СПОСОБ ОТБОРА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ПЕТРОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИЗ ПОЛНОРАЗМЕРНОГО СЛАБОСЦЕМЕНТИРОВАННОГО КЕРНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF SAMPLE SELECTION FOR PETROPHYSICAL INVESTIGATIONS FROM FULL-BODY LOOSELY CEMENTED CORE SAMPLE AND DEVICE THEREFOR

Настоящее изобретение относится к способам отбора образцов из полноразмерного слабосцементированного керна с целью определения петрофизических характеристик (открытой пористости, абсолютной проницаемости, водонасыщенности и т.п.) кернового материала.
В [Патент РФ №2184363, кл. G01N 15/08, 2002] представлен метод изготовления образцов слабосцементированного керна по принципу "насыпной" модели из отдельных кусочков керна, сохранивших свою структуру. Отдельные кусочки керна помещают в цилиндрический контейнер, заполняют свободное пространство разрушенной частью породы этого же керна, сжимают осевой нагрузкой до стабилизации эффективного давления, вычисляют длину сформировавшегося внутри цилиндрического контейнера образца и проводят комплекс петрофизических исследований. Недостатком данного технического решения являются то, что при использование "насыпной" модели не обеспечивается сохранность структуры всего объема исследуемого образца, что может существенно повлиять на достоверность определения фильтрационно-емкостные параметры образцов.
В [Патент РФ №139 367, кл. B28D 1/14, 2014] представлен способ изготовления образцов слабосцементированных и глинистых горных пород. Предлагается выпиливать образцы на "сухую", т.е. исключить водяное охлаждение коронки. При этом рекомендуется использовать специальное устройство для всасывания посредством потока воздуха образующихся при выпиливании образцов пыли и других мелких частиц. Недостатком данного технического решения являются то, что данный способ не обеспечивает целостность выбуренного хрупкого слабосцементированного образца уже на этапе излечения их коронки для последующего торцевания, кроме этого данный способ приводит к сильному нагреву образцов при изготовлении, быстрому износу коронок и их заклиниванию при вибрировании образцов.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в описании способа отбора и устройства, применяемого для отбора слабосцементированных образцов керна правильной цилиндрической формы, с сохранением их первоначальной структуры и отвечающим требованиям, предъявляемым к образцам, отобранным для изучения петрофизических характеристик горных пород.
Данная задача достигается применением способа отбора образцов для петрофизических исследований путем движения в вертикальном направлении в слабосцементированном полноразмерном керне полой цилиндрической коронки с помещенной внутри тонкостенной цилиндрической манжетой. Устройства для отбора образцов из слабосцементированного полноразмерного керна, включающего в себя крепление для тубы с полноразмерным слабосцементированным керном, полой цилиндрической коронки с камерой для размещения тонкостенной цилиндрической манжеты, тонкостенной манжеты для образца керна, системы крепления и регулирования расположения цилиндрической коронки по высоте относительно полноразмерного керна. Манжета служит внешней предохранительной оболочкой образца, позволяющая обеспечить его целостность в процессе изготовления и проведения петрофизических исследований. Движение коронки приводится в вертикальном направлении с помощью подключенного к насосной станции цилиндра двойного действия поршневого типа, который состоит из плунжера и гидроцилиндра. Плунжер своей утолщенной частью делит полость цилиндра на две камеры, каждая из которых соединена при помощи труб с распределителем.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение способов, применяемых для отбора образцов для петрофизических исследований горных пород.
Описание способа отбора образцов и устройства для его осуществления можно представить в следующем виде:
Устройство для отбора образцов из слабосцементированного полноразмерного керна представлено на фиг. 1 и 2.
Отбор стандартных образцов керна проводиться из 2/3 части полноразмерного слабосцементированного керна 5, помещенного в тубу 6.
Керн в тубе разрезается алмазной пилой на камнерезном станке в продольном направлении в соотношении 1/3 и 2/3 по диаметру.
Перед началом изготовления стандартных образцов на продольном спиле 2/3 части полноразмерного слабосцементированного керна 5 должны быть отмечены места взятия образцов. Для исключения процесса подсушки полноразмерного керна необходимо обеспечить герметичность спила после продольной распиловки с помощью полиэтиленовой пленки.
Полноразмерный слабосцементированный керн 5 в тубе 6 закрепляется с помощью прижимного механизма, который представлен гайкой 7 и силовым винтом 8. Вверху силового винта 8 имеется рукоятка 9, а внизу винта на торце его цилиндрической части закреплен прижим 10 для фиксирования положения тубы 6 со слабосцементированным керном 5.
Устройство состоит из нижнего основания 1, стоек 2 и балки 3, которые выполнены из нержавеющей стали. Прочностные характеристики соединений нижнего основания 1, стоек 2 и балки 3 должны обеспечивать целостность собранной конструкции при ее эксплуатации.
Нижнее основание 1 выполнено на металлических ножках 4, обеспечивающих устойчивость конструкции.
Движение полой цилиндрической коронки с камерой для размещения манжеты цилиндрической формы 11 приводится в вертикальном направлении с помощью подключенного к насосной станции (не показана) цилиндра двойного действия поршневого типа, который состоит из плунжера 12 и гидроцилиндра 13, который закреплен на балке 3.
Плунжер 12 своей утолщенной частью делит полость гидроцилиндра 13 на две камеры, каждая из которых соединена с входами 14 и 15 при помощи труб с распределителем. Герметичность соединения труб с цилиндром достигается при помощи медных прокладок.
При рабочем ходе или при подъеме коронки 11 масло под давлением подается соответственно в ту или иную полость рабочего цилиндра. Уплотнение плунжера 12 осуществляется с помощью V-образных манжет. Под давлением масла такая манжета раскрывается и обеспечивает надежное уплотнение. Такая конструкция манжет не требует подтяжки при их износе. Нижняя манжета монтируется в крышке цилиндра, которая крепится к цилиндру при помощи шпилек (не показано). Герметичность соединения крышки с цилиндром достигается резиновой прокладкой.
Давление гидроцилиндре 13 контролируется манометром (не показан). Скорость движения коронки в вертикальном направлении определяется плотностью породы.
К нижнему основанию плунжера 12 с помощью крепежного винта 16 прикрепляется основание с резьбой 17 для крепления цилиндрической коронки 11. Полая коронка 11 оснащена внутренней камерой для размещения цилиндрической манжеты 18 для слабосцементированного образца и дополнительной манжеты 19.
Манжета для слабосцементированного образца керна стандартных размеров 18 служит внешней предохранительной оболочкой.
Дополнительная съемная манжета 19 обеспечивает выход верхнего торца образца из манжеты 18 на 1-2 см с тем, чтобы можно было срезать эту часть образца и обеспечить параллельность торцовых поверхностей отобранного для исследований образца керна.
Для сохранности образцов сразу после их торцевания необходимо установить торцевые металлические сетки.
Преимущество представленного способа отбора образцов и устройства для его осуществления заключается в возможности изготовления слабосцементированных образцов керна правильной цилиндрической формы с сохранением их первоначальной структуры и отвечающим требованиям, предъявляемым к образцам, отобранным для изучения петрофизических характеристик горных пород.