(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ОИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД
1
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может найти применение в нефт ной и газовой промышленности при лабораторных исследовани х проницаемости образцов горный пород.
Известно устройство дл изучени фильтрационных свойств горных пород, а именно устройство дл определени разнонаправленной проницаемости образцов горных пород. Устройстве содержит корпус с торцовыми крышками, вкладыш с образцом, поршень и угловое поворотное приспособление о валом и поворотной головкой. Работа устройства основана на том, что часть поверхности исследуемого пористого материала подвергаетс обжиму воздействием газа на вкладыш, в котором i установлен цилиндрический образец породы, с последующим определением проницаемости в диаметральном направлении . Дл определени проницаемости в следующем диаметральном направлении снимаетс давление обжима и с помощью поворотной головки поворачивают образец во вкладыше на заданный угол и цикл повтор етс ll.
Недостатком устройства вл етс -невозможность определени проницаемости в торцовом и радиальном направлении , а таюхе невозможность раздельного учета объемного расхода газа в разных направлени х,, так как боль10 ша часть поровых каналов с внешней стороны изолирована. В пластовых услови х прот женность поровых каналов и трещин бесконечно велика по сравнению с длиной поровых каналов исследу15 емых образцов, а их ориентаци носит самый различный характер. Если представить , что отдельный поровый канал или трещина оказались перекрытыми с какой-либо стороны, очевидно, что
20 участвовать в фильтрационном процессе этот канал не будет. Это приводит к погрешности при определении фильтрационных характеристик горных пород. Особенно важно, как показывают экспериментальные работы, учитывать это при определении коэффициентов нефтеи конденсатоотдачи плотных, трещиноватых пород при их вытеснении другими флюидами Известно также устройство дл измерёни проницаемости при радиальной фильтрации при фиксированном осевом давлении, состо щее из чехла, внутри которого расположен исследуемый образец , основани , струбцины и плуниерной пары дл осевого сжати образца, крышки. Цилиндрический образец, с осевым отверстием вставл етс в чехол, При помощи струбцины и плунжерной пары создаетс фиксированное значен1 е осевого давлени . Проницаемость определ ют при направлении фильтрации от внешней поверхности к осевому отверстию по радиусу или в обратном направ лении 2. Недостатком данного технического решени также вл етс то, что оно не позвол ет определение проницаемое:ти в торцовом направлении, а поэтому не обеспечивает раздельного определени объемного расхода газа в разных направлени х. Кроме этого, устройство не позвол ет поинтервально определ ть радиальную или разнонаправленную проницаемость . Наиболее близким по технической сущности к изобретение вл етс прибор дл испытани образца грунта на фильтрацию и суффозию, содержащий чехол с образцом и поршень дл передачи на образец сжимающего усили . В устройстве имеетс также расположенна коаксиально с рабочей камерой чехлом перфорированна трубка, нижний конец которой закреплен в днище камеры, выполненном с обратным фильтром . Фильтр имеет отверсти , через которые камера сообщаетс с кольцевым водосборником. Крышка камеры снаб жена упорной решеткой и соединена с на ориой емкостью. Грунт укладывают в камеру вокруг перфорированной труб ки. Проницаемость определ ют при раз личной плотности грунта путем расчета коэффициента фильтрации по формулам дл случа осерздиального двих ени воды в напорном пласте f3j . ...Недостатком устройства вл етс невозможность поинтервальногоопределени проницаемости, т.е.невозможность определени сообщаемости и ориентации поровых каналов. Це.ль изобретени - обеспечение возмо хности определени ориентации поровых каналов и дифференцированной оценки проницаемости. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл изучени фильтрационных свойств горных пород, содержащее чехол с образцом и поршень дл передачи на образец сжимающего усили , снабжено втулкой с вмонтированным в ее верхней части уплотнительным элементом , соединенной с чехлом, причем втулка и чехол выполнены с возможностью осевого перемещени относительно исследуемого образца. Чтобы определить местонахождение выхода газа из образца, а следовательно , судить об ориентации 1 анала, необходимо его перекрыть, а это возможно только при поинтервальном исследовании образца. Сравнива полученные данные расходов газа при посто нном перепаде давлени на каждом интервале и в разных направлени х, представл етс возможным определение сообщаемости и ориентации поровых каналов. Особенно важны такие,определени при изучении плотных микротрещинных и трещинных образцов. При исследовании образцов пород длиной, до 20 см очень часто наблюдаетс неоднородность породы по составу (или чередование, или плавный переход ) и при определении проницаемости таких пород наблюдаютс большие расхс идени в данных вдоль и поперек напластовани . Только поинтервальное исследование такой породы дает четкую Картину по характеристике разреза на прс ницаемость. На чертеие изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит верхний плунжер 1, имеющий канал 2 и вентиль 3« Чехол f, в котором расположен цилиндрический образец 5, и имеющий отверстие 6с вентилем 7 с помощью резьбы, соединен с корпусом 8, между которыми находитс уплотнительный элемент 9 Дл осевого сжати образца служит нижний шток 10, имеющий канал 11 и вентиль 12 и приводитс в действие с помощью плунжерной пары 13 и струбцины I через у плот ни тельное кольцо 15. Плунжерна пара 13 имеет канал 16, через который поступает рабочий агент под давлением, необходимым дл фикси рованного значени осевого давлени . Дл изол ции канала 2 от камеры чехла и внешней среды служат уплотнитель ные кольца 17 и 18. Устройство работает следующим образом . Исследуемый образец 5 помещаетс в кожуХ таким образом, чтобы нижн его часть (/ мм) входила в уплотнительный резиновый элемент 9. Затем вставл етс верхний шток и с помощью струбцины образец приии маетс к нижнему штоку 10, При необходимости фиксированного значени торцового обжима в плунжерную пару 1 через отверстие 16 подают рабочую жидкость от пресса. После этого, дл изол ции камеры чехла k от канала -11 уплотнительный резиновый элемент 9 прижимаетс к образцу 5 и нижнему штоку 10 путем заворачивани чехла в корпус 8. Эту же роль выполну ет уп лотнительное кольцо 15. Устройство может работать в следу ющих вариантах, К образцу 5 через канал 2 под определенным давлением подаетс рабочи агент (например, газ), который -фильтруетс по порам и трещинам ориентированными , как в осевом направлении, jfaK и выход щими через боковую повер ность образца. При открытых вентил х 7 и 12, пpoшeдши f через образец газ поступает в расходомеры, которые фик сируют объемные расходы газа. . Закрывают вентиль 12 и при этом же давлении определ ют объемный расход газа фильтрующийс через боковую поверхность/ Через/канал 11 газ подаетс к ниж нему торцу образца и при открытых вен тил х 3 и 7 фиксируют объемные расход газа, прошедшего через боковую поверх ность и в осевом направлении. Закрывают вентиль 3 и при этом же давлении определ ют объемный расход газа, фильтрующего через боковую поверхность . Через -отверстие 5 при открытых вен тил х 7 и 12 подают газ, а его количество , прошедшее через образец, определ ют расходомерами, подключенными к каналам 2 и 11. Сравнива полученные данные.объемных расходов газа по изложенным вариантам, суд т о фильтрационной спо собности исследуемого образца и качественно оценивают структуру фильтрационных каналов и трещин. Поинтервальное исследование фильтрации рабочего агента через образец осуществл етс следующим образом. Дл этого нижний шток 10 и образец 5 освобождают от сжати уплотнительным резино.вым элементом 9 путем частичного раскручивани кожуха Л, соединенного через резьбу с корпусом 8. Затем корпус с кожухом передвигают вверх относительно образца и штоков на необходимую высоту. После этого закручивают чехол в корпус с целью обжати уплотнительным элементом образца дл изол ции камеры чехла от канала 11. Исследовани выполн ют по указанным вариантам,. Далее оп ть сравнивают полученные данные объемных расходов газа дл данного интервала с предыдущей серией полученных данных и оценивают фильтрационную способность образца и структуру фильтрационных каналов и т.д. Устройство также позвол ет проводить поинтервальное изучение рад альной фильтрации. Дл этого в образце просверливаетс осевое отверстие (на чертеже отверстие показано пунктирной линией). В этом случае вместо уплотнительных колец 15. и 17 торцовые поверхности образца герметизируют с помощью дисов из м гкой резины, в центре которых имеетс отверстие диаметром, равным диаметрам каналов 2 и 11. Вентиль 12 при таких исследовани х перекрываетс . Это необходимо дл того, чтобы. фильтрующийс рабочий агент Не проходил по трещинам и порам в осевом направлении. При помощи струбцины и плунжерной пары создаетс фиксированное значение осевого давлени . Проницаемость определ ют при направлении фильтрации как от внешней поверхности (через отверстие 6) к осевому отверстию по радиусу , так и в обратном направлении (через канал 2t) . Поинтервальное определение проницаемости при радиальной фильтрации производитс перемещением чехла и корпуса 8 вверх относительно иСследуемого образца 5 и втулок 1 и 10 по изложенной методике. Использование предлагаемого изобретени при изучении свойств горных пород позволит в сравнении с известным получить следующие преимущества: