Устройство для определения связанной воды в образцах горных пород

Устройство для определения связанной воды в образцах горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН п9) SU (ill..ч4

R(x) = г+

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (2 3359729/23-26 (22) 30.11.81 (46) !5.09.83 Бюл. V 34

{72) Д,Н. Кузьмичев и И.С. Багов (71) Северо-Кавказский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтянбй промышленности (53) 66.083 43-405..(088.8) (56) 1. Ханин А.А. Остаточная вода в коллекторах нефти и газа, М., Гостоптехиздат, 1963, с. 28-37, 2. Авторское свидетельство СССР

Ю 828018, кл. G 01 N 9/30, 1981. (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОйРЕДБПЕНИЯ

СВЯЗАННОИ ВОДЫ В ОБРАЬЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД методом центрифугирования,включающее подвесное кольцо ротора центрифуги, стакан с перфорированным поддоном, эластичную манжету под образец и средство для уравновешивания, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения длительности вспомогательных операций, средство для уравновешивания выполнено в виде радиальных плашек с профилем по верхности контакта с эластичной манжетой, рассчитываемо" по формуле

3(5j) G 01 и 7/14; 0 01 N 9/30 шарнирно соединенных со стаканом с помощью стержней, расположенных в два яруса под углом к оси, рассчитываемым по формуле

Р1

Gic„

o!=àãñ ô (С 1С ) 11 +С 5

R +

3 2

2 рузовых шайбы и диска, где R(x) — радиус профиля поверхности контакта плашек и эластичной манжеты на расстоянии от нижнего основания манжеты (торца образца); 3 — толщина стенки эластичной манжеты у нижнего основания манжеты (торца образца); и Г - вес, длина,и радиус образца породы; Rq + E /2 — радиус его вращения; R< - расстояние от оси вращения до верхнего торца образца породы (манжеты) R — радиус вращения грузового диска; и С вЂ” вес грузовых диска и шайбы; Cj g - вес эластичной манжеты; G q — вес плашек; вес стержней; G +Q > " приведенный к центру тяжести образца вес образца породы и грузового диска;

К

Й (,С „4 и Д R Е < G q> Ci q+ g s I 2 тоже вес подвижных узлов устройства; угол наклона стержней к оси стакана (манжеты, образца породы), 1 sn4

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения остаточной водонасыщенности образцов горных пород.

Известно устройство (центрифуга) для определения содержания связанной воды в пористой среде.

Исследуемые образцы горной породы насыщают водой и помещают в стаканы центрифуги, подвешенные к ротору на 0 некотором расстоянии от оси вращения.

При вращении центрифуги подвижная вода в порах образцов горной породы вытесняется под действием массовой сиЛы. При скорости вращения образца в 15 центрифуге создается гидродинамичес кое давление в нем, равное разности давлений нефти в трещинах и воды в порах Ьлокав породы нефтяного пласта, объем воды, вытесненный из оЬраз- 20 ца породы, принимают равным объему углеводородов в порах нефтяного пласта. Оставшуюся в порах породы воду называют остаточной и по ее содержанию судят о нефтенасыщенности поро- д5 ды в пластовых условиях (1).

Однако в ряде случаев при вращении оЬразцов горных пород, насыщенных жидкостью, развиваемые в порах породы гидродинамическое давление и осевое напряжение в образце породы приводит к расширению и развитию микротрещин в породе и, как следствие, к снижению точности определений остаточной водонасыщенности, а в ря" де случаев и к разрушению образцов

35 горных пород.

Известно устройство для определения связанной воды в образцах горных пород методом центрифугирования, включающее подвесное кольцо ротора

40 центрифуги, стакан с перфорированным поддоном, эластичную манжету под образец и средство для уравновешивания И.

Известное устройство обладает тем недостатком, что при центрифугировании образца происходит потеря подвижной воды, что влечет за собой уменьшение веса исследуемого оЬразца,, а также снижение внутренних напряжений в образце,,в то время как внешнее давление уравновешивающего материала на Ьоковую поверхность образца остается практически постоянным при фиксированной скорости вращения ро 55 тора центрифуги. Это нарушение соотношения внутренних и внешних сил,действующих на боковую поверхность образ.

1274 2 ца породы, не избежное в устройстве, приводит к вытеснению дополнительного количества воды, а следовательно, и к ошиЬкам определения содержания связанной воды.

Кроме того, устройство характеризуется длительностью подготовительных операций по заполнению кольцевого пространства дозированным количеством уравновешивающего материала, а по окончании определений - его извлеченностью, что удлиняет процесс определения содержания связанной воды в образце породы, Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения длительности вспомогательных операций.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем подвесное кольцо ротора центрифуги, стакан с перфорированным поддоном, эластичную манжету под оЬразец и средство для уравновешивания, средство для уравновешивания выполнено в виде радиальных плашек с профилем поверхности контак" та с эластичной манжетой, рассчитываемой по, формуле

С, Р + — 5„Ð1 й(1 =r

C Ц 1С Я + шарнирно соединенных со стаканом с помощью стержней, расположенных в два яруса под углом к оси, рассчитываемым по формуле

4С р

Rzt—

0 =ОП-С g2

Qa(g„ Gг} — С, С вЂ”

R) 45

К +

\ грузовых шайЬы и диска, где R (X) радиус профиля поверхности контакта плашек и эластичной манжеты на рассто. янии х от нижнего основания манжеты торца образца); 3о - толщина стенки эластичной манжеты у нижнего основания манжеты (торца образца); С, g и 1. - вес, длина и радиус образца породы; g> + E(2 - радиус его вращения; R g - расстояние от оси вращения до верхнего торца оЬразца породы (манжеты) К - радиус вращения грузового диска 4 и Й 2 - вес грузовых диска и шайЬы; Q g - вес эластичной манжеты;

Й 4 - вес плашек;:(j - вес стержней;

- приведенный к центру

Rz /2.

3 1() 4! тяжести образца вес образца породы и гауаоаого Лиска; Q 4 (й,,)и — —

+(+ < + — - приведенный к центру тяжести образца вес подвижных узлов

Ф угov HaKJ)oHa ней к оси стакана (манжеты, образца породь)) °

Аналитическое выражение профиля контактирующей поверхности плашек и эластичной манжеты обеспечивает ра10 венство удельного давления плашек на боковую поверхность образца породы нормальным радиальным напряжением в образце породы.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство включает подвесное кольцо 1 ротора центрифуги, стакан 2, поддон 3 с сеткой 4, эластичную манже-20 ту с изменяющейся по длине толщиной стенки, через которую на образец породы 6 передается внешнее давление, развиваемое радиальными плашками 7, грузовыми диском 8 и шайбой 9, на- 25 клонно расположенными стержнями 10, шарнирно соединенными со стаканом 2 и плашками 7, и образцом породы 6 при вращении центрифуги. На дне эластичной манжеты 5 размещен поддон 3 с отводом ll, пропущенным через дно манжеты и несущим на конце градуированную бюретку 12, и вставляют образец породы 6,. насыщенный водой.

Собранную манжету с образцом породы

35 и бюреткой вставляют в радиальные плашки 7 в стакане 2 и нагружают образец 6 металлическим диском, а эластичную манжету шайбой 9. Затем стакан 2 вставляют в подвесное кольцо 1 ротора центрифуги.

274 4

Устройство работает следующим образом

Используя написанные формулы, рассчитываемы профиль сечения стенки манжеты и угла наклона стержней к оси образца.

Устанавливают в центрифуге стакан с исследуемым образцом, разгоняют ротор центрифуги до )11 тысяч.оборотов в минуту. При этом образцы испытывают внешнюю нагрузку, пропорциональную квадрату скорости вращения, а из образца вытесняется вода под действием массовой силы. Через окно в стакане. 2 с помощью, например, стробоскопического устройства следят за поступлением воды в бюретку 12. После затухания вытеснения воды при фиксированной скорости вращения ротора центрифуги замеряют объем воды в бюретке и увеличивают скорость вращения до )1, и определяют объем воды, вытесненной из образцов пород при новой П скорости вращения.

По полученным результатам замером и определений строят зависимость коэффициента остаточной водонасыщенности К от давления в порах образца

V0g - Vg

k = )

Iî8 где У0 и )(@ - начальное и текущее.содержание воды в образце породы.

Использование предлагаемого устройства ускоряет определение нефтеводонасыщенности образцов горных пород, увеличивает объем исследований, а следовательно, повышает точность подсчета запасрв нефти и газа и состав- ления проектов разработки нефтяных месторождений.

1041274

Составитель О. Чернуха

Редактор Ад Гулько Техред М.Костик Корректор A.Ïoâõ

Заказ 702 /T22» Тираж 873 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

--1 130М Иосква Ж-ЗБ Раушская наб. д. s/5

Ф ъ.Е»- « А «А ъ», « АА

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4