Установка для исследования фильтрационных свойств пористых материалов

Авторы патента:

G01N15 - Исследование свойств частиц; определение проницаемости, пористости или площади поверхности пористых материалов (идентификация микроорганизмов C12Q)

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике для определения проницаемости пористых материалов и может использоваться в любой отрасли промышленности, где необходимо контролировать расход газа или жидкости через пористую поверхность. Задачей полезной модели является создание нового устройства для исследования фильтрационных свойств тампонажного раствора и цементного камня с достижением следующего технического результата - определение проницаемости цементного раствора и камня на любом этапе его жизни. Кроме того, предлагаемая установка позволяет определить проницаемость по воде или воздуху любых пористых материалов с различной степенью уплотнения. Установка для исследования фильтрационных свойств тампонажного раствора и цементного камня, включает рабочий цилиндр, на концах которого установлены накидные гайки со штуцерами, герметичную емкость постоянного давления, заполненную рабочим агентом водой или воздухом, имеющую на верхней крышке патрубок для подачи воздуха или другого газа, дыхательный патрубок с перекрывающим краном, а на нижней крышке - патрубок для присоединения с помощью гибкой трубы к штуцеру рабочего цилиндра, заполненному испытуемым материалом, через который фильтруется жидкость или газ.

Известна установка для определения проницаемости цементного камня «CEMENT PERMEAMETR» фирмы OFI Testing Equipment MODEL 90, включающая систему подачи газа фильтрующегося через образец, устройство для измерения перепада давления и расхода газа, устройство для установки испытуемого образца, включающее резиновую манжету для установки образца, зажимы фиксирующие манжету (Инструкция по эксплуатации, 10 стр.)

Недостатком установки - аналога является то, что на ней невозможно исследовать изменение проницаемости цементного раствора, затем цементного камня в процессе его твердения, а также определять изменение проницаемости камня после нарушения его целостности при внешних воздействиях.

Задачей полезной модели является создание нового устройства для исследования фильтрационных свойств тампонажного раствора и цементного камня с достижением следующего технического результата - определение проницаемости цементного раствора и камня на любом этапе его жизни. Кроме того, предлагаемая установка позволяет определить проницаемость по воде или воздуху любых пористых материалов с различной степенью уплотнения.

Поставленная задача решается тем, что установка для исследования фильтрационных свойств пористых материалов включает рабочий цилиндр, на концах которого установлены накидные гайки со штуцерами, герметичную емкость постоянного давления, заполненную рабочим агентом водой или воздухом, имеющую на верхней крышке патрубок для подачи воздуха или другого газа, дыхательный патрубок с перекрывающим краном, а на нижней крышке - патрубок для присоединения с помощью гибкой трубы к штуцеру рабочего цилиндра, заполненному испытуемым материалом, через который фильтруется жидкость или газ.

На фигуре представлен общий вид установки для исследования фильтрационных свойств тампонажного раствора и цементного камня.

Установка для исследования фильтрационных свойств пористых материалов состоит из рабочего цилиндра 1, накидных гаек 2, верхнего штуцера 3 рабочего цилиндра 1, нижнего штуцера 4 рабочего цилиндра 1, герметично закрытой емкости 5 постоянного давления, которая заполнена водой или воздухом. На верхней крышке емкости 5 имеется патрубок 6 для подключения к компрессору и дыхательный патрубок 7 с перекрывающим краном. К нижней крышке емкости приварен патрубок 8 для присоединения гибкого шланга к входному штуцеру рабочего цилиндра. Рабочий цилиндр может устанавливаться на специальной опоре 9.

На обеих торцевых поверхностях рабочего цилиндра установлены гайки с отверстиями для резьбового штуцера. Такая конструкция обеспечивает надежность и простоту эксплуатации установки. Наличие гаек и штуцеров на обоих торцах рабочего цилиндра позволяет измерять проницаемость испытуемого материала, как по воде при соединении шланга к верхнему штуцеру 3 рабочего цилиндра 1 и нижнему патрубку 8 емкости 5, так и по воздуху при соединении шланга к нижнему штуцеру 4 рабочего цилиндра 1 и отсутствии воды в емкости 5.

Установка для исследования фильтрационных свойств тампонажного раствора и цементного камня работает следующим образом. В емкость 5 заполненную водой, шлангом через патрубок 6 от компрессора подается воздух, который вытесняет воду (рабочий агент) под давлением 0,01-0,4 МПа через патрубок 8 в рабочий цилиндр 1. Из герметично закрытой емкости 5 вода поступает через штуцер 3 в рабочий цилиндр 1, заполненный испытуемым материалом (тампонажным раствором, цементным камнем или другим пористым материалом). Фильтруясь через испытуемый материал в рабочем цилиндре 1, вода выходит через штуцер 4, при этом фиксируется объем профильтрованной жидкости. По полученному объему жидкости, прошедшей через испытуемый образец за определенный период времени, и зная геометрические характеристики образца, рассчитывается его проницаемость.

Наличие дыхательного патрубка 7 обеспечивает вентилирование камеры во внерабочее время.

При определении проницаемости испытуемого материала по воздуху герметично закрытая емкость 5 освобождается от воды, и она заполняется воздухом, который под давлением 0,01-0,4 МПа поступает через патрубок 8 в рабочий цилиндр 1 через нижний штуцер 4. Фильтруясь через испытуемый материал в рабочем цилиндре 1, воздух выходит через штуцер 3, при этом фиксируется объем профильтрованного через образец воздуха жидкости. По полученному объему воздуха, прошедшего через испытуемый образец за определенный период времени, и зная геометрические характеристики образца, рассчитывается его проницаемость.

Экспериментальная установка была изготовлена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре бурения нефтяных и газовых скважин. При этом размеры рабочей камеры составляет 57 мм в диаметре при длине 200 мм. Герметичная емкость имеет диаметр 426 мм и высоту 500 мм. Она использована для оценки изменения проницаемости цементного раствора, начиная с момента его схватывания до затвердевания (получения камня).

Использование предлагаемой полезной модели позволит определить фильтрационные способности тампонажного раствора, цементного камня и любого пористого материала при фильтрации через них воды, газа или иных флюидов. Установка позволит оценить эффективность применения различных добавок при модификации тампонажных материалов.

Установка для исследования фильтрационных свойств пористых материалов, включающая рабочий цилиндр, заполняемый испытуемым материалом, на концах которого установлены накидные гайки с резьбовыми штуцерами, соединенный с герметичной емкостью постоянного давления, заполненной рабочим агентом водой или воздухом, имеющей на верхней крышке патрубок для подачи воздуха или другого газа, дыхательный патрубок с перекрывающим краном, а на нижней крышке - патрубок для присоединения с помощью гибкой трубы к рабочему цилиндру.