УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
DEVICE FOR DETERMINATION OF PHASE PERMEABILITY

Изобретение относится к области исследования фазовых проницаемостей коллекторов нефти и газа и может быть использовано при решении большого числа геопромысловых задач.
Известно устройство (Иванов М.К., Калмыков Г.А., Белохин B.C. и др. Петрофизические методы исследования кернового материала. Учебное пособие в 2-х книгах. Кн. 2: Лабораторные методы петрофизических исследований кернового материала. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2008. - 113 с.), позволяющее определять фазовые проницаемости коллекторов нефти и газа. Недостатком описанного устройства является то, что рабочие среды забираются непосредственно насосами, в результате чего происходят коррозия и повышенный износ рабочих органов насосов (плунжера и цилиндра).
Известно также устройство (принимаемое за прототип) для определения фазовых проницаемостей в пластовых условиях (http://www.geologika.ru/pik-ofp.php), которое содержит плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец рабочих жидкостей (нефти и воды) при пластовом давлении, промежуточные емкости с рабочими жидкостями, кернодержатель, предназначенный для установки в нем в резиновой манжете исследуемого образца, контейнеры для забора рабочих жидкостей (нефти, воды и масла), регулятор противодавления, мерную колбу для измерения уровня жидкости на выходе из кернодержателя, термостат, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в исследуемом образце, дифференциальный манометр для измерения перепада давления на исследуемом образце. В указанном устройстве непосредственно в насосы забирается масло, с помощью которого осуществляется вытеснение рабочих жидкостей из промежуточных емкостей на вход кернодержателя.
Недостатком описанного устройства является то, что не контролируется положение границы раздела фаз (масла и воды, масла и нефти), что при многократных циклах прокачки может привести к попаданию рабочих жидкостей (нефть и вода) в насосы или масла на вход кернодержателя. Наибольшую опасность представляет попадание в полость насоса воды, представляющей собой солевой раствор различной концентрации, что приводит к коррозии и повышенному износу плунжера и цилиндра насоса.
Задачей предлагаемого технического решения является предотвращение попадания воды в полость насоса и масла на вход кернодержателя при исследовании фазовых проницаемостей.
Решение указанной задачи достигается тем, что согласно известному устройству для определения фазовых проницаемостей, включающему кернодержатель с установленным в нем в резиновой манжете исследуемым образцом, термостат, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в исследуемом образце, плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец соответственно нефти и воды при пластовом давлении, насос для создания горного давления, трубопроводы для подачи и отвода рабочих жидкостей, промежуточные емкости с рабочими жидкостями, контейнеры с рабочими жидкостями, регулятор противодавления, мерную колбу для измерения объема жидкости на выходе из кернодержателя, датчики давления, дифференциальный манометр для измерения перепада давления на исследуемом образце, в предлагаемом устройстве промежуточная емкость с водой снабжена разделителем сред, выполненным в виде магнита, запрессованного в полимерной шайбе, причем соотношение масс магнита и полимера подбирается так, чтобы общая плотность разделителя была меньше плотности воды и больше плотности используемого масла, и двумя бесконтактными магнитными датчиками, установленными в верхней и нижней частях промежуточной емкости.
На чертеже представлена схема устройства для определения фазовых проницаемостей.
Устройство включает кернодержатель 1 с установленным в нем в резиновой манжете исследуемым образцом, термостат 2, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в исследуемом образце, плунжерные насосы 3 и 4, обеспечивающие подачу в образец соответственно нефти и воды при пластовом давлении, промежуточные емкости с рабочими жидкостями 5 и 6, насос для создания горного давления 7, трубопроводы для подачи 8 и отвода 9 рабочих жидкостей, контейнеры с рабочими жидкостями 10, регулятор противодавления 11, мерную колбу для измерения объема жидкости на выходе из кернодержателя 12, датчики давления 13, дифференциальный манометр 14 для измерения перепада давления на исследуемом образце, а также разделитель сред 15, установленный в промежуточной емкости с водой 5, два бесконтактных магнитных датчика 16, установленных в верхней и нижней частях промежуточной емкости 5, и сигнализатор 17 предельных уровней.
Устройство работает следующим образом.
Плунжерные насосы высокого давления 3 и 4 заполняются маслом, а промежуточные емкости 5 и 6 - рабочими жидкостями (водой и нефтью). Рабочая жидкость (вода, нефть или их смеси в разных соотношениях) плунжерными насосами высокого давления 3 и 4 подается на вход кернодержателя 1. При этом рабочие жидкости вытесняются из промежуточных емкостей 5 и 6 с помощью масла, нагнетаемого плунжерными насосами 3 и 4. Масло и вода в промежуточной емкости 5 разделены разделителем сред 15, выполненным в виде магнита, запрессованного в полимерной шайбе. Когда разделитель сред 15 достигает крайнее нижнее положение, бесконтактный магнитный датчик 16 вырабатывает звуковой или иной сигнал и подает его на сигнализатор 17, после чего плунжерный насос 3 останавливают и переходят к фазе заполнения промежуточной емкости 5 водой, т.е. плунжерный насос 3 включают на всасывание. Когда разделитель сред 15 достигает крайнее верхнее положение, бесконтактный магнитный датчик 16 также вырабатывает звуковой или иной сигнал и подает его на сигнализатор 17, после чего плунжерный насос 3 останавливают и переходят к фазе вытеснения воды маслом с помощью плунжерного насоса 3 из промежуточной емкости 5 на вход кернодержателя 1.
Каждый режим прокачки продолжается до наступления установившейся стационарной фильтрации, что фиксируется по показаниям дифференциального манометра 14 и замерам электрического сопротивления на исследуемом образце, после чего начинается новый опыт при другом соотношении нефти и воды в потоке. Число режимов должно быть не менее 5 (ОСТ 39-235-89). Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации (Добрынин В.М., Ковалев А.Г., Кузнецов A.M. и др. Фазовые проницаемости коллекторов нефти и газа. - М.: ВНИИОЭНГ, 1982, - обз. инф. Сер. «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений» - 56 с.).
По измеренным соотношениям перепада давления для фиксированных соотношений нефти и воды рассчитываются фазовые проницаемости по уравнению Дарси:
где i - режим (расход по нефти и воде);
j - фаза (вода, нефть);
Q - расход флюида, мл/с;
µ - вязкость флюида, мПа·с;
L - длина образца, м;
ΔP - разность давлений на образце (дифференциальное давление), кПа;
2
F - площадь поперечного сечения образца, м.
Использование предложенного устройства позволит избежать попадания воды в плунжерный насос и тем самым предотвратить его коррозию и износ, а также попадания масла, применяемого при вытеснении воды из промежуточной емкости на вход кернодержателя, и тем самым избежать связанных с этим погрешностей измерений.