УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ ГОРНОЙ ПОРОДЫ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ И КОЛЬМАТИРУЕМОСТЬ

Заявляемая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к устройствам для экспресс-испытания коллекторских свойств нефтегазовых пластов.
Известны различные устройства для определения проницаемости и кольматируемости горной породы [1, 2]. В них стандартный образец породы вставляется в резиновую манжету, уплотняемую поджатием в кольцевом пространстве между боковой поверхностью образца породы и охватывающей ее металлической деталью, которая обеспечивает герметичность для потока флюида, направляемого для фильтрации через торец образца породы.
Однако указанные установки не отвечают требованиям мобильности (для их использования в различных условиях) и универсальности)для исследования образцов породы нестандартных размеров и формы), а это сужает возможности оперативного получения информации.
Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является устройство для испытания образцов горной породы на проницаемость и кольматируемость, состоящее из узла нагружения, включающего общий корпус, соединенный с корпусом горизонтального динамометра и корпусом вертикального динамометра, узла фильтрационных испытаний, включающего микрокамеру гидравлического давления, в которой размещен поршень с уплотнением, поддон, расположенный на поджимной крышке [3, 4].
Однако известное устройство не может удовлетворить условиям проведения массовых испытаний на проницаемость и кольматируемость
горных пород из-за трудоемкости его сборки и невозможности обеспечения свободного попеременного изменения направления фильтрации жидкостей в породе, требуемое при оценке ее кольматируемости, отражающей степень загрязнения путей фильтрации веществами, содержавшимися в исследуемой технологической жидкости.
Задачей заявляемой полезной модели является упрощение сборки устройства и повышение универсальности измерений за счет обеспечения периодического изменения ориентации образцов пород по отношению к направлению фильтрации жидкости и благодаря возможности использовать образцы различной формы.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для испытания образцов горной породы на проницаемость и кольматируемость, состоящее из узла нагружения, включающего общий корпус, соединенный с корпусом горизонтального динамометра и корпусом вертикального динамометра, узла фильтрационных испытаний образца породы, включающего микрокамеру гидравлического давления, в которой размещен поршень с уплотнением и поддон, расположенный на поджимной крышке, снабжено центральной втулкой и кольцом для размещения образца породы, при этом над и под кольцом установлены уплотнительные резиновые прокладки, выполненные в виде дисков с центральным отверстием для прохода фильтрующей жидкости.
Кроме того, для испытания образца в виде цилиндра узел фильтрационных испытаний снабжен ступенчатой центровочной втулкой, образующей с поддоном и микрокамерой две полости для размещения в них резиновых уплотнительных колец, при этом поддон выполнен с раструбом, в верхней части которого установлен дырчатый фильтр.
Благодаря указанным признакам упрощается процесс сборки устройства, т.к. используются легко снимаемые резиновые уплотнения, кроме того, обеспечивается сохранность образца породы при изменении его ориентации и при последующем поджатии резиновых уплотнений применением металлического кольца, плотно надеваемого на цилиндрическую поверхность дискообразного образца породы, или использованием ступенчатой центровочной втулки, образующей с поддоном и микрокамерой полости для размещения образцов - в случае испытаний образца породы в виде цилиндра.
Заявляемое устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство для испытания дискообразных образцов; на фиг.2 - устройство для испытания цилиндрических образцов.
Устройство для испытания дискообразных образцов горной породы (фиг.1) состоит из узла нагружения, включающего общий корпус 1 с которым соединены корпус горизонтального динамометра 2 и корпус вертикального динамометра 3 и узла фильтрационных испытаний исследуемого образца, состоящего из микрокамеры гидравлического давления 4, поршня 5 с уплотнением 6, поддона 7, поджимной крышки 8. В данном узле размещены центровочная втулка 9 и кольцо 10 для размещения в нем образца породы 11, причем над и под периферийной частью торцев образца породы установлены уплотнительные резиновые прокладки 12 и 13, которые выполнены в виде дисков с центральным отверстием, предназначенным для прохода фильтрующей жидкости.
Устройство для испытаний дискообразных образцов работает следующим образом.
Путем отвинчивания отсоединяется узел нагружения (УН) от узла фильтрационных испытаний (УФИ) и извлекается поршень 5.
про
Пипеткой через верхний торец микрокамеры заливается рабочая жидкость (декан, керосин), снова вставляется поршень 5 и вращением УФИ (вручную) ввинчивается винтовой наконечник микрокамеры 4 в отверстие корпуса 3 до тех пор пока поршень 5 не придет в соприкосновение с рабочим штоком 14 вертикального динамометра и начнется сжатие в микрокамере 4 рабочей жидкости, которая под влиянием возникшего перепада давления Δр начнет фильтроваться через образец породы 11. Фиксируя по секундомеру скорость V вращения УФИ {V определяет расход жидкости) и величину Δр (по данным отсчета на шкале вертикального динамометра) можно рассчитать по известным методикам исходный коэффициент проницаемости породы K.
Снова отсоединяется УФИ от УН, сливается рабочая жидкость, отвинчивается поджимная крышка 8, вынимается центровочная втулка и с помощью пинцета извлекается сборка, состоящая из кольца 10 с образцом 11 породы и поддона 7. После этого кольцо 10 с образцом 11 породы ставится на поддон 7 и вставляется снова в направляющую втулку 9, но так, чтобы нижний торец кольца и образца породы стал верхним. Получившаяся сборка вставляется в микрокамеру 4, и затем навинчивается поджимная крышка 8 до отказа.
В микрокамеру 4 пипеткой через верхний торец заливается испытываемая кольматирующая жидкость (буровой раствор), вставляется поршень 5, свинчиваются УН с УФИ до тех пор, пока на шкале вертикального динамометра не установится заданная величина Р нагрузки на поршень 5, которая затем выдерживается в течение заданного времени, обеспечивая длительное проникновение раствора в породу.
про
пр
пр
про
цп
Отсоединяется УН от УФИ, вынимается поршень 5, сливается раствор, отвинчивается поджимная крышка, извлекается кольцо 10 с образцом породы, а микрокамера промывается водой и протирается. После этого УФИ снова собирается, но так, чтобы ориентировка кольца 10 с образцом породы соответствовала имеющей место при определении исходной проницаемости К. Заливается рабочая жидкость (декан) и производится ряд последовательных определений проницаемости до тех пор, пока не установится ее устойчивое значение К. Отношение К/К=К считается коэффициентом восстановления проницаемости, определяющим уровень кольматации породы.
На фиг.2 представлен вариант устройства для испытания образцов горной породы, применяемый для исследования образцов цилиндрической формы, оно состоит из узла нагружения, включающего общий корпус 1, с которым соединены корпус 2 горизонтального динамометра и корпус 3 вертикального динамометра и из узла фильтрационных испытаний, состоящего из микрокамеры гидравлического давления 4, поршня 5 с уплотнением 6, поддона 7, ступенчатой втулки 8, резиновых уплотнений 9 и 10, дырчатого фильтра 11 и поджимной крышки 12 и образца породы 13. Устройство работает аналогично описанному выше варианту устройства для испытаний дискообразных образцов. Некоторые отличия в сборке и разборке узла для фильтрационных испытаний понятны из сопоставления конструктивных особенностей этого узла в обоих вариантах предлагаемого устройства.