Способ определения закупоривающей способности промывочной жидкости и устройство для его осуществления

Способ определения закупоривающей способности промывочной жидкости и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: исследование фильтрации промывочных жидкостей с различными закупоривающими материалами, через высокопроницаемые горные породы. Сущность изобретения: кольцевой образец породы помещают на периферии камеры, которой придают вращение вокруг ее центральной оси. Камеру заполняют жидкостью с закупоривающим материалом и создают давление жидкостью на кольцевой образец породы за счет вращения камеры. Камеру через канал в ее центральной части дополняют жидкостью со скоростью ее фильтрации через образец. Количество подаваемой и отфильтрованной жидкости и время фильтрации регистрируют. Камера для приема испытуемой жидкости содержит нижнее и верхнее основания, которые соединены двумя проницаемыми обоймами с расположенными между ними образцом породы. В центре верхнего основания выполнен канал , через который в камере с зазором установлен клапан. Клапан соединен с трубопроводом, через который в камеру пода ют испытуемую жидкость. Положительный эффект: повышение точности и достоверности исследований закупоривающей способности промывочной жидкости в условиях максимально приближенных к реальным условиям течения жидкости в скважине за счет изменения в широких пределах величины давления жидкости на образец породы и возможности изменять проницаемость модельного образца горной породы Создается возможность оценить количество материала, участвующего в процессе закупоривания породы . 2 н.з.п. ф-лы. 1 табл. 1 ил: у Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

l г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921396/25 (22) 28.03,91 (46) 23.08.93. Бюл. Ь 31 (71) Томский политехнический институт им, С.М. Кирова (72) В.И.Брылин, П,С.Чубик и Е.Б.Годунов (56) 1. Грей Дж,Р., Дарли Г.С.Г. "Состав и свойства буровых агентов", M. Недра, 1985, . с. 115-116.

2, Авторское свидетельство СССР

N. 1153272, кл. 6 01 N 15/08, 1985. (54). СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКУПОРИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: исследование фильтрации промывочных жидкостей с различными закупоривающими материалами, через высокопроницаемые горные породы. Сущность изобретения: кольцевой образец породы помещают на периферии камеры, которой придают вращение вокруг ее центральной оси, Камеру заполняют жидкостью с закупоривающим материалом и создают давление жидкостью на кольцевой образец породы за счет вращения камеры. Камеру

Изобретение относится к области исследования фильтрации промывочных жидкостей с различными закупоривающими материалами через высокопроницаемые (трещиноватые, раздробленные, каверноз- . ные) горные породы и может быть использовано при ан.ализе и разработке оптимальных составов промывочных жидкостей для бурения скважин в условиях поглощения, Цель изобретения состоит в повышении точности и достоверности определения. за„„Я ) „„1835503 А1 через канал в ее центральной части дополняют жидкостью со скоростью ее фильтрации через образец. Количество подаваемой и отфильтрованной жидкости и время фильтрации регистрируют. Камера для приема испытуемой жидкости содержит нижнее и верхнее основания, которые соединены двумя проницаемыми обоймами с расположенными между ними образцом породы. В центре верхнего основания выполнен канал, через который в камере с зазором установлен клапан. Клапан соединен с трубопроводом, через который в камеру пода ют и сп ытуемую жидкость. Положител ьный эффект: повышение точности и достоверности. исследований закупоривающей способности промывочной жидкости в условиях максимально приближенных к реальным условиям течения жидкости в скважине за счет изменения в широких пределах величины давления жидкости на образец породы и возможности изменять проницаемость модельного образца горной породы Создается воэможность оценить количество материала, участвующего в процессе закупоривания породы. 2 н.э.п. ф-лы. 1 табл. 1 ил;

Q) купоривающей способности промывочной (лЭ жидкости в широких диапазонах изменений перепада давления и проницаемости горных пород путем постоянного разрушения структуры жидкости эа счет ее перемешива- Ы ния при вращении и непрерывного дополнения камеры испытуемой промывочной жидкостью со скоростью фильтрации жидкости, На фиг,1 изображено схематически устройство для определения закупоривающей . способности промывочной жидкости.

1835503 устройство включает электродвигатель 1 с регулируемой частотой вращения, размещенный на платформе 2, на оси 3 которого закреплена камера 4 приема испытуемой жидкости (камера вращения).

Камера 4 состоит из нижнего 5 и верхнего 6 оснований, соединенных наружной 7 и внутренней 8 проницаемыми обоймами, между которыми помещен модельный образец 9 горной породы. На корпусе электродвигателя 1 закреплена камера 10 для сбора отфильтрованной жидкости (неподвижная камера), снабженная каналом 11 для сбора отфильтрованной жидкости и выходным отверстием 12, под которым расположена мерная емкость 13. На крышке 14 камеры 10 закреплен патрубок 15, к нижней части которого присоединен корпус 16 клапана 17.

Корпус 16 помещен по центру камеры 4 через канал 18 в верхнем основании 6 кассеты

4, Между корпусом 16, верхним 6 и нижним

5 основаниями имеются зазоры "а" и "б", соответственно. Патрубок 15 верхней частью соединен с трубопроводом 19, который через кран 20, соединен с сосудом 21, заполненным испытуемой жидкостью .22.

Внутри сосуда 21 размещен перемешивающий стержень 23, под сосудом установлена магнитная мешалка 24.

Пример осуществления способа и работа устройства для его осуществления.

Между обоймами 7 и 8, устайовленными на нижнем 5 основании, помещают модельный образец 9 горной породы с требуемой проницаемостью и прикрепляют к обоймам верхнее 6 основание, после чего закрепляют нижнее 5 основание камеры 4 на оси электродвигателя 1 при снятой крышке 14.

Затем устанавливают крышку 14 с патрубком 15, корпусом 16 и клапаном 17 на камеру 10, подают питание на электродвигатель

1, придающий вращение камеры 4 с заданной частотой, и открывают кран 20. Испытуемая жидкость 22, размещенная в сосуде 21, для разрушения структуры и предупреждения гравитационного осаждения частиц закупоривающего материала перед началом и в течение всего опыта перемешивается магнитной мешалкой 23, 24. Жидкость 22 по трубопроводу 19 поступает через клапан 17 в камеру 4. Клапан 17 регулирует поступление жидкости 22 в камеру 4 по мере фильтрации испытуемой жидкости через образец.

Испытуемая жидкость вращается в камере

4, за счет центробежных сил создается давление жидкости на образец 9, происходит фильтрация жидкости и закупоривание пор, трещин и f.n. в образце 9 породы частицами закупоривающего материала, Отфильтрованная жидкость собирается в канале 11 камеры 10 и через отверстие 12 поступает в камерную емкость 13. Фиксируется время с момента подачи жидкости?2 из сосуда 21 в камеру 4 до момента прекращения поступления отфильтрованной жидкости в мерный сосуд 13, а также — количество поданной испытуемой жидкости в камеру 4 и количество отфильтрованной жидкости. Давление жидкости P на образец 9 регулируется ее плотностью р и частотой вращения и камеры 4 в соответствии с известным выражением при постоянном радиусе R камеры 4 P =

=рв" R, где N — угловая скорость;в = - (см. В.Е.Кузьмичев. Закон

ЛП формулы физики.- Киев: Наук. думка, 1989.С.121), Предлагаемый способ реализован следующим образом, В устройстве для определения закупоривающей способности промывочной жидкости установлен кольцевой модельный образец горной породы, представленный рядами стальных шаров диаметром 3,2 мм. Внутренний диаметр образца 150 мм. Объем камеры вращения 350 см . Испытуемой жидкостью служил глинистый раствор, приготовленный из глинопорошка ПВГ со следующими параметрами: плотность — 1060 кг/м, пластическая вязз кость — 0,01 Па с, динамическое напряжение сдвига — 0,5 Па, показатель фильтрации — 18 смз/30 мин. В глинистый раствор вводился закупоривающий материал в количестве 3 мас. . В каждом опыте исходный объем глинистого раствора с закупоривающим материалом составлял 3000 см . В качестве закупоривающего материала использовались торф низинный осоковый и древесные опилки. Закупоривающий материал предварительно был отсортирован. Плотность раствора с тем и другим закупоривающим материалом составляла 1050 кгlм .

Испытания проводились в режиме вращения электродвигателя 3000 об/мин. Полученные результаты приведены в таблице.

Анализ полученных результатов показывает, что при заданных параметрах испытаний (градиента напора, проницаемости модельного образца, содержании закупоривающего материала) лучшие результаты (меньшие объем поглощенной жидкости и продолжительность создания непроницаемого экрана) обеспечивает применение торфа.

Использование предлагаемого способа и прибора для определения закупоривающей способности промывочной жидкости позволяет по сравнению с существующим. повысить точность и достоверность результатов исследований в условиях максималь1835503

То

Опилки

Частота вращения. об/мин

Давление (напор), МПа

Объем раствора, поданного в камеру вращения до момента закупоривания, см

Объем отфильтрованного раствора, см

Время от момента подачи раствора в камеру вращения до момента закупоривания обаз а,мин

0,29

0,29

943

1714

9,3 но приближенных к реальным условиям течения жидкости в скважине, Это достигается возможностью в зависимости от конкретных геологотехнических условий изменять в широких пределах величинудавления жидкости (градиент напора) на образец породы за счет изменения частоты вращения камеры, а также возможность изменять проницаемость модельного образца горной породы. Кроме того измерение и сравнение объемов подаваемой в камеру (испытуемой) и отфильтрованной жидкости позволяет оценить количество материала, участвующего в процессе закупоривания породы, что значительно расширяет возможности способа и позволяет использовать получаемую информацию для выбора типа и концентрации закупоривающего материала в промывочной жидкости для бурения скважин в конкретных геологотехнических условиях, Формула изобретения

1. Способ определения закупоривающей способности промывочной жидкости, заключающийся в создании постоянного напора жидкости, фильтрующейся через образец проницаемой горной породы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения закупоривающей способности промывочной жидкости в широких диапазонах изменений перепада давления и проницаемости горных пород, кольцевой образец породы поЗак по иваю ий мате иал мещают на периферии камеры, которой придают вращение с заданной скоростью вокруг ее центральной оси, после чего камеру заполняют испытуемой жидкостью. со.5 держащей закупоривающий материал, и за счет вращения камеры создают давление жидкости на кольцевой образец породы, причем камеру через канал в ее центральной части непрерывно дополняют испытуе10 мой промывочной жидкостью co GKopocTblo фильтрации жидкости через образец породы, а количество подаваемой в. камеру и отфильтрованной жидкости и время фильтрации жидкости регистрируют.

2. Устройство для определения закупоривающей способности промывочной жидкости, включающее электродвигатель с регулируемым числом оборотов и закреп20 ленную на его оси камеру вращения, о т л ич а ю щ е е с я тем, что камера вращения выполнена в виде верхнего и нижнего оснований, которые соединены двумя проницае. мыми обоймами с образованием полости

25 между ними для образца породы, при этом в центре верхнего основания выполнен канал, через который в камере вращения установлен с зазором клапан, соединенный с трубопроводом, соединенным с трубопро30 водом, подающим жидкость в камеру вращения, размещенную внутри камеры для сбора отфильтрованной жидкости, 1835503

Составитель В.Брылин

Редактор М.Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Заказ 2S80 Тираж Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101