УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСКЛИНИВАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА
DEVICE FOR ANALYSIS OF PHYSICAL PROPERTIES OF PROPPING MATERIALS FOR HYDRAULIC FRACTURING

Изобретение относится к области интенсификации добычи нефти, газа, конденсата, в частности к устройствам для изучения физических свойств расклинивающих материалов в условиях, моделирующих термобарические условия залегания продуктивного пласта, и может быть использовано для изучения проницаемости трещин гидроразрыва пласта при закреплении их расклинивающим материалом.
Известно устройство для измерения проницаемости расклинивающих материалов, представленное пластинами из органического стекла, где сжимается расклинивающий материал, через который при атмосферных условиях фильтруется вода с постоянным расходом (Кривоносов И.В., Горохов Н.С. Закрепление трещин гидроразрыва песком с сохранением их высокой проницаемости. НТС. Нефтяное дело. 1962. №9 с.26-27).
Данное устройство не позволяет получить достоверные данные о проницаемости расклинивающего материала.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для исследования процессов фильтрации и проникновения фильтратов в породы, позволяющее проводить опыты на образцах керна при высоком давлении вытеснения. (Л.И.Орлов, А.В.Ручкин, Н.М.Свихнушин. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа. - М.: Недра. - 1976. - 86 с.) Основными частями устройства являются гидравлическая система для передачи давления на фильтруемую жидкость и создание давления гидрообжима образца, включающая пресс, буферную емкость, разделительную емкость, фильтр, подводящие трубки, кернодержатель для образца керна, загерметизированного в эпоксидную смолу с измерительными электродами, головками, хлорвиниловыми трубками, измерительная система - бюретка.
Недостатком устройства является герметизация образцов и покрытие их боковых поверхностей изолирующим материалом - эпоксидной смолой ЭД-6, которая под влиянием высоких пластовых температур и давлений теряет свою герметичность, что делает невозможным проведение экспериментальных работ.
Задача, поставленная при создании изобретения, - разработка устройства для изучения физических свойств расклинивающих материалов в условиях, моделирующих термобарические условия пласта, которое способно обеспечить измерение проницаемости расклинивающего материала с низкой погрешностью.
Технический результат - повышение точности изучения физических свойств расклинивающих материалов при нахождении их в трещине гидравлического разрыва пласта (ГРП).
Технический результат достигается тем, что в устройстве для изучения физических свойств расклинивающих материалов для гидравлического разрыва пласта, содержащем кернодержатель с корпусом для размещения в нем расклинивающего материала, гидравлический пресс для создания давления в системе гидрообжима в кернодержателе и передачи давления на углеводородную жидкость через буферную емкость, измерительную емкость для измерения объема жидкости, профильтрованной через расклинивающий материал, емкость для перекачки масла, систему фильтрации, особенностью является то, что расклинивающий материал расположен в кернодержателе в направляющей втулке, вставленной в резиновую манжету и перфорированную металлическую рубашку, при этом указанная резиновая манжета прижата к корпусу кернодержателя посредством уплотняющих конусов, с торцов направляющей втулки установлены сетчатые металлические фильтры и поджимные поршни, один из которых связан с системой гидрообжима, обеспечивающей торцевой гидрообжим, а другой выполнен неподвижным, пространство между металлической рубашкой и корпусом кернодержателя связано с системой гидрообжима, обеспечивающей боковой гидрообжим.
Таким образом, заявляемое сочетание конструктивных элементов кернодержателя обеспечивает герметизацию расклинивающего материала и позволяет качественно проводить измерения проницаемости расклинивающего материала, в условиях, моделирующих термобарические условия естественного залегания.
Особенности и преимущества настоящего изобретения поясняют чертежи, где на фиг.1 представлена схема устройства для изучения физических свойств расклинивающих материалов для гидравлического разрыва пласта, на фиг.2 - разрез кернодержателя с размещенной в нем пробой расклинивающего материала.
На фиг.1 представлена схема устройства для измерения физических свойств расклинивающих материалов, включающая кернодержатель 1, для размещения в нем расклинивающего материала 24, систему гидрообжима, куда входит гидравлический пресс 2 для создания торцевого и бокового гидрообжима в кернодержателе 1, систему фильтрации для передачи давления от гидравлического пресса 2 через буферную емкость 3 на углеводородную жидкость, измерительную емкость 4, емкость для масла 5, вентили 6, 7 для обеспечения фильтрации углеводородной жидкости, вентиль 8 для перекачки масла, вентили 9, 10 для передачи давления в систему торцевого и бокового гидрообжима, вентиль 11 для перекачки углеводородной жидкости в измерительную емкость 4, манометр 12 для замера давления при фильтрации углеводородной жидкости, манометр 13 для замера давления бокового и торцевого гидрообжима, манометр 14 для замера давления на выходе кернодержателя 1.
На фиг.2 представлен кернодержатель: корпус кернодержателя 1, в котором установлена направляющая втулка 15, вставленная в резиновую манжету 16, размещенную в перфорированной металлической рубашке 33. Резиновая манжета прижата к корпусу кернодержателя 1 посредством уплотняющих конусов 17, 18. В резиновую манжету 16 вставлены головки кернодержателя 19, 20. Накидные гайки 21, 22 обеспечивают герметизацию резиновой манжеты 16 путем прижатия ее к перфорированной металлической рубашке 33 и корпусу кернодержателя 1. Торцевой гидрообжим состоит из цилиндра 23 и поршня, который является частью головки кернодержателя 20 и обеспечивает ее подвижность при сжатии расклинивающего материала 24 в направляющей втулке 15. Через сетчатые металлические фильтры 25, 26, установленные с торцов направляющей втулки 15, предотвращается вынос расклинивающего материала 24 в систему фильтрации устройства. Поджимные металлические поршни 27, 28 установлены с торцов в направляющей втулке 15. Штуцер 29 предназначен для подачи масла от гидравлического пресса 2 в цилиндр 23 торцевого гидрообжима для создания давления сжатия расклинивающего материала 24 в направляющей втулке 15. Штуцер 30 обеспечивает передачу давления бокового гидрообжима от гидравлического пресса 2 для герметизации системы фильтрации внутри корпуса кернодержателя 1. Штуцера 31, 32 предназначены для подключения кернодержателя 1 к системе фильтрации устройства.
Устройство работает следующим образом. Кернодержатель размещают в воздушном термостате, способном поддерживать температуру до 115°С.
В положении, когда расклинивающий материал 24 расположен внутри направляющей втулки 15, установленной в резиновой манжете 16 и перфорированной металлической рубашке 33, его сжимают давлением торцевого гидрообжима. Давление на расклинивающий материал 24 внутри направляющей втулки 15 передается из цилиндра 23 и поршня, который является частью головки 20 кернодержателя 1, через сетчатые металлические фильтры 25, 26, поджимные металлические поршни 27, 28. Головка 20 кернодержателя 1 остается при этом неподвижной. Давление сжатия расклинивающего материала 24 внутри направляющей втулки 15 поднимается до уровня эффективного горного. Для герметизации системы фильтрации корпуса кернодержателя 1, включающую направляющую втулку 15, головки кернодержателя 19, 20, через штуцер 30 и вентили 9, 10 передают давление бокового гидрообжима от гидравлического пресса 2, уровень которого контролируют манометром 13 (фиг.2). Расклинивающий материал 24 заполняют углеводородной жидкостью через вентили 6, 7 из буферной емкости 3. При этом давление от гидравлического пресса 2 передается через буферную жидкость 3 на углеводородную жидкость.
Осуществляют непрерывную фильтрацию углеводородной жидкости с помощью гидравлического пресса 2 через вентили 6, 7 и буферную емкость 3, которая поступает в кернодержатель 1 и расклинивающий материал 24 и через вентиль 11 собирается в измерительной емкости 4. Давление фильтрации на входе кернодержателя 1 измеряют манометром 12, а на выходе из кернодержателя 1 манометром 14. При этом измерения расхода и давления производят непрерывно при различных перепадах давления.
Использование устройства для изучения физических свойств расклинивающих материалов для ГРП обеспечивает возможность моделирования термобарических условий пласта: эффективного горного давления, пластовой температуры, повышает точность измерения проницаемости расклинивающего материала при нахождении его в трещине ГРП.