СЕКЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПЛАСТА

Полезная модель относится к оборудованию для исследования горных пород, в частности образцов керна и может быть использована в производственных лабораториях и научно-исследовательских лабораториях для исследования и моделирования фильтрационных процессов.
Из области техники широко известны стенды для исследования пластовых процессов для различных сред, а именно для слабоцементированных кернов, хорошо сцементированных кернов, а также керновых образцов.
Из области техники известны устройства, направленные на волновое воздействие на модель пласта.
Известен стенд для исследования волнового резонансного воздействия на газоконденсатный пласт, включающий модель пласта, помещенную в термостатирующий блок, датчики давления и температуры, систему заполнения исследуемыми газами и жидкостями, блок создания рабочего давления и блок разделительных цилиндров, регулятор давления, газовый счетчик, вакуумный насос, систему регулирования и контроля параметров процессов фильтрации, отличающийся тем, что в состав стенда включен дополнительный генератор высокого давления, который обеспечивает изменение во времени давления на выходе экспериментального участка по заданному закону и дает возможность регулировать это давление по частоте и амплитуде (см. патент РФ №95425, МПК G09B 23/06, опубл. 27.06.2010).
Недостатком стенда является малая точность моделирования и как следствие получаемых данных, вследствие применения насыпных моделей пласта, мало соответствующих реальным условиям эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для изготовления модели пласта из керна, состоящее из последовательно установленных камеру формирования модели пласта и камеру подачи исходного кернового материала, которые сообщаются между собой и герметично связаны, причем камера формирования модели пласта выполнена в виде металлического патрубка с коаксиально установленной в нем эластичной манжетой для создания обжимающего давления на керновый материал, снабженного штуцером для подачи флюида в полость патрубка, установленным на его переднем торцевом фланце, а камера подачи исходного кернового материала выполнена в виде металлического патрубка с размещенным в нем поршнем, уплотненный шток которого закреплен на свободном торце упомянутого патрубка, при этом на заднем конце патрубка камеры формирования модели пласта, сочлененного с патрубком камеры подачи исходного кернового материала, установлено пружинное кольцо, также, на боковой стороне патрубка камеры формирования модели пласта установлен, по меньшей мере, один дополнительный штуцер для удаления избытка воздуха из зазора между эластичной манжетой и патрубком камеры формирования модели пласта (см. патент РФ №116894, МПК Е21С 39/00, опубл. 10.06.2012).
Недостатком известного устройства является невозможность контроля процесса фильтрации на участках модели и наблюдения распределения давления и температур по длине модели пласта из керна.
Задачей полезной модели является создание секционной модели пласта.
Техническим результатом является повышение точности моделирования и исследования процесса фильтрации пластовой системы.
Поставленная задача в секционной модели пласта, включающей камеру, манжету, входной фланец решается тем, что она состоит из равных по длине секций модели пласта, каждая из которых выполнена как внешняя полая цилиндрическая камера, выполненная с кольцевыми буртами на концах, по периметру которых выполнены сквозные отверстия, на входной и выходной секциях модели пласта установлены фланцы с центральными капиллярными каналами, в верхней части каждой секции модели пласта установлены штуцера с датчиками давления и температуры, соединенные общим датчиком давления и температуры, внутри каждой секции модели пласта расположена манжета с возможностью размещения в ней образца керна, выполненная по длине с зазором большим, чем внешняя полая цилиндрическая камера, с кольцевыми буртами на концах для соединения секций модели пласта между собой посредством вставки бурта манжеты во внутреннее отверстие втулки, выполненной с верхним отверстием для установки в него датчиков давления и температуры.
Полезная модель поясняется с помощью фиг., где представлена схема секционной модели пласта в сборе и одной отдельной секции модели пласта.
Секционная модель пласта в сборе включает в себя n-e количество секций 1 модели пласта равных по длине и идентичных по конструкции, количество соединяемых секций 1 модели пласта зависит от количества и длины исследуемого материала. Секция 1 модели пласта далее рассматривается как отдельная единица. Секция 1 модели пласта выполнена как внешняя полая цилиндрическая камера 2 с кольцевыми буртами 3 на концах которых расположены сквозные отверстия по периметру (на фиг. не показаны) для установки крепежных элементов 4 для стяжки всех n-х секций 1 модели пласта. На входной и выходной секциях 1 модели пласта устанавливают фланцы 5 с капиллярными каналами 6 для создания порового давления. Поровое давление создают двухплунжерным насосом высокого давления (на фиг. не показан). В верхней части каждой секции 1 модели пласта, в корпусе 7 внешней полой цилиндрической камеры 2 установлены штуцера 8 с датчиками давления и температуры 9, с помощью которых контролируют горное давление в n-х секциях 1 модели пласта, данные с которых поступают на общий датчик давления и температуры 10. Для создания горного давления во n-х секциях 1 модели пласта с помощью двухплунжерного насоса высокого давления 11 подают жидкость, давление и температура которой контролируют датчиками давления и температуры 9 в каждой секции 1 модели пласта и общим датчиком давления и температуры 10. Внутри каждой секции 1 модели пласта размещают манжету 12 из маслобензостойкой резины с кольцевыми буртами 13 на концах, выполненную по длине с зазором 14 большим, чем внешняя полая цилиндрическая камера 2 для соединения секций 1 модели пласта между собой посредством втулки 15 с внутренним отверстием 16, путем вставки бурта 13 манжеты 12 во внутреннее отверстие 16 втулки 15. В манжете 12 размещают образец керна 17. Втулка 15 с внутренним отверстием выполнена с верхним отверстием 18 для установки в него датчиков давления и температуры 19.
По периметру секции 1 модели пласта выполнены сквозные отверстия (на фиг. не показаны) под установку крепежных элементов 4 для стяжки секций 1 модели пласта. Секционная модель в сборе из n-х секций модели пласта готова к работе.
Работа секционной модели пласта осуществляется следующим образом.
В секции 1 модели пласта, выполненной как внешняя полая цилиндрическая камера 2 с кольцевыми буртами на концах 3 со сквозными отверстиями по периметру (на фиг. не показаны) для установки крепежных элементов 4, размещают манжету 12 из маслобензостойкой резины, после чего помещают в нее образец керна 17. Необходимо, чтобы образец керна 17 помещался в манжету 12 по длине, если это условие не выполняется, то добирают керн по длине специальными пластинами (на фиг. не показаны). Собирают n-e количество секций 1 модели пласта в зависимости от длины исследуемых образцов керна 17. Собирают необходимое количество n-х секций 1 модели пласта посредством вставки кольцевого бурта 13 манжеты 12 во внутреннее отверстие 16 втулки 15. Тем самым, обеспечивая единое герметичное соединение между n-ми секциями 1 модели пласта. На входной и выходной секциях 1 модели пласта герметично устанавливают фланцы 5 с капиллярными каналами 6. Для создания модели пласта в сборе из n-го количества секций 1 модели пласта производят стяжку крепежными элементами 4, расположенными в сквозных отверстиях (на фиг. не показаны) по периметру кольцевых буртов 3 внешней полой цилиндрической камеры 2.
Устанавливают модель пласта в сборе из n-го количества секций 1 модели пласта на основание для удобства работы (на фиг. не показано).
Для проведения дальнейших исследований в корпусе 7 внешней полой цилиндрической камеры 2 устанавливают штуцера 8 с датчиками давления и температуры 9, данные с которых фиксируют общим датчиком давления и температуры 10.
На входной и выходной секциях 1 модели пласта устанавливают фланцы 5 с центральными капиллярными каналами 6 для создания порового давления в секции 1 модели пласта, создаваемое двухплунжерным насосом высокого давления при начальном поровом давлении и температуре (на фиг. не показан).
min
Далее запускают двухплунжерный насос высокого давления 11, при минимальном значении давления P=5 МПа, производят гидрообжим n-го количества секций 1 модели пласта в сборе, подавая жидкость через штуцера 8, при этом давление и температуру контролируют датчиками давления и температуры 9 в каждой секции 1 модели пласта и общим датчиком давления и температуры 10.
min
Затем через капиллярные каналы 6 во входной секции 1 модели пласта создают поровое давление в n-х секциях 1 модели пласта двухплунжерным насосом высокого давления (на фиг. не показан). Поровое давление поддерживают на уровне по значению выше P на 5 МПа. После этого с помощью двухплунжерного насоса высокого давления 11 подают жидкость в n-e количество секций 1 модели пласта в сборе поступательно в каждый штуцер 8 с датчиками давления и температуры 9 для создания горного давления.
С помощью подобной установки датчиков давления и температуры 9 осуществляют возможность наблюдать изменение давления не только на входе и выходе секций 1 модели пласта, но и на каждом участке секции 1 модели пласта, что позволяет более детально исследовать процессы прохождения пластового флюида в пласте.
Дальнейшие исследования процессов в модели пласта проводят увеличивая одновременно давление поровое и горное, контролируя значения давления на входе секции 1 модели пласта, выходе секции 1 модели пласта и на каждом штуцере n-х секций 1 модели пласта. Подобные исследования позволяют наблюдать фронт распространения давления для наглядности исследований.