SU750347A1 - Способ определени начального градиента фильтрации - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ

1

Изобретение относитс  к технике фильтрационных измерений и может быть использовано при определении начального градиента фильтрации в горных породах и строительных материалах (глины, скальные породы , бетоны и т. д.).

Известен способ определени  начального градиента фильтрации проницаемых веществ методом расчета 1.

Однако способ расчета трудоемок и не может заменить пр мых инструментальных измерений.

Известен адгезионный способ определени  водопроницаемости св занных грунтов, по которому напорный градиент определ ют как отношение отрывающей нагрузки, необходимой дл  равновесного отрыва щтампа от образца к единице площади штампа и длине пути фильтрации 2.

Измерени , проводимые на известных компрессионных приборах, по данному способу не обеспечивают требуемой точности.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ лабораторного определени  начального градиента фильтрации, по которому подают на образец напор жидкости, превышающий начальный градиент фильтрации , фильтруют жидкость через образец, регистрируют стабилизацию напора и количество профильтровавшейс  жидкости 3. Основны.ми недостатками способа  вл ютс  трудоемкость и длительность экспериментов при низкой точности вследствие необходимости количественного учета фильтрата . Ускорить же определение начального градиента путем совершенствовани  известных фильтрационных приборов невозможно, поскольку в качестве источника движени 

10 рабочей жидкости через образец в насто щее врем  используютс  разного рода насосы , вес столба жидкости, давление сжатого газа, а определение момента начала (окончани ) фильтрации производитс  так или

15 иначе путем количественного измерени  достаточного объема профильтровавшейс  жидкости . Дл  слабопроницаемых материалов с коэффициенто.м фильтрации (КФ) от 10 см/с и ниже определени  занимают много времени и требуют особых .мер предохра20 нени  профильтровавшейс  жидкости от испарени . Расчеты показывают, что дл  получени  реально измеримых количеств фильтрата (доли миллилитра) при градиентах напора , близких к начальному, в пористых материалах с КФ см/с требуютс  сотни часов. В течение такого длительного времени могут произойти изменени  физико-химических свойств испытуемого образца, что в свою очередь может привести к изменению его ф.ильтрационных параметров.

Цель изобретени  - сокращение времени определени  и повышение точности измерений начального градиента фильтрации.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что напор создают путем подачи импульса давлени  на жидкость в замкнутой емкости. В результате создани  импульсного давлени  на жидкость в замкнутой емкости происходит резкое изменение давлени  жидкости при малых изменени х ее объема, что влечет за собой качественное изменение технологических операций способа.

Фильтраци  рабочей жидкости через испытуемый образец, размещенный в замкнутой емкости (жесткой герметичной гидросистеме ), осуществ.т етс  за счет расщире-. ни  первоначально сжатой рабочей жидкости .

Прекращение фильтрации регистрируетс  измерительным устройством по окончании уменьшени  напора рабочей жидкости в замкнутой емкости (гидросистеме «до образца ), которое происходит за счет расхода некоторого объема этой жидкости на фильтрацию.

При применении отмеченных технологических операций автоматически осуществл етс  плавное и быстрое снижение величины первоначального напора рабочей жидкости на испытуемый образец, при малых ее расходах на фильтрацию, вплоть до установлени  значени  напора, соответствующего начальному градиенту фильтрации. Это приводит к положительному эффекту - сокращаетс  врем  определени  IQ, а вследствие того, что дл  определени  момента прекращени  фильтрации отпадает необходимость измерени  реально трудно учитывае .адых количеств фильтрата повышаетс  и точность.

Необходимые услови  осуществлени  способа нар ду с обычными требовани ми дл  проведени  фильтрационных испытаний (предварительное полное насыщение рабочей жидкостью испытуемого образца и коммутаций , сохранение посто нного объема образца в процессе эксперимента и исключейие пристенной фильтрации), включают в себ  об зательное размещение испытуемого образца в замкнутой емкости жесткой герметичной гидросистемы создани  напора, снабженной жестким измерительным устройством , а также стабильности температурных условий.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Устройство содержит замкнутую емкость 1, жесткую герметичную гидросистему создани  напора, испытуемый образец 2, жесткую герметичную гидросисте.му 3 создани  обжи.ма образца, резиновую оболочку 4, жесткие арретированные фильтры 5, насос 6, вентиль 7, жесткое измерительное устройство 8.

Реализаци  данного способа может быть осуществлена в серийной установке дл  исследовани  проницаемости кернов УИПК 1 м.

Подготовка испытуемого образца к исследованию не отличаетс  от прин тых дл 

9 фильтрационных измерений и заключаетс  в насыщении образца рабочей жидкостью известными способами (методом впитывани , насадени  при помощи вакуума, а также путем принудительного движени  жидкости

. через образец. Заполнение всех трубопроводов герметичной гидросистемы в установке УИПК- 1 м расположенных «до и «после образца рабочей жидкостью и осуществление обжима образца производитс  в соответствии с инструкцией дл  работы на этой

6 установке.

Необходимое давление обжима испытуемого образца через резиновую оболочку должно быть посто нным и соответствовать услови м, при которых не происходит изменение объема испытуемого образца в процессе эксперимента. Дл  исключени  пристенной фильтрации это давление должно быть выше тех величин давлений, которые создаютс  в жесткой гидросистеме создани  напора.

0 Дл  осуществлени  способа после необходимой подготовки в жесткой герметичной гидросистеме 1 создани  напора при помощи насоса 6 на насыщенный рабочей жидкостью образец 2 импульсно подают градиент напора, заведомо превышающий на чальный градиент фильтрации, но не выше лчавлени  обжима, что контролируетс  жестким измерительным устройством 8.

После закрыти  вентил  7 давление в гидросистеме 1 начинает снижатьс  вследствие расхода жидкости на фильтрацию через испытуемый образец 2, что контролируетс  измерительным устройством 8.

Снижение давлени  продолжаетс  до тех пор, пока не прекратитс  фильтраци  жидкости через образец. По окончании фильтрации установившеес  давление жидкости перед образцом соответствует тому напору, при превыщении которого образец начнет фильтровать.

0 Начальный градиент фильтрации рассчитываетс  по известной формуле

F

где I(j - начальный градиент фильтрации; 55р - установившийс  напор, выраженный в сантиметрах столба рабочей

жидкости; 8 -толщина образца в сантиметрах.

На приборе УИПК-1 м проводилось определние I о произвольно вз того образца, который представл л собой насыщенную ионом натри  глину «аскангель. Высота образца 1,08 см. Рабоча  жидкость - 3%, раствор NaCl КФ 4,2-10 ° см/с. Предварительно образец равновесно уплотн ют в компрессионном приборе при 8 кгс/см в 3% растворе NaCl, что также приводит и к насыщению образца рабочей жидкостью.

Подготовленный образец помещают в кернодержатель прибора УИПК-1 м и в соответствии с инструкцией к этому прибору все коммуникации (трубопроводы) «до и «после образца заполн ют рабочей жидкостью . Давление обжима дл  данного образца составл ет 7 кгс/см. Давление в гидросистемах контролируетс  образцовыми трубчатыми манометрами. Температура опыта стабильна.

Затем осуществл етс  определение начального градиента фильтрации. В жесткой герметичной гидросистеме «до образца импульсно было задано давление в 1 кгс/см, которое спуст  7 ч 20 мин снизилось до 0,32 кгс/см и оставалось неизменным в течение нескольких суток.

Прин в значение установившегос  напора в 320 см водного столба, наход т значение начального градиента фильтрации

I ЗМ см OQfi о - л ла- - УО

0осм I о - 296

Технико-экономическа  эффективность использовани  предлагаемого способа заключаетс  в значительном сокращении времени определени  и повышении точности, что в целом дает реальную возможность определ ть начальный градиент фильтрации в веществах с низкой проницаемостью.

Claims (3)

1.Кульчицкий Л. И. Роль воды в формировании свойств глинистых пород. «Наука , М., 1975, с, 96.

2.Калачев В. Л. и др. Способ определени  водопроницаемости св занных грунтов. Извести  ВУЗов. «Геологи  и разведка, М., Изд-во геолого-разведочного института им. С.Орджоникидзе, 1977, 4, с. 123.

3.Павилонский В. М. Методика определени  коэффициента фильтрации глинистых грунтов при малых градиентах напора. Труды института ВОДГЕО, вып. 43, М.,1974, с. 96-100 (прототип).