УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ НА ПОЛНОРАЗМЕРНЫХ ОБРАЗЦАХ КЕРНА

Настоящая полезная модель относится к лабораторному оборудованию, которое может быть использовано для экспрессного определения направления максимальной горизонтальной фильтрации на полноразмерных образцах керна.
Внедрение современных эффективных методов интенсификации добычи и разработки месторождения в целом требуют использования достоверного математического описания физических и химических процессов в пласте с привлечением результатов качественного лабораторного определения фильтрационно-емкостных свойств коллекторов горных пород. Одной из основных проблем изучения ФЕС является определение анизотропных характеристик пористых сред.
В [Recommended Practice for Core Analysis. API. RP 40. Second Edition / American Petroleum Institute, 1998, p. 236.] представлена методика определения коэффициентов вертикальной и горизонтальной газопроницаемости полноразмерного образца керна в кернодержателе Хасслера (Hassler-Type Core Holder) без нарушения целостности образца.
Для анализа анизотропии газопроницаемости в плоскости напластования выделяют два значения горизонтальной проницаемости, которые соответствуют двум направлениям: одно по направлению максимальной проницаемости, другое - под углом 90° от максимального.
Направление максимальной проницаемости предполагается определять визуально как направление основного растрескивания. Однако, если выбор направления сделан ошибочно, то измеренное в данном направлении значение горизонтальной проницаемости в исследуемом образце будет не соответствовать реальному значению максимальной фильтрации. В результате этого возникает ошибка при расчете анизотропии, а в случае равенства полученных значений по результатам двух замеров можно сделать ошибочный вывод о том, что горизонтальная проницаемость является изотропной величиной.
В [Патент РФ №2542998, кл. E21B 49/00, 2015] для определения величины и направления, соответствующих максимальной горизонтальной проницаемости, предлагается выполнить многочисленные замеры с фиксированным шагом поворота образца керна в кернодержателе Хасслера. Достоверность определения искомых величин увеличивается с уменьшением шага угла измерений горизонтальной проницаемости. Данный подход приводит к существенному увеличению трудоемкости эксперимента.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является изобретение [Патент РФ №2492447, кл. G01N 15/08, 2013], где для определения положения главных осей тензора проницаемости на керне терригенных коллекторов предлагают использовать тонкие пластины керна толщиной 3-5 мм. На центр специально изготовленных пластин дозированно подают дистиллированную воду. Наличие анизотропии и направление главных осей анизотропии проницаемости определяют по форме образующегося на пластине мокрого пятна. Недостатком данного технического решения являются то, что для его осуществления необходимо выполнить исследования на специально изготовленных из полноразмерного керна пластин толщиной 3-5 мм, что усложняет процесс экспресс анализа и приводит к необоснованному нарушению целостности кернового материала.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке устройства для экспрессного и наглядного определения направления максимальной горизонтальной фильтрации полноразмерного образца керна без нарушения его целостности на этапе пробоподготовки образцов к проведению исследований анизотропии проницаемости.
Данная задача достигается применением устройства для определения направления максимальной горизонтальной фильтрации на полноразмерных образцах керна, в котором можно закрепить высушенный полноразмерный образец керна и без нарушения его целостности определить направление максимальной скорости капиллярной пропитки при насыщении торцевой поверхности в радиальном направлении рабочей жидкостью, состоящего из верхнего основания, выполненного из нержавеющей стали, имеющего верхнюю канавку для сбора рабочей жидкости, поступающей через четыре входных штуцера с запорными кранами, и нижней канавки, в которую устанавливается поролоновое кольцо, центральной части, представлявшую собой половину полого цилиндра, выполненной из нержавеющей стали, нижнего основания цилиндрической формы, выполненного из нержавеющей стали, упора, приваренного к стенкам нижнего основания, гайки, установленной неподвижно в середине упора, силового винта с пятой для прижима образца. Верхняя и нижняя канавки верхнего основания соединены вертикальными отверстиями. Внутренний диаметр центральной части и нижнего основания должен быть равен диаметру полноразмерного образца керна. Высота центральной части должна превышать высоту полноразмерного образца керна не менее чем на 15%.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение арсенала технических средств, применяемых для определения направления измерения компонент горизонтальной проницаемости на полноразмерных образцах керна.
Устройство для определения направления максимальной горизонтальной фильтрации на полноразмерных образцах керна представлено на фиг. 1-4.
Устройство состоит из верхнего основания 1, центральной части 2 и нижнего основания 3, которые выполнены из нержавеющей стали.
Верхнее основание 1 представляет собой полый толстостенный цилиндр.
Верхнее основание 1 имеет верхнюю канавку 4 для сбора рабочей жидкости (дистиллированная вода, пластовая вода или ее модель), поступающей через входные штуцеры 5 с запорными кранами.
Верхнее основание 1 имеет нижнюю канавку 6, в которую устанавливается поролоновое кольцо 7.
Поролоновое кольцо 7 обеспечивает возможность равномерного поступления рабочей жидкости в процессе насыщения торцевой поверхности сухого полноразмерного образца керна 8.
Верхняя канавка 4 и нижняя канавка 6 верхнего основания 1 соединены вертикальными отверстиями 9.
Центральная часть 2 представляет собой половину полого цилиндра. Внутренний диаметр центральной части 2 должен быть равен диаметру полноразмерного образца керна 8, что обеспечивает симметричность расположения образца при насыщении рабочей жидкостью. При этом высота центральной части 2 должна превышать высоту полноразмерного образца керна 8 не менее чем на 15%, что обеспечивает удобство процесса загрузки и разгрузки образцов в установку при проведения исследований.
В нижнем основании 3 размещен прижимной механизм. Упор 10 приварен к стенкам нижнего основания. Гайка 11 установлена неподвижно в середине упора 10. Силовой винт 12 имеет рукоятку 13. На торце цилиндрической части силового винта 12 с помощью крепежного винта 14 закреплена пята 15 для прижима образца.
Преимущество устройства заключается в возможности его использования для экспрессного определения направления максимальной горизонтальной фильтрации на полноразмерном образце керна без нарушения его целостности на этапе пробоподготовки образцов к проведению исследований анизотропии проницаемости, а конструктивная особенность устройства позволяет обеспечить удобство процедуры загрузки-разгрузки образцов и создать оптимальные условия для проведения лабораторных исследований динамики процесса насыщения торцевой поверхности предварительно высушенных полноразмерных образцов рабочей жидкостью.