Ячейка для изготовления керновых образцов
Полезная модель относится к области исследования процессов вытеснения и фильтрации жидкостей в естественных породах-коллекторах, в частности, к устройствам для исследования физических свойств слабосцементированных образцов керна пластовых пород в лабораторных условиях при изучении проницаемости кернов, и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности. Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности формирования кернового образца, позволяющего достоверно определять его фильтрационно-емкостные свойства. Набор включает ячейки первого и второго типа для формирования керна, содержащие по два идентичных прямоугольных в основании полукорпуса, в которых выполнены желоба полуцилиндрической формы и имеются на концах полуфланцы с отверстиями для скрепления болтами. Также в набор входят три герметизирующие прокладки, резиновые уплотнения, две заглушки для отверстий. (1 з.п. ф-лы. 3 илл.)
Предлагаемая полезная модель относится к области исследования процессов вытеснения и фильтрации жидкостей в естественных породах-коллекторах, в частности, к устройствам для исследования физических свойств слабосцементированных образцов керна пластовых пород в лабораторных условиях при изучении проницаемости кернов, и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности.
Известно устройство (патент РФ на полезную модель 
111664, кл. G01N 15/08, 07.07.2011), являющееся кернодержателем, которое содержит корпус с размещенной в нем с образованием герметичной камеры гидрообжима резиновой манжетой, выполненной с возможностью установки в ней, образца керна, плунжеры, заведенные в манжету с ее противоположных торцев, уплотнительные втулки и механизмы поджатия уплотнительных втулок и плунжеров, систему подачи и отвода рабочего агента, включающую сквозные осевые каналы в каждом плунжере с выходами на торцы плунжеров, и систему гидрообжима, включающую камеру гидрообжима и штуцер в корпусе. В плунжере системы подачи рабочего агента выполнен дополнительный сквозной канал с выходом на торец плунжера. На входах осевого и дополнительного каналов плунжера установлены вентили. Известное устройство позволяет определять фильтрационно-емкостные свойства образца керна, но существуют ограничения по длине модели пласта что, соответственно, снижает достоверность полученных результатов, и тем самым снижает эффективность определения фильтрационно-емкостных свойств образца керна.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности формирования кернового образца, позволяющего достоверно определять его фильтрационно-емкостные свойства.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем. Ячейка для изготовления керновых образцов включает ячейку первого типа для формирования керна, содержащую два идентичных полукорпуса, на одних концах которых имеются полуфланцы, расположенные на расстоянии от торцев полу корпусов. По всей длине идентичных полукорпусов выполнены желоба полуцилиндрической формы, предназначенные для формирования в них кернового образца. Ячейка содержит первую герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на торцах бесфланцевых концов полукорпусов ячейки первого типа при их скреплении, первую заглушку, предназначенную для соприкосновения ее крышки с первой герметизирующей прокладкой при размещении вкладыша заглушки в сквозном канале ячейки первого типа, первые резиновые уплотнения, предназначенные для расположения по краям желобов ячейки первого типа, вторую герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на торцах полуфланцев полукорпусов ячейки первого типа при их скреплении, которые снабжены отверстиями под болтовые соединения. В состав ячейки входит по меньшей мере, одна ячейка второго типа для формирования керна, которая содержит два идентичных полукорпуса с полуфланцами на обоих концах, первые из которых расположены на расстоянии от первых торцев полукорпусов ячейки второго типа. По всей длине упомянутых полукорпусов выполнены желоба полуцилиндрической формы, предназначенные для формирования в них кернового образца, вторые концы полуфланцев выполнены выступающими за вторые торцы полукорпусов ячейки второго типа. Предлагаемая ячкейка содержит, по меньшей мере, одну третью герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на первых торцах первых полуфланцев полукорпусов ячейки второго типа при их скреплении, вторую заглушку для отверстия, предназначенную для соприкосновения ее крышки с, по меньшей мере, одной третьей герметизирующей прокладкой при размещении вкладыша заглушки в сквозном канале ячейки второго типа, вторые резиновые уплотнения, предназначенные для расположения по краям желобов ячейки второго типа, все полуфланцы ячейки второго типа снабжены отверстиями под болтовые соединения. В полу корпусах ячеек первого и второго типов для формирования керна предусмотрены отверстия для соединения штифтами и болтами.
Ячейка дополнительно содержит удлиненные резиновые уплотнения, предназначенные для размещения внутри желоба, образованного последовательно расположенными друг за другом полукорпусами, составляющими ячейки первого и второго типов для формирования керна.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, приведенными на фиг. 1-3, где на фиг. 1 показан продольный разрез ячейки первого типа для формирования керна, на фиг. 2 изображен продольный разрез ячейки второго типа для формирования керна, на фиг. 3 изображен продольный разрез соединенных вместе ячеек первого и второго типов для формирования керна.
На фиг. 1-3 обозначены полукорпус 1, полу фланец 21, 22, отверстия 3 под болтовое соединение полукорпусов 1 и полуфланцев 2 1, 22, отверстия 4 под штифтовое соединение полу корпусов 1, резиновое уплотнение 5, расположенное по краю желоба 6 полуцилиндрической формы, первая заглушка 7 для отверстия, первая герметизирующая прокладка 8. В случае необходимости, первая герметизирующая прокладка может крепиться к торцевым частям полуфланцев винтами (на фиг. 1-3 не показано). На фиг. 1-3 также обозначены вторая герметизирующая прокладка 9, третья герметизирующая прокладка 10, вторая заглушка 11 для отверстия, полукорпус 12 ячейки первого типа, полукорпус 13 ячейки второго типа, болтовое соединение 14 полу фланцев, удлиненное резиновое уплотнение 15, расположенное по краю общего удлиненного желоба 16 полуцилиндрической формы.
Ячейка первого типа для формирования керна содержит два идентичных прямоугольных в основании полукорпуса 1, имеющих на одних своих концах полу фланцы 21, которые расположены с отступом относительно торцев полукорпусов 1. Для скрепления между собой в полукорпусах 1 предусмотрены отверстия 3 для скрепления болтами. В полукорпусах по всей их длине выполнены желоба 6 полуцилиндрической формы, образующие при скреплении полукорпусов 1 сквозной канал цилиндрической формы, в котором формируется керновый образец. В полуфланцах 21 также предусмотрены отверстия 3 под болтовые соединения. Первая герметизирующая прокладка 8 предназначена для размещения на торцах бесфланцевых корпусов полукорпусов 1 ячейки первого типа при их скреплении. Первая заглушка 7 для отверстия предназначена для соприкосновения ее крышки с первой герметизирующей прокладкой 8 при размещении вкладыша заглушки 7 в сквозном канале ячейки первого типа, образованном ее полукорпусами 1. По краям желобов 6 располагают резиновые уплотнения 5, герметизирующие сквозной канал, образованный из полукорпусов 1 ячейки первого типа. Вторая герметизирующая прокладка 9 предназначена для размещения на торцах полу фланцев 21 полукорпусов 1 ячейки первого типа при их скреплении.
Ячейка второго типа для формирования керна содержит два одинаковых полукорпуса 1 с полу фланцами 21 и 22. Полу фланцы 21 расположены с отступом относительно первых торцев полукорпусов 1 ячейки второго типа. Вторые концы полуфланцев 22 выступают за вторые торцы полукорпусов 1 ячейки второго типа. Для скрепления между собой болтами в полукорпусах 1 ячейки второго типа предусмотрены отверстия, а по всей их длине выполнены желоба 6 полуцилиндрической формы, образующие при скреплении сквозной канал цилиндрической формы, в котором формируется керновый образец. Для ячейки второго типа предназначена третья герметизирующая прокладка 10, которую размещают на первых торцах первых полу фланцев 21 полукорпусов 1 ячейки второго типа при их скреплении. Вторая заглушка 11 для отверстия выполнена с возможностью соприкосновения ее крышки с третьей герметизирующей прокладкой 10 при размещении вкладыша заглушки 11 в сквозном канале ячейки второго типа. Расположенные по краям желобов 6, резиновые уплотнения 5 герметизируют сквозной канал ячейки второго типа при скреплении ее полукорпусов 1. При этом полость, образованная вторыми полуфланцами 2 ячейки второго типа при скреплении полукорпусов 1, предназначена для размещения в ней третьей герметизирующей прокладки 10. Причем все полу фланцы ячейки второго типа выполнены с отверстиями 3 под болтовые соединения.
В ячейке также могут быть использованы удлиненные резиновые уплотнения 15, которые располагают по краям удлиненного желоба 16, образованного последовательно расположенными друг за другом полукорпусом 1, составляющим ячейку первого типа, и, по меньшей мере, одним полукорпусом 1, составляющим ячейку второго типа. В полукорпусах 1 ячеек первого и второго типов для формирования керна предусмотрены отверстия 4 для соединения штифтами.
Ячейка для изготовления керновых образцов используют для проведения физических исследований с керном. В настоящее время особое внимание уделяется длине кернового образца. Изменение длины кернового образца позволяет с достаточной точностью моделировать пласт протяженной длины и процессы, протекающие в нем при добыче углеводородов. Полученные результаты можно переносить на реальный пласт. Для этого в ячейке предусмотрены ячейки первого и второго типов, которые при соответствующем соединении друг с другом позволяют создавать сцементированные керны большой длины. Ячейка первого типа для формирования керна создается скреплением полукорпусов 1 друг с другом с помощью болтовых и штифтовых соединений, для которых используют соответствующие отверстия 3 и 4 (см. фиг. 1). При этом желоба 6 полуцилиндрической формы при скреплении образуют сквозной канал, в котором формируется керн из исследуемой породы. Скрепление полукорпусов 1 осуществляется таким образом, что в образованном сквозном канале устанавливается первая герметизирующая прокладка 8 со стороны бесфланцевых концов полукорпусов 1, на которой размещена первая заглушка 7. В полу фланцах 21 выполнены отверстия 3 (см. фиг. 1) для обеспечения болтовых соединений. Между обращенными друг к другу поверхностями полукорпусов 1 целесообразно располагать вторую герметизирующую прокладку 9, обеспечивающую герметичность данной ячейки. После произведенной сборки ячейка первого типа готова для проведения исследований. Располагая собранную ячейку в вертикальном или наклонном положении, можно осуществлять формирование исследуемого керна.
На фиг. 2 показано, каким образом ячейка второго типа может быть использована для формирования керна. Здесь так же производится скрепление полукорпусов 1 друг с другом с помощью болтовых и штифтовых соединений, для которых используют соответствующие отверстия 3 и 4. При этом желоба 6 полу цилиндрической формы при скреплении образуют сквозной канал, в котором формируется керн из исследуемой породы. Скрепление полукорпусов 1 осуществляют таким образом, что в образованном сквозном канале устанавливают третью герметизирующую прокладку 10 со стороны выбранных концов полукорпусов 1, на которой размещена вторая заглушка 11. В полу фланцах 21 и 22 выполнены отверстия 3 (см. фиг. 2) для обеспечения болтовых соединений, причем между обращенными друг к другу поверхностями полукорпусов 1 располагают вторую герметизирующую прокладку 9, которая обеспечивает герметичность соединения ячеек первого и второго типов. После произведенной сборки ячейка второго типа также готова для проведения исследований. После этого, располагая собранную ячейку второго типа в вертикальном или наклонном положении можно осуществлять формирование исследуемого керна.
При необходимости ячейки первого и второго типов могут быть соединены друг с другом так, как это показано на фиг. 3. В этом случае ячейки могут быть скреплены с помощью соответствующих болтовых соединений, отверстия 3 под которые имеются в соответствующих полу фланцах 2. При этом полученная удлиненная ячейка может быть использована как в вертикальном, так и в наклонном положении для формирования исследуемого керна.
На фиг. 3 показан пример использования предлагаемой ячейки в сборке, когда удлиненный керн формируют из одной ячейки первого типа и одной ячейки второго типа. В общем случае керн может формироваться в сквозном канале, сформированном одной ячейкой первого типа и несколькими ячейками второго типа.
Предлагаемая полезная модель, естественно, не ограничена набором базовых конструктивных деталей, который позволяет создавать ячейки первого и второго типов канонического вида. Она может содержать другие элементы, созданные в соответствии с изложенным принципом для целей проведения соответствующих экспериментов с керном.
Отверстия 3 и 4 под болтовое и штифтовое соединения не обязательно располагают в центре соответствующего участка детали. В качестве альтернативы, отверстия могут, например, находиться на центральной продольной части соответствующей грани участка детали. Альтернативно, отверстия могут находиться вдоль каждой кромки на взаимно равном расстоянии вдоль кромки, схема расположения отверстий предпочтительно выполнена с зеркальной симметрией вдоль кромки (см. фиг. 1-3).
С помощью данного набора можно изготавливать сцементированные образцы из слабосцементированных терригенных пород и проводить исследования фильтрационно-емкостных свойств с использованием проб пластовых флюидов с определением:
1) коэффициентов абсолютной проницаемости;
2) коэффициентов вытеснения по нескольким рабочим агентам;
3) фазовых проницаемостей;
3) влияния проникающей способности фильтрата буровых растворов на коллекторские свойства пород, коэффициента восстановления проницаемости после проведения интенсификации (обработки) кернового материала различными агентами.
Использование данной полезной модели повышает эффективность формирования кернового образца и определения его фильтрационно-емкостных свойств.
1. Ячейка для изготовления керновых образцов, включающая ячейку первого типа для формирования керна, содержащую два идентичных полукорпуса, на одних концах которых имеются полуфланцы, расположенные на расстоянии от торцев полукорпусов, по всей длине которых выполнены желоба полуцилиндрической формы, предназначенные для формирования в них кернового образца, первую герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на торцах бесфланцевых концов полукорпусов ячейки первого типа при их скреплении, первую заглушку, предназначенную для соприкосновения ее крышки с первой герметизирующей прокладкой при размещении вкладыша заглушки в сквозном канале ячейки первого типа, первые резиновые уплотнения, предназначенные для расположения по краям желобов ячейки первого типа, вторую герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на торцах полуфланцев полукорпусов ячейки первого типа при их скреплении, которые снабжены отверстиями под болтовые соединения, по меньшей мере, одну ячейку второго типа для формирования керна, которая содержит два идентичных полукорпуса с полуфланцами на обоих концах, первые из которых расположены на расстоянии от первых торцев полукорпусов ячейки второго типа, по всей длине которых выполнены желоба полуцилиндрической формы, предназначенные для формирования в них кернового образца, вторые концы полуфланцев выполнены выступающими за вторые торцы полукорпусов ячейки второго типа, по меньшей мере, одну третью герметизирующую прокладку, предназначенную для размещения на первых торцах первых полуфланцев полукорпусов ячейки второго типа при их скреплении, вторую заглушку для отверстия, предназначенную для соприкосновения ее крышки с, по меньшей мере, одной третьей герметизирующей прокладкой при размещении вкладыша заглушки в сквозном канале ячейки второго типа, вторые резиновые уплотнения, предназначенные для расположения по краям желобов ячейки второго типа, все полуфланцы ячейки второго типа снабжены отверстиями под болтовые соединения, в полукорпусах ячеек первого и второго типов для формирования керна предусмотрены отверстия для соединения штифтами и болтами.
2. Ячейка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит удлиненные резиновые уплотнения, предназначенные для размещения внутри желоба, образованного последовательно расположенными друг за другом полукорпусами, составляющими ячейки первого и второго типов для формирования керна.
