Модель пласта

Полезная модель относится к области горного дела, добыче полезных ископаемых, в частности к устройствам для исследования физических свойств образцов керна горных пород в лабораторных условиях.
Из области техники известно устройство для проведения исследований фильтрационных процессов в породе пласта при глушении скважин [патент РФ №132200, G01N 15/08, опубл. 10.09.2013 бюл. №25], содержащее блок исследуемого материала, зажатый в корпусе посредством верхнего и нижнего уплотнительных элементов, в которых выполнены соответственно верхний и нижний каналы для прохождения рабочего агента, при этом устройство содержит вертикальный сетчатый цилиндр, установленный внутри блока исследуемого материала по всей его высоте, исследуемый материал состоит из гранул разного размера, причем гранулы меньшего размера расположены снаружи сетчатого цилиндра, а гранулы большего размера расположены внутри сетчатого цилиндра, кроме того, верхний уплотнительный элемент имеет полость, выполненную с возможностью размещения в ней всего объема рабочего агента, необходимого для исследований, при этом верхний канал для прохождения рабочего агента, полость верхнего уплотнительного элемента, блок исследуемого материала и нижний канал для прохождения рабочего агента последовательно сообщены по ходу рабочего агента и, кроме того, в нижней части полости выполнено отверстие для слива рабочего агента.
Из области техники известен кернодержатель [патент РФ №2685466, G01N 15/08, Е21В 25/00, опубл. 18.04.2019 бюл. №11], содержащий вертикально установленную металлическую трубу с помещенным в ней образцом керна, верхний и нижний плунжеры, расположенные по торцам трубы с механизмами уплотнения и поджатая к образцу керна, при этом в верхнем плунжере выполнен сквозной осевой канал для подачи газообразного рабочего агента, а в нижнем плунжере выполнен сквозной осевой канал для подвода или отвода жидкого или газообразного рабочего агента, кроме того, верхняя часть трубы снабжена по крайней мере тремя нагнетательными штуцерами для подачи экранирующей жидкости, горизонтальные оси которых лежат в плоскости, параллельной торцам трубы, а углы между осями соседних нагнетательных штуцеров равны между собой, средняя часть трубы снабжена по крайней мере тремя штуцерами для отбора экранирующей жидкости или рабочего агента, горизонтальные оси которых лежат в плоскости, параллельной торцам трубы, а углы между осями соседних штуцеров для отбора экранирующей жидкости или рабочего агента равны между собой, нижняя часть трубы снабжена одним дополнительным горизонтальным штуцером, предназначенным для отвода или подвода жидкого или газообразного рабочего агента, при этом на всех линиях подачи и отвода как рабочего агента, так и экранирующей жидкости установлены запорные вентили.
Из области техники известно устройство для определения характеристик образцов горных пород [патент РФ №2421706, G01N 15/08, опубл. 20.06.2011 бюл. №17], содержащее кернодержатель для размещения образца горной породы, систему подачи исследуемых жидкостей, состоящую из двух изолированных емкостей, и выполненный в виде цилиндра смеситель, установленный перед кернодержателем и сообщающийся с емкостями каналами для подачи исследуемых жидкостей, отличающееся тем, что по длине смесителя выполнена по меньшей мере одна последовательность из четырех несквозных прорезей, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, каждая прорезь выполнена в форме усеченного круга, и площадь каждой прорези составляет от 0,7 до 0,9 от площади поперечного сечения смесителя, причем вторая прорезь выполнена с поворотом на 180° градусов относительно первой прорези, третья прорезь выполнена с поворотом в том же направлении на 90° относительно второй прорези, четвертая прорезь выполнена с поворотом на 180° относительно третьей, и в каждой прорези размещена металлическая пластина, геометрическая форма которой повторяет форму прорези. В качестве материала смесителя используют высокопроницаемую спеченную керамику. Также перед входом в смеситель на каждом канале для подачи исследуемых жидкостей установлен расходомер.
Основным недостатком известных технических решений, рассмотренных ранее, является отсутствие возможности моделирования процессов физико-химического, химического воздействия на пласт, в частности сонохимической обработки, осуществляемой с целью восстановления фильтрационно-емкостных свойств пласта.
Наиболее близкой по конструкции является секционная модель пласта [патент РФ №160842, G09B 23/40, Е21С 39/00 опубл. 10.04.2016, бюл. №10], включающая камеру, манжету, входной фланец, техническое решение 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 размещены 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.
Основным недостатком известной секционной модели пласта является отсутствие возможности моделирования процессов физико-химического, химического воздействия на пласт, в частности сонохимической обработки, осуществляемой с целью восстановления фильтрационно-емкостных свойств пласта.
Задачей полезной модели является создание модели пласта, устраняющей недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.
Поставленная задача и технический результат в модели пласта, включающей цилиндрический корпус, манжету, краны высокого давления, датчики перепада давления, датчик горного давления, решается тем, что модель пласта оснащена специальной головкой, содержащей акустический излучатель и увеличенный канал для жидкостей, головкой, содержащей акустический приемник.
Модель пласта поясняется с помощью графических материалов, где на фиг. 1 показана общая схема модели пласта, на фиг. 2 показана схема специальной головки.
Модель пласта состоит из специальной головки 1, изготовленной единой деталью с акустическим излучателем (на фиг. не показан), с установленными в нее вентилями высокого давления 2 и 15. Специальная головка 1 имеет увеличенный канал 17 для жидкостей и фрезеровку 18, для большего контакта рабочей жидкости 16 с керновым материалом 11, смонтированным в манжету 12. Своим торцом специальная головка 1 упирается в корпус 13, где герметизирует свободный конец манжеты 12, выполненной из фторкаучука, единой длины без дополнительных стыков и керновый материал 11. На корпусе 13 размещен вентиль 5 для закачки воды. С обратной стороны конструкция уплотняется головкой 8, с установленными в нее приемником акустических волн (на фиг. не показан) и вентилями высокого давления 7 и 9. Конструкция стягивается шпильками 14 через кольца 10. На модели пласта имеются датчики давления 3, 4, 6. В головках 1, 8 имеются проточки под монтаж дополнительного оборудования (на фиг. не показано).
Заявленная модель пласта работает следующим образом. Буровой раствор по трубкам высокого давления (на фиг. не показаны) поступает до вентиля 15. При закрытом положении вентиля 15 производится опрессовка линии высокого давления (на фиг. не показана) на давление, превышающее рабочее, в 1,5 раза. По достижению герметичности вентиль 15 открывается и буровой раствор попадает в специальную головку 1, о чем сигнализирует датчик давления 3. Параллельно с этим создается горное давление в пространстве между манжетой 12 и корпусом 13. Закачивается вода через вентиль 5 до необходимого давления. Контроль осуществляется датчиком давления 4. Прокачиваясь, рабочая жидкость проходит через керновый материал 11 в головку 8 и выходит через вентиль 9. Акустическое воздействие на керновый материал 11, производится акустическим излучателем (на фиг. не показан) размещенным в специальной головке 1, контроль излучаемых акустических волн осуществляется приемником (на фиг. не показан), размещенным в головке 8.
Для реализации заявленной полезной модели разработана необходимая техническая документация, моделирование работы модели пласта производилось пошаговым вычерчиванием процессов определения проницаемости модели пласта. На основании проведенных исследований мы можем утверждать, что заявленная полезная модель может быть реализована на конкретных производственных объектах.
Применение в конструкции модели пласта специальной головки, содержащей акустический излучатель и увеличенный канал для жидкостей, а также головки, включающей приемник акустических волн, позволяет выполнять моделирование процессов физико-химического, химического воздействия на пласт, в частности сонохимической обработки пласта.