УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ НА ОБРАЗЦАХ КЕРНА С ЧАСТИЧНОЙ ВОДОНАСЫЩЕННОСТЬЮ

Полезная модель относится к измерительной технике, может быть использована для измерения газопроницаемости на образцах керна с частичной водонасыщенностью в компьютеризированных станциях геолого-технологических исследований скважин и в петрофизических лабораториях.
В соответствии с техническим заданием специалистам необходимо выполнить различные лабораторные исследований на образах керна, такие как: экстрагирование, отмыв образцов от соли, сушка образцов, измерение геометрических размеров, измерение проницаемости сухих образцов, насыщение образцов керна моделью пластовой воды, измерение пористости образцов, определение коэффициента сжимаемости, определение акустических свойств горных пород, исследование капиллярных характеристик, определение относительных фазовых проницаемостей на образцах керна, влияние фильтрата бурового раствора и т.д. Зачастую на одних и тех же образцах последовательно выполняются несколько видов исследований, где фактически предыдущий вид исследования является подготовкой к последующему опыту. Например, в лабораторию поступают насыщенные пластовой водой образцы, специалистам необходимо исследовать капиллярные характеристики и получить неснижаемую водонасыщенность в образцах керна. После чего на частично насыщенных образцах необходимо замерить эффективную газопроницаемость. Для определения относительных фазовых проницаемостей образцов керна и влияния фильтрата бурового раствора необходимо подготовить образцы керна, создав в них, при определенно заданном капиллярном давлении, неснижаемую водонасыщенность. При замере на типовых установках для измерения газопроницаемости, например, «Дарсиметр» фирмы ЭкогеосПром (Россия), «АР-608» фирмы Coretest Systems, INC (США), происходит изменение водонасыщенности образцов из-за высушивания, данное значение водонасыщенности получено при определенных значениях капиллярного давления, определенного при исследовании капиллярных свойств, и принудительное высушивание образцов керна вносит изменение в значение неснижаемой водонассыщенности (в зависимости от фильтрационного емкостных свойств образца) как в текущем исследовании, так и в последующих, где значение водонассыщенности образца является главным параметром при расчетах, проводимых в последующих лабораторных исследованиях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению относится установка для измерения газопроницаемости KА-210 фирмы Coretest Systems, INC (США), содержащая кернодержатель, редуктор регулировки давления гидрообжима, редуктор ограничения входного давления, регуляторы расходы газа, линию гидрообжима с последовательно установленными на ней распределителем давления и гидроусилителем, линию входного давления, содержащую регуляторы расхода газа и оснащенную преобразователем входного давления, преобразователь входного давления расположен перед регуляторами расхода газа, линию выходного давления с установленным на ней индикатором датчика давления, при этом линия гидрообжима и линия входного давления с одной стороны соединены с редуктором регулировки давления гидрообжима и редуктором ограничения входного давления соответственно, а с другой стороны каждая из этих линий, включая, линию выходного давления с кернодержателем, установка оснащена отсечным краном, который через редуктор регулировки давления гидрообжима соединен с линией гидрообжима, а через редуктор ограничения входного давления соединен с линией входного давления. Все датчики и гидравлическая часть управляются компьютером со специальным ПО. (Руководство пользователя, 2007 г).
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая точность измерения газопроницаемости, обусловленная тем, что измерения проводят исключительно на высушенных образцах керна горной породы, т.к. датчики расхода газа установлены на выходной линии из кернодержателя, что запрещает использовать устройство для исследования частично насыщенных образцов керна по причине использования в конструкции высокочувствительных элементов, легко подверженных окислению и коррозии при контакте с влагой, вышедшей из образца в процессе прохождения воздуха через образец.
Техническая проблема, стоящая при создании полезной модели, состоит в необходимости расширения арсенала уже имеющихся технических средств, относящихся к устройствам для измерения газопроницаемости на образцах керна.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении погрешности метода измерения газопроницаемости, вызванный несовершенством метода измерений в классических установках, использующих осушенный воздух и подвергающий образец керна с частичной водонасыщенностью принудительному высушиванию при измерении эффективной газопроницаемости.
Поставленная техническая проблема и технический результат достигаются тем, что устройство для измерения газопроницаемости на образцах керна с частичной водонасыщенностью, содержит кернодержатель, редуктор регулировки давления гидрообжима, редуктор ограничения входного давления, регуляторы расхода газа, линию гидрообжима с последовательно установленными на ней распределителем давления и гидроусилителем, линию входного давления, содержащую регуляторы расхода газа и оснащенную преобразователем входного давления, преобразователь входного давления расположен перед регуляторами расхода газа, линию выходного давления с установленным на ней индикатором датчика давления, при этом линия гидрообжима и линия входного давления с одной стороны соединены с редуктором регулировки давления гидрообжима и редуктором ограничения входного давления соответственно, а с другой стороны каждая из этих линий, включая, линию выходного давления с кернодержателем, установка оснащена отсечным краном, который через редуктор регулировки давления гидрообжима соединен с линий гидрообжима, через редуктор ограничения входного давления соединен с линией входного давления, отличающееся тем, что в линию входного давления дополнительно вмонтирована отсекаемая линия, содержащая увлажнитель газа с возможностью его отключения или подключения через трехходовой кран, соединенный через линию входного давления напрямую с кернодержателем, при этом регуляторы расходы газа расположены перед увлажнителем газа.
На фиг. 1 изображено заявляемое устройство для измерения газопроницаемости на образцах керна с частичной водонасыщенностью.
Устройство для измерения газопроницаемости на образцах керна с частичной водонасыщенностью, содержит кернодержатель 1, редуктор регулировки давления гидрообжима 2, редуктор ограничения входного давления 3, регуляторы расхода газа 4, линию гидрообжима 5, линию входного давления 6, линию выходного давления 7. На линии гидрообжима 5 последовательно установлены распределитель давления 8 и гидроусилитель 9. Линия входного давления 6 содержит регуляторы расхода газа 4 и оснащена преобразователем входного давления 10. Преобразователь входного давления 10 расположен перед регуляторами расхода газа 4. На Линии выходного давления 7 установлен индикатор датчика давления 11. Линия гидрообжима 5, и линия входного давления 6 с одной стороны соединены с редуктором регулировки давления гидрообжима 2 и редуктором ограничения входного давления 3 соответственно, а с другой стороны каждая из линий 5 и 6, включая, линию выходного давления 7 соединены с кернодержателем 1 при помощи фитингов «конус-гайка». Установка оснащена отсечным краном 12, который через редуктор регулировки давления гидрообжима 2 соединен с линией гидрообжима 5, через редуктор ограничения входного давления 3 соединен с линией входного давления 6. При этом в линию входного давления 6 дополнительно вмонтирована отсекаемая линия 13, содержащая увлажнитель газа 14. Увлажнитель газа 14 через линию входного давления соединен напрямую с кернодержателем 1. Регуляторы расходы газа 4 расположены перед увлажнителем газа 14. Отсекаемая линия 13 оснащена трехходовым краном 15, с помощью которого возможно отключение или подключение увлажнителя газа 14.Через преобразователь входного давления 10, регуляторы расхода газа 4 и индикатор датчика давления 11 установка подключена к миникомпьютеру 16. Все остальные соединения выполнены цанговыми фитингами. Линии гидрообжима 5, входного давления 6, выходного давления 7 и отсекаемая линия 13 представляют собой полиуретановые трубки, при чем часть линии гидрообжима 5 от гидроусилителя 9 до кернодержателя 1 выполнена из нержавеющей стали.
Устройство работает следующим образом.
В кернодержатель 1 загружают исследуемый образец. Установку подключают в магистраль открытием отсечного крана 12, на редукторе регулировки давления гидрообжима 2 задают давление гидрообжима кернодержателя 1 с образцом, с помощью распределителя давления 8 и гидроусилителя 9. На миникомпьютере 16 закрывают регуляторы расхода газа 4. Трехходовым краном 15 выбирают необходимую линию, в зависимости от технических заданий эксперимента, в случае исследований частично насыщенных образцов подключают дополнительно вмонтируемую отсекаемую линию 13 с увлажнителем газа 14. С помощью редуктора ограничения входного давления 3 открывают подачу воздуха по используемой линии в кернодержатель 1. На миникомпьютере 16 открывают регулятор расхода газа 4 с максимальным значением диапазона расхода (360 л/мин). Программа на миникомпьютере 16 автоматически перебирает имеющиеся регуляторы расхода газа 4 и подбирает наиболее подходящий из пяти регуляторов расхода газа 4, в зависимости от параметров расхода газа. Значение входного давления и расхода газа выводятся на экран миникомпьютера 16, значение выходного давления газа выводятся на индикатор датчика давления 11. Полученные результаты используются в расчетах, для получения косвенного значения газопроницаемости.
Пример осуществления измерения на заявляемой установке:
Исследуемый образец загружают в кернодержатель 1, открывают отсечной кран 12, с помощью распределителя давления 8 подают давление воздуха на гидроусилитель 9, который в свою очередь создает гидрообжим в кернодержателе. Открывают линию входного давления 6 с заданным давлением 50 кПа, выбирают режим работы используемой линии, в случае работы с частично насыщенным образцом керна используется отсекаемая линия 13 с установленным на ней увлажнителем газа 14, если образец керна сухой, то увлажнитель газа 14 отключают трехходовым краном 15, после чего на миникомпьютере 16 открывают клапан максимального регулятора расхода газа, автоматически подбирается регулятор в зависимости от параметров расхода газа: регулятор расхода газа с максимальной границей измеряемого диапазона до 0,36 л/ч используют при измерении образцов керна с проницаемостью до 1,4 мД; регулятор расхода газа с максимальной границей измеряемого диапазона до 3,6 л/ч используют при измерении образцов керна с проницаемостью до 14 мД; регулятор расхода газа с максимальной границей измеряемого диапазона до 36 л/ч используют при измерении образцов керна с проницаемостью до 140 мД; регулятор расхода газа с максимальной границей измеряемого диапазона до 360 л/ч используют при измерении образцов керна с проницаемостью до 1,4 Д; два регулятора расхода газа с максимальной границей измеряемого диапазона до 360 л/ч, работающие в параллельном режиме с суммарной максимальной границей измеряемого диапазона 720 л/ч, используют при измерении образцов керна с проницаемостью до 2,8 Д. После стабилизации значения расхода газа в таблицу заносят следующие значения: давление на входе в установку, давление на выходе из кернодержателя, значение расхода газа, условия выполнения измерений (температура окружающей среды, атмосферное давление), геометрические размеры образца керна.
Заявляемое устройство, в котором регуляторы расхода газа расположены перед дополнительно установленным увлажнителем газа с возможностью его отключения или подключения через трехходовой кран позволяет 100% исключить попадания влаги в датчики, уменьшить процесс высушивания частично насыщенных образцов керна, существенно снизить погрешность при измерении эффективной газопроницаемости на образцах керна с частичной водонасыщенностью.