkraft, og variasjonen i den gjennomsnittlige metning Sm i prøven med fluid B som en funksjon av den påførte sentrifugalkraft, som for eksempel blir oppnådd ved hjelp av akustisk deteksjon som beskrevet i det ovennevnte franske patent.

Med en væske mettet med et fluid B (opprinnelig Sb = 100 prosent) kan det av figur 1 sees at metningen SBD under sentrifugaldreneringsfasen for en bestemt radius r, avtar etter hvert som rotasjonshastigheten øker, inntil en minsteverdi SBmin er nådd. Under denne dreneringsfasen blir rotasjonshastigheten øket med påfølgende trinn inntil det er nådd en hastighet på for eksempel 3500 omdrei-ninger pr. minutt (rpm).

En desellerasjonsfase blir deretter utført hvor hastigheten trinnvis reduseres til null.

Hvis det utdrevne eller drenerte fluid B ikke er i kontakt med prøvestangen ved tidspunktet for denne desellerasjonsfasen, forblir metningen med fluidet B uendret (kurve S1), og viktige data vedrørende karakteristikkene til det porøse materialet går tapt.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter det å holde prøven i kontakt med grenseflaten mellom to fluider slik som det er utenfor prøven, og dermed i det minste ved et minstenivå. Ved dette minstenivået er grenseflaten i flukt med bunnen av stangen, d.v.s. lengst mulig borte fra rotasjonsaksen (rmax), i det minste under desellerasjonsfasen.

Ifølge en første prosedyre blir forskyvningen av grenseflaten mellom de to fluidene utenfor prøven, fulgt opp når det tyngste fluidet forlater prøven. I dette tilfellet må volumet av kammeret inne i beholderen 2 være stort nok til å motta alt det fluidet som drives ut fra prøven.

Dette fluktnivået blir fortrinnsvis fastholdt så snart det er nådd under den foregående dreneringsfasen, for å bevare prosedyrens kontinuitet. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater derfor absorpsjon i det porøse materialet og der med måling av variasjonene i metningen med fluid D under desellerasjonsfasen. Et hysteresefenomen og en retur langs en annen variasjonskurve (kurve SBI) opp til en relativ maksimalverdi Simax kan observeres.

Nye drenerings/absorpsjons-perioder kan deretter oppnås for å studere metningsutviklingen, idet den første perioden begynner med en dreneringsfase langs kurve SC.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også brukes til å undersøke den progressive metning med et fluid A, i en prøvestang som innledningsvis er fullsten-dig mettet med et fluid A ved den maksimale rotasjonshastighet, etter hvert som denne hastigheten avtar (kurve SA).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir realisert (figur 2) ved å anbringe en prøvestang 1 som på forhånd er mettet med et fluid B, slik som saltvann, i et kar eller en beholder 2 som inneholder et annet fluid A, slik som olje. Dette karet 2 er festet til enden av en arm 3 som dreies omkring en rotasjonsakse 4 med øk-ende hastighet under en første dreneringsfase, så ved en avtagende hastighet under en annen absorpsjonsfase. Det tidspunkt hvor posisjonen av grenseflaten mellom fluidet B som er drenert fra stangen og fluidet A, når nivået for stangens bunn, blir detektert og om nødvendig blir dette innstilte nivået opprettholdt ved å overføre overskuddsfluidet mot et ekstra hulrom.

Ifølge en utførelsesform er dette ekstra hulrommet begrenset av et stempel 5 som kan beveges i et annet sylindrisk kar 6 med hovedsakelig samme masse som det første og som er festet på samme måte til enden av en arm 7 med hovedsakelig lik lengde. De motstående sider av tempelet 5 kommuniserer gjennom fleksible ledninger 8, 9 med de motsatte sider av det første karet.

Et styresystem 10 forbundet til anordningen for å detektere grenseflate-forskyvningene og anordnet i det første karet eller beholderen 2, styrer om nødven-dig en bevegelsesanordning 11 innrettet for å bevege det bevegelige stempelet 5.

I en innledende likevektssituasjon hvor ingen del av fluid B forlater stangen, er stempelet 5 anbrakt i den samme avstand n (figur 2) som den innstilte posisjon mellom de to fluidene A og B, slik at trykkene på begge sider er balansert. Ved slutten av dreneringsfasen hvor stempelet er blitt beveget med en avstand h for å opprettholde grenseflaten i den fastsatte posisjon, forblir trykkdifferansen mellom trykkene på hver side av stempelet 5, som uttrykkes ved:

i praksis meget liten, i størrelsesorden av et par hundre kPa. Med denne utfør-elsesformen er det tilstrekkelig med bevegelsesanordninger med relativt lav effekt for å bevege stempelet 5.

Den praktiske utførelsesform av anordningen for realisering av fremgangsmåten, som er illustrert på figurene 4-9, omfatter en sentrifugeringsenhet for sen-trifugeringskar eller beholdere i en tank 12. En elektrisk motor 13 som er festet til veggen i tanken 12 på en brakett 15 bringer i rotasjon et nav 14 som er forsynt med to armer 16 som vender mot hverandre og har hovedsakelig samme lengde. Beholderne slik som 2, 3, er montert svingbart ved hver av de to armene 16 slik at de kommer på linje med retningen av den påførte sentrifugalkraft.

I beholderen 2 med for eksempel sylindrisk form, blir den stangen som skal testes anbrakt på en understøttelse 17. Akustiske anordninger for å detektere forskyvningene av de to fluidene inne i stangen, er anordnet på flere bestemmelses-steder langs det indre hulrommet av beholderen 2, som beskrevet i fransk patent-søknad nr. 2 666 147, som er sitert ovenfor. Disse anordningene omfatter to bærestaver 18, 19 anordnet respektivt i to diametralt motstående, langsgående riller (figur 6) i det indre hulrommet. Piezoelektriske brikker Te, Tr, av hvilke noen brukes som ultralydsendere, de andre som ultralydmottakere, er henholdsvis festet langs de to stavene 18, 19 med jevne mellomrom.

De elektriske ledere L som er tilordnet alle brikkene i hver stav 18, 19 (figur 7) er ved en ende forbundet henholdsvis til elektriske kontakter 20, 21. Hver stav med sine brikker Te, Tr og de tilhørende elektriske ledere er innbakt i en beskyttende harpiks.

Ved å bestemme forplantningstider for pulser mellom senderen og mot-takeren i hvert par, hvilken tid varierer i henhold til om den sone av prøven som krysses av ultralyden, er mer eller mindre mettet med fluid A eller B, idet utviklin-gen av grenseflaten kan følges opp når den påførte sentrifugalkraft varierer, som beskrevet i den ovenfor siterte franske patentsøknad.

Anordningen omfatter videre en innretning for å lokalisere nivået til grenseflaten mellom de to fluidene A og B.

Ifølge en første utførelsesform som er egnet når de to fluidene A og B har meget tydelige elektriske resistiviteter, er lokaliseringsanordningen av den elektriske typen. Den innbefatter en stav 22 maken til stavene 18, 19, på hvilke flere ledende tråder av forskjellige lengder Pi-Pg er festet i parallell. De kan for eksempel bestå av spor laget av et edelmetall og avsatt på en liten plate laget av et isolerende materiale. I det skjematiske eksempelet på figur 8 blir det brukt fire spor p1 til p4 av forskjellige lengder, hvis nedre ender er fordelt på hver side av det fastsatte nivå Nc som skal gjelder, hvilket for eksempel er nivået for bunnen av stangen. Den langsgående avstand er for eksempel noen tidels millimeter. Under drift blir det etablert en potensialforskjell mellom hver av dem og det femte sporet p5. De fem sporene er ved enden av staven 22 koplet til en elektrisk kontaktanordning 23.

Beholderen 6 som er festet til den motstående armen 16 (figur 9) omfatter et sylindrisk hulrom 24 i hvilket et stempel 5 beveger seg. Endene av beholderen 6 på hver side av stempelet 5, kommuniserer med ledninger 8, 9. En stang 25 som på utsiden er forlenget med et gjenget parti, er festet til stempelet 5. Beveg-elsesanordningen 11 for å bevege stempelet, omfatter en motor 26 av skrittmotor-type, for eksempel, som energiseres elektrisk ved hjelp av ledere 27, samt en re-duksjonsveksel 26a som er koplet til den gjengede stangen 25.

De forskjellige lederne (figur 5) som ender opp ved kontaktanordningene 20, 21, 23 er forbundet med en lederbunt 28. Bunten 28 og lederne 27 som for-syner motoren 26 (figur 4) løper langs de to armene 16 opp til en roterende kontaktanordning 29 av velkjent type. Omkretsdelen 30 av denne roterende kontakt-anordningen blir holdt på plass ved hjelp av en brakett 31 festet til veggen i tanken 12 og koplet gjennom en samlekabel 32 til styresystemet 10. Sistnevnte er innrettet for: å styre motoren 13 som driver armene 16 under drenerings- og absorp- sjons-fasene som allerede beskrevet,

måle variasjonen av posisjonen til grenseflaten mellom de to fluidene, styre motoren 26 i henhold til data som leveres kontinuerlig av den elektriske detektoren 22, for om nødvendig å stabilisere grenseflaten mellom de

to fluidene A, B ved et forut bestemt, fastsatt nivå, og

styre de akustiske måleperiodene ved hjelp av de piezoelektriske transdu-serne på stavene 18,19.

Styresystemet er for eksempel en mikroprosessor av velkjent type forsynt med et grensesnittkort og programmert for å synkronisere de forskjellige styrefunk-sjonene av motorene, av innhentingen av måledata, av grenseflate-høyden og om nødvendig for regulering til en fastsatt nivåverdi.

Ifølge en annen utførelsesform er anordningen for å lokalisere grenseflatenivået av den elektroakustiske type. I dette tilfellet blir staven 22, 23 erstattet av en stav 33 som kan være innført langs veggen i beholderen og forsynt med en bæreplate for to piezoelektriske brikker 35, 36. Staven 33 er anordnet slik at bæreplaten 34 under drift befinner seg under nivået til det utdrevne fluid, med brik-kenes akser 35. 36 rettet mot den motsatte ende av beholderen 2. En flottør 37 som gjør det mulig å følge grenseflatenivået, er anordnet i det omkretsmessige rommet omkring stangen 1. En av de to brikkene blir brukt til å sende akustiske pulser, den andre til å motta ekkoene av de utsendte pulsene fra den nedre flate av flottøren 37. Staven omfatter likeledes en langsgående kanal for ledninger som forbinder brikkene 35, 36 med styresystemet 10 via bunten 28 (figur 4), og en elektrisk kontaktanordning slik som 23. I likhet med stavene 18, 19, er staven 33 innbakt i en beskyttende harpiks.

Denne utførelsesformen er fordelaktig ved at styresystemet allerede innbefatter et akustisk telemetrisett tilknyttet de piezoelektriske brikkene 20, 21 (figur 5), og som derfor kan utføre målingene av grenseflatenivået. Det er like nøyaktig siden nivåvariasjoner meget mindre enn 1/10 millimeter i praksis kan detekteres.

Uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, kan et system forsynt med trykkdetektorer for å posisjonsvariasjonene av grenseflaten mellom de to fluidene, brukes i steden for det nevnte akustiske telemetrisystem. Et slikt system omfatter en første trykkdetektor anordnet slik at den under drift er neddykket i det utdrevne fluid. For å kompensere de målte trykkvariasjoner som er direkte relatert til variasjonen av sentrifugalkraften, kan den motstående beholderen 3 være forsynt med en kontroll-trykkdetektor neddykket i et fluid, og de elektriske signalene som leveres av de to trykkdetektorene, kan kombineres.

Fremgangsmåten kan også realiseres ved å bruke en firearmet, roterende understøttelse som vist skjematisk på figur 11, som frembringer en bedre balanse under rotasjon og tillater oppnåelse av temperaturkompensasjon. De to beholderne 2 og 6 er anordnet ved enden av de to armene 16 under 90 grader i forhold til hverandre. En prøvestang som har den samme størrelse som stangen 1, er anordnet i en tredje beholder 38 maken til beholderen 2. Denne stangen er mettet med fluid og neddykket i dette. Telemetrimålingene som utføres ved hjelp av stavene 18, 19, blir brukt for temperaturbalansering av de analoge målingene som er oppnådd i beholderen 6. Den fjerde beholderen blir brukt for å utbalansere beholderen 3. Den kan videre inneholde et bevegelig stempel slik som 5, som tvinges til å følge de påførte forskyvninger ved hjelp av styreanordningen, for å oppnå en bedre balanse under rotasjon.

Det er beskrevet en anordning hvor det kompenserende hulrom hensikts-messig er anordnet i en beholder 6 i samme avstand fra sentrifugeringsaksen som den beholderen som inneholder prøvestangen. Uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, kan imidlertid dette hulrommet være anordnet på et annet sted, idet hov-edsaken er å holde grenseflaten mellom de to fluidene ved et forut bestemt, fastsatt nivå og i alle tilfeller i permanent kontakt med prøven.

Som vist på figur 12 kan det ekstra kompenseringskammeret med det glid-ende stempelet 5 også være anordnet i et kar eller en beholder 40 som er svingbart montert ved enden av armen 16 ved siden av beholderen 2 som inneholder prøven 1.

Hulrommene 41, 42 på motsatte sider av stempelet 5 kommuniserer ved hjelp av kanaler 43, 44 henholdsvis med de motstående endedeler av den første beholderen 2. Motoren 26 blir også styrt av styresystemet 10 (figur 4) for å forskyve stempelet 5 i den andre beholderen 40 for derved å holde grenseflaten i kontakt med prøven 1.

Det er klart at de to beholderne 2, 40 kan erstattes av en eneste beholder forsynt med to hulrom, henholdsvis for prøven 1 og stempelet 5.

Ved å holde grenseflaten konstant ved nivået til stangens bunn, forenkles i betydelige grad bestemmelsen av de relative permeabilitetskoeffisienter som for eksempel utføres ved hjelp av numeriske simuleringer, som kjent for fagfolk på området. Ved å holde grenseflatenivået ved bunnen av stangen, kan dens lengde som representerer en grensebetingelse påført for beregninger, betraktes som konstant under prosessen.

Det er også mulig å bruke anordningen for å måle grenseflate-posisjonen, uansett om det er en akustisk, elektrisk eller trykkmålende anordning, bare til å holde prøven i kontakt med grenseflaten mellom de to fluidene, og la denne grenseflaten bevege seg fritt nærmere rotasjonsaksen under bremse- eller desellerasjonsfasen. Det skal bemerkes at denne realisering av fremgangsmåten muliggjør bestemmelse av kapillartrykket i staven hvis den nøyaktige posisjon av grenseflaten er kjent.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte for å studere egenskapene til et permeabelt eller porøst materiale ved å påføre en sentrifugalkraft på en prøve av materialet (1) i tilstede-værelsen av minst to fluider med forskjellige tettheter, hvorved en fase under hvilken sentrifugalkraften økes til en maksimalverdi følges av en minskningsfase og forskyvningen av fluidene mot det ytre av prøven måles som en funksjon av intensiteten til den påførte sentrifugalkraften, og etter denne målingen bestemmes fysiske parametere til prøven, karakterisert ved at den består i å holde prøven i konstant kontakt med det tettere fluidet som utdrives, i det minste gjennom fasen under hvilken sentrifugalkraften påføres, hvor dette utdrevne fluidet reabsorberes av prøven.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den består i å stabilisere en grenseflate mellom de to fluidene ved et referansenivå Nc utenfor prøven som muliggjør det tettere fluidet å bli holdt i konstant kontakt med prøven.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den består i å stabilisere grenseflaten på et nivå med en ytre flate av prøven.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at prøven (1) er en langstrakt stang orientert langs retningen til sentrifugalkraften som påføres, og at den består i å stabilisere grenseflaten på et nivå med en flate av prøven fra hvilken fluidet fordrives under effekten av sentrifugalkraften.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den består i å introdusere en permeabel eller porøs prøve som inneholder minst de to fluidene med forskjellige tettheter i en beholder (2) utstyrt med et hulrom i hvilket det fordrevne fluidet vil akkumuleres, og rotere beholderen om en rotasjonsakse og å opprettholde prøven i det vesentlige i kontakt med de to fluidene og i minst et nivå med en ytre flate av prøven lengst vekk fra rotasjonsaksen ved å overføre fluider mellom beholderen (2) og et hjelpe-hulrom (6).

6. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 2 til 5, karakterisert ved at opprettholdelsen av grenseflaten ved det nevnte nivå omfatter bestemmelse av dette nivået ved å bruke akustisk telemetri.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 2 til 5, karakterisert ved at opprettholdelsen av grenseflaten ved det nevnte nivå omfatter bestemmelse av dette nivået ved å bruke elektrisk konduktivitet.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 2 til 5, karakterisert ved at opprettholdelsen av grenseflaten ved det nevnte nivå omfatter bestemmelse av dette nivået ved å bruke trykkmålinger.

9. Anordning for implementering av fremgangsmåten ifølge ett av de foregående krav, omfattende minst en beholder eller beger (2) utstyrt med et ytre hulrom for en prøve (1) i kontakt med to fluider med forskjellige tettheter, idet beholderen er festet til enden av en arm (16) i ett stykke med en rotasjonsakse, en motoranordning (13) for å drive armen i rotasjon og skape en sentrifugalkraft, anordninger (Te, Tr) for å måle forskyvningene av de to fluidene på innsiden av prøven og anordninger for å bestemme fysiske parametere til prøven på basis av forskyvnings-målingene, karakterisert ved at den har et hjelpekammer med variabelt volum (24, 42) som kommuniserer med beholderen (2), anordninger (22, 34, 35, 36) anordnet på innsiden av beholderen (2) på utsiden av prøven for å bestemme posisjonen til grenseflaten mellom det tettere fluidet som fordrives og det andre fluidet, og et styresystem (10) for å styre en overføring av fluid for å bestemme posisjonen av grenseflaten mellom det tettere fluidet som fordrives av sentrifugalkraften og det andre tettere fluidet mellom beholderen (2) og hjelpekammeret for å stabilisere grenseflaten og forhindre noe tap av kontakt mellom det tettere fluidet og prøven.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den har en andre beholder (6) festet til enden av en arm som er i ett stykke med den samme rotasjonsaksen, et stempel (5) utfor-met til å gli tett på innsiden av det andre karet og å avgrense to kammere med variable volum, anordninger (8, 9) for å tilveiebringe kommunikasjon mellom de to motliggende kammerne og den første beholderen (2) og en andre motoranordning (26) styrt av det nevnte styresystem (10) for å bevege stempelet (5) på innsiden av den andre beholderen (6) for å opprettholde grenseflaten i kontakt med prøven.

11. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den har en beholder (40) festet til enden av en arm i ett stykke med den samme rotasjonsaksen, idet beholderen (40) er utstyrt med et første kammer (41) for prøven og et andre kammer (42) anordnet langs-med det nevnte kammer (41) og i hvilket et stempel (5) kan gli tett, der de to kammerne (41, 42) kommuniserer med hverandre i hver av sine ender ved hjelp av kanaler (43, 44), og en andre motoranordning (26) styrt av det nevnte styresystem (10) for å forskyve stempelet (5) i det andre kammeret (42) for å opprettholde grenseflaten i kontakt med prøven.

12. Anordning ifølge ett av kravene 9 eller 11, karakterisert ved at anordningen for å overvåke forskyvningene av fluidene på innsiden av prøven består av to sett elektroakustiske transduserele-menter (Te, Tr) fordelt på innsiden av beholderen (2) for å bestemme tiden det tar å forplante akustiske bølger igjennom prøven (1).

13. Anordning ifølge krav 12, karakterisert ved at settet med transdusere (Te, Tr) er anordnet på bærestaver (18, 19) tilknyttet forbindelsesanordninger (20, 21, 28) til styresystemet (10).

14. Anordning ifølge ett av kravene 9 til 13, karakterisert ved at ett av de to fluidene er i stand til å lede elektrisitet og at de to anordningene brukt til å bestemme posisjonen av grenseflaten omfatter ledende elementer (f1-f5) som hver har én ende anordnet ved et forskjellig nivå nær referansenivået (Nc), idet de ledende elementene er koplet til en elektrisk kilde.

15. Anordning ifølge krav 14, karakterisert ved at de ledende elementene er anordnet på en bærestav (22) tilknyttet anordninger (33) for forbindelse med styresystemet (10).

16. Anordning ifølge ett av kravene 9 til 15, karakterisert ved at anordningen brukt til å bestemme posisjonen av grenseflaten består av akustiske ekkoelementer (34-37) for å bestemme endringer i grenseflatenivået.

17. Anordning ifølge ett av kravene 9 til 15, karakterisert ved at anordningen brukt til å bestemme posisjonen av grenseflaten består av anordninger for å måle variasjoner i trykk koplet til variasjonen i høyden av det tettere fluidet på innsiden av det indre hulrommet.

18. Anordning ifølge ett av kravene 10 til 15, karakterisert ved at den har to andre armer (16) anordnet for å balansere rotasjonsaksen og som hver er utstyrt med en beholder, en av hvilke (38) har elektroakustiske transduseranordninger forbundet til styresystemet (10) for å tilveiebringe temperaturkompensasjon som tillater at enhver temperaturdrift som kan påvirke settet av transdusere i den første beholderen (2) blir korrigert.