ГАЗОНЕПРОНИЦАЕМАЯ МАНЖЕТА ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ОБРАЗЦОВ КЕРНА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для герметизации образцов керна, помещенных в кернодержатель, в ходе экспериментов по вытеснению нефти газовыми и водогазовыми методами.
Существующие конструкции кернодержателей для имитации горного давления обеспечивают надежный обжим образцов керна или составных керновых колонок при помощи резиновых манжет, плотно прилегающих к боковой поверхности образцов. Обжим торцевых поверхностей образцов осуществляется давлением гидрообжима, прижимающим манжету к боковой поверхности образца, либо механическими способами - путем зажатия образца (или образцов) между фланцами или оголовниками, стянутыми шпильками либо винтами. Манжеты изготавливаются из резины, стойкой к длительному воздействию температуры и компонентов нефти [авторское свидетельство №1247723, опубл. 30.07.1986; авторское свидетельство №1656410, опубл. 15.06.1991; полезная модель №11664, опубл. 20.12.2011. ОСТ 39-235-89 «Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной фильтрации». ОСТ 39-195-86 «Нефть. Метод определения коэффициента вытеснения нефти водой в лабораторных условиях»].
Описанная конструкция кернодержателя и манжеты может успешно использоваться в тех случаях, когда флюиды, насыщающие образец керна либо закачиваемые в него, не содержат газовую фазу. Однако в случае исследования вытеснения нефти газовыми или водогазовыми методами применяются исключительно рекомбинированные пробы нефти, получаемые путем растворения в дегазированной нефти углеводородных газов при давлении насыщения и пластовой температуре. В этом случае использование резиновых манжет может привести к существенным искажениям результатов экспериментов за счет взаимодействия газов, растворенных в нефти и закачиваемых в образец керна, с материалом манжеты. Происходит диффузия углеводородных газов из рекомбинированной пробы нефти в манжету, при этом снижается газосодержание рекомбинированной нефти. Изменяются ее вязкость и объемный коэффициент, что приводит к искажению результатов эксперимента. Кроме того, возможен переход газа через манжету в жидкость гидрообжима образцов керна, что приведет к дальнейшей бесконтрольной потере газа из рекомбинированной нефти и еще более заметному изменению ее свойств.
Поставлена задача: исключить либо свести к минимуму проникновение газа, который содержится в рекомбинированной нефти или закачивается в образец керна, в материал манжеты и жидкость гидрообжима.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем:
1. Для герметизации образцов керна используется манжета, имеющая минимальный собственный объем (минимально возможную толщину стенки), обеспечивающая надежную герметизацию образцов керна. Таким образом, даже в случае проникновения газа в манжету объем его потерь окажется минимальным.
2. Манжета дополняется герметичным металлическим экраном, практически непроницаемым для углеводородных газов. Для обеспечения передачи давления обжима на манжету и образцы керна металл, из которого изготовлен экран, должен быть мягким. После установки на манжету экран герметизируется путем запаивания, сварки краев, покрытия изолирующими составами или другими аналогичными способами.
3. При обеспечении плотного прилегания металлического экрана к поверхности образцов керна, отсутствия перетоков между образцами и экраном и соосности образцов при формировании составной колонки экран может использоваться без манжеты и фактически представлять собой металлическую манжету.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где:
на Фигуре показана схема кернодержателя с газонепроницаемой манжетой, согласно которой: 1 - один или несколько образцов керна; 2 - герметизирующая манжета минимального объема; 3 - экран из мягкого металла; 4 - жидкость гидрообжима; 5 - выходной подпятник кернодержателя; 6 - входная крышка кернодержателя; 7 - линия закачки флюидов в образец керна; 8 - линия отвода выходящей из образца керна продукции; 9 - линия к насосу высокого давления для создания гидрообжима.
Манжета используется следующим образом. Один или несколько образцов керна 1 установлены в манжету 2, закрытую снаружи газонепроницаемым экраном 3 из мягкого металла. Всестороннее давление гидрообжима создается жидкостью 4 по линии 9 от насоса высокого давления (на рисунке не показан). Торцевые поверхности образцов керна зажимаются со стороны входа крышкой 6 с каналом 7 для закачки в него тех или иных флюидов, выходящая продукция отводится по линии 8 в подвижной крышке 5, служащей для имитации горного давления на образец в направлении, параллельном его оси.
Предлагаемая полезная модель может быть использована для повышения точности фильтрационных экспериментов по определению эффективности вытеснения нефти газовыми и водогазовыми методами на керновых моделях пласта, а также любыми фильтрационными экспериментами, в которых используются рекомбинированные пробы нефти.
Технический результат - минимизация, либо полное исключение потерь углеводородных газов за счет диффузии в материал манжеты, а также перехода через нее в жидкость гидрообжима, обеспечение неизменности свойств рекомбинированной нефти (газосодержание, вязкость, плотность) в течение всего эксперимента и, как следствие, более точное определение значения коэффициента вытеснения нефти и его прироста за счет применения газовых и водогазовых технологий.
3
3
Данная конструкция прошла испытания в лабораторных условиях и показала отсутствие утечек газа через манжету с металлическим экраном, в качестве примера мягкого металла был выбран свинец. После фильтрации рекомбинированной нефти через кернодержатель с обычной резиновой манжетой и последующего анализа состояния жидкости гидрообжима оказалось, что в 1 см жидкости гидрообжима содержалось до 1,5 см углеводородного газа, перешедшего в нее из нефти. В случае использования манжеты со свинцовым экраном углеводородный газ в жидкости гидрообжима отсутствовал. Внутрипоровое давление в ходе прокачки нефти составляло 24-25 МПа, давление обжима достигало 27 МПа. Температура равнялась 38°С. На основании приведенных результатов двух сравнительных замеров сделан вывод об эффективности конструкции.