Устройство для определения фазовых проницаемостей

Авторы патента:

Полезная модель направлена на сокращение времени определение фазовых проницаемостей, путем подачи части перекачиваемой жидкости на выход кернодержателя.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец нефти и воды при пластовом давлении, насос для создания горного давления, кернодержатель с установленным в нем в резиновой манжете исследуемым образцом, 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, часть рабочей жидкости подается на выход кернодержателя, для чего входной трубопровод (входные трубопроводы) соединяется (соединяются) с выходным трубопроводом перепускным каналом с вентилем. При этом керн оказывается в условиях, близких к условиям горной породы. Сразу после установления давления на выходе, равного давлению на входе, вентиль на перепускном канале закрывается, и процесс фильтрации осуществляется в обычном порядке. Установление давления рабочей жидкости на выходе из кернодержателя позволит осуществлять фильтрацию на повышенной скорости более продолжительное время.

Полезная модель относится к области исследования фазовых проницаемостей коллекторов нефти и газа и может быть использовано при решении большого числа геопромысловых задач.

Известны устройства (1-3), позволяющие определять фазовые проницаемости коллекторов нефти и газа.

Недостатком описанных устройств является значительная длительность процесса исследования.

Известно также устройство (принимаемое за прототип) для определения фазовых проницаемостей в пластовых условиях (4), которое содержит плунжерные насосы, обеспечивающие подачу в образец нефти и воды при пластовом давлении, кернодержатель, предназначенный для установки в нем в резиновой манжете исследуемого образца, 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.

Недостатком описанного устройства также является значительная длительность процесса определения фазовых проницаемостей.

Непосредственно эксперимент по определению фазовой проницаемости включает в себя ряд режимов (опытов), при проведении которых нефть и вода подаются в образец в определенном соотношении, которое от опыта к опыту меняется, при этом суммарный расход обеих фаз остается постоянным.

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. При проведении испытаний необходимо использовать пластовые нефть и воду, либо их модели (1).

При подаче жидкостей в образец необходимо выполнять ряд условий, в частности: перепад давления, внутри образца керна не должен превышать 10 атм. и горное давление должно всегда превышать паровое давление в образце не менее, чем на 30 атм. (3). ОСТ 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 (1).

Необходимость соблюдения данных условий обуславливает значительную трудоемкость, связанную с большой продолжительностью процесса фильтрации нефти и воды через исследуемый образец.

Для сокращения времени проведения эксперимента допускается на каждом режиме начинать фильтрацию на скорости в 5-10 раз выше рабочей для более быстрого установления насыщенности, соответствующей данному соотношению нефти и воды в потоке. После прокачки нефти и воды при заданном соотношении в количестве 2-3 пор образца на повышенной скорости, необходимо перейти на рабочую скорость, и продолжить закачку жидкостей до достижения установившейся стационарной фильтрации (1, 4).

Как показали проведенные эксперименты, насыщенность на каждом режиме фильтрации устанавливается после прокачки определенного объема смеси вне зависимости от того, закачивалась ли она первоначально на большой скорости или фильтрация осуществлялась только на рабочей скорости.

При прокачке жидкости через образец на повышенной скорости вследствие малой проницаемости образца быстро нарастает давление на входе в кернодержатель до предельно допустимых значений. Для снижения давления жидкости до заданной величины рабочего давления приходится снижать скорость прокачки.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является сокращение времени на определение фазовых проницаемостей, путем подачи части перекачиваемой жидкости на выход кернодержателя.

Данное устройство особенно актуально для малопроницаемых образцов керна.

Так как заявленная совокупность признаков проявляет новое свойство (позволяет сократить время проведения исследований) и это новое свойство является результатом введения в заявленную совокупность новых отличительных признаков (использование перепускного канала, соединяющего входные трубопроводы с выходным), то это позволяет утверждать о наличии в заявленном устройстве существенных отличий. Отсутствие описаний подобных устройств в общетехнических и патентных источниках информации позволяет утверждать о наличии в созданном техническом решении новизны.

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, насос для создания горного давления 5, трубопроводы для подачи 6 и отвода 7 рабочих жидкостей, перепускной канал 8 с вентилем 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.

Устройство работает следующим образом.

Рабочая жидкость (вода, нефть или их смеси в разных соотношениях) плунжерными насосами высокого давления 3 и 4 подается на вход кернодержателя 1. Вначале эксперимента с помощью перепускного канала 8 часть рабочей жидкости перепускают с входа кернодержателя на выход, чем обеспечивается почти мгновенный подъем давления рабочей жидкости на выходе. После этого вентиль 9 на перепускном канале перекрывается, и процесс фильтрации продолжается обычным порядком. За счет быстрого поднятия давления на выходе кернодержателя, может быть увеличено время прокачки рабочей жидкости с увеличенной скоростью, что в итоге снизит время проведения эксперимента (исследования).

Каждый режим прокачки продолжается до наступления установившейся стационарной фильтрации, что фиксируется по показаниям дифференциального манометра 14 и замерам электрического сопротивления на исследуемом образце /4/, после чего начинается новый опыт при другом соотношении нефти и воды в потоке. Число режимов должно быть не менее 5 /1, 4/.

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;

Р - разность давлений на образце (дифференциальное давление), кПа;

F - площадь поперечного сечения образца, м².

Использование предложенного устройства позволит увеличить производительность проведения исследования фазовых проницаемостей за счет сокращения времени проведения экспериментов по фильтрации рабочей жидкости через исследуемый образец керна.

Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает при использовании положительный народнохозяйственный эффект, соответствует критериям полезной модели.

Источники информации:

1. ОСТ 39-235-89. Нефть. Метод определения фазовых проницаемостей в лабораторных условиях при совместной стационарной фильтрации.

2. 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.

3. Инструкция по эксплуатации автоматизированного программно-измерительного комплекса для петрофизического исследования кернов ПИК-ОФП/ЭП-3. - Новосибирск: ЗАО «Геологика», 2008. - 33 с.

4. 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.

Устройство для определения фазовых проницаемостей, содержащее кернодержатель с установленным в нем в резиновой манжете исследуемым образцом, термостат, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в исследуемом образце, плунжерные насосы для подачи в исследуемый образец рабочих жидкостей (нефти и воды) при пластовом давлении, насос для создания горного давления, трубопроводы для подачи и отвода рабочих жидкостей, 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, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени на определение фазовых проницаемостей, трубопровод (трубопроводы) для подачи рабочей жидкости на вход кернодержателя соединяется (соединяются) с трубопроводом на выходе кернодержателя перепускным каналом с вентилем.