УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВЫХ ПРОНИЦАЕМОСТЕЙ

Полезная модель относится к области исследования фазовых проницаемостей коллекторов нефти и газа и может быть использовано при решении большого числа геопромысловых задач.
Известны устройства для определения фазовых проницаемостей в пластовых условиях (ОСТ 39-235-89. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации. - 35 с; 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; 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; Инструкция по эксплуатации автоматизированного программно-измерительного комплекса для петрофизического исследования кернов ПИК-ОФП/ЭП-3. Новосибирск: ЗАО «Геологика», 2008. - 33 с; RU 108105, опубл. 10.09.2011), которые содержат плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец нефти и воды при пластовом давлении, кернодержатель, предназначенный для установки в нем в резиновой манжете исследуемого образца, насос для создания горного давления, трубопроводы для подачи и отвода рабочих жидкостей с вентилями, контейнеры с рабочими жидкостями, 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. Указанные устройства позволяют осуществлять двухфазную фильтрацию жидкостей через образец горной породы.
Недостатком описанных устройств является невозможность определения фазовых проницаемостей при трехфазной фильтрации нефти, воды и газа.
Задачей предлагаемого устройства является повышение его функциональных возможностей.
Решение указанной задачи достигается тем, что согласно известным устройствам, включающими кернодержатель с установленным в нем в резиновой манжете исследуемым образцом, термостат, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в исследуемом образце, плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец нефти и воды при пластовом давлении, насос для создания горного давления, трубопроводы для подачи и отвода рабочих флюидов с вентилями, регулятор противодавления, контейнеры с рабочими жидкостями, мерную колбу для измерения уровня жидкости на выходе из кернодержателя, датчики давления, дифференциальный манометр для измерения перепада давления на исследуемом образце и газовый баллон, предлагаемое устройство дополнительно содержит трубопровод с установленным в нем вентилем и расходомером газа, соединяющий газовый баллон с кернодержателем.
На чертеже изображена гидравлическая схема предлагаемого устройства.
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, газовый баллон 5, насос для создания горного давления 6, трубопроводы для подачи 7 и отвода 8 рабочих флюидов с вентилями 9, контейнеры с рабочими жидкостями 10, регулятор противодавления 11, мерную колбу для измерения уровня жидкости на выходе из кернодержателя 12, датчики давления 13, дифференциальный манометр 14 для измерения перепада давления на исследуемом образце, расходомер газа 15.
Устройство работает следующим образом.
Рабочие жидкости (вода, нефть) подаются на вход кернодержателя 1 плунжерными насосами высокого давления 3 и 4. Газ поступает на вход кернодержателя 1 из газового баллона 5 под действием давления. Нефть, вода и газ подаются на вход кернодержателя 1 в различных соотношениях, задаваемых для жидкостей устанавливаемыми объемными скоростями плунжерных насосов и для газа - путем установки необходимого расхода вентилем, установленном в газовом трубопроводе 7, при этом контроль за величиной расхода осуществляют с помощью газового расходомера 15.
Непосредственно эксперимент по определению фазовой проницаемости включает в себя ряд режимов (опытов), при проведении которых нефть, вода и газ подаются в образец в различных соотношениях. Фильтрация при каждом соотношении осуществляется до установления стационарного режима, определяемого по равенству закачиваемых и вытекающих объемов жидкостей, стабильности перепада давления и неизменности электрического сопротивления.
Соотношение фаз (вода, нефть, газ) от опыта к опыту меняется, при этом суммарный расход фаз остается постоянным.
Каждый режим прокачки продолжается до наступления установившейся стационарной фильтрации, что определяется по показаниям дифференциального манометра 14 и замерами 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.
Условия испытания должны обеспечивать сохранение или воспроизведение естественных физико-химических характеристик системы порода - пластовые флюиды, поддержание в процессе эксперимента значений температуры и давления, соответствующих пластовым. Скорость совместного течения флюидов во время испытания должна выбираться, исходя из значений промысловых скоростей перемещения фронта вытеснения.
ГОСТ 39-235-89 рекомендует проводить эксперимент по определению фазовых проницаемостей при рабочем давлении, максимально приближенном к пластовому, при этом величина рабочего давления должна не менее чем в 10 раз превышать величину перепада давления на всем образце, чтобы не учитывать изменение объема газа при течении через образец.
По измеренным соотношениям перепада давления для фиксированных соотношений воды, нефти и газа рассчитываются фазовые проницаемости по уравнению Дарси:
,
где i - режим (расход по воде, нефти и газу);
j - фаза (вода, нефть, газ);
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 определять фазовые проницаемости при трехфазной фильтрации нефти, воды и газа.