RU2343281C1

RU2343281C1 - Device for evaluation of characteristics of rock samples

Info

Publication number: RU2343281C1
Application number: RU2007118793/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Афиногенов (RU); Юрий Алексеевич Афиногенов
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2009-01-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention refers to mining and can be implemented for evaluation of characteristics of rock samples under conditions approximating to bed ones. Device for evaluation of characteristics of rock samples consists of chamber including channel for creating a crimping pressure; also core holder is positioned in the chamber. The core holder is made in form of electro-insulated elastic coat enveloping an upper and lower inserts with its end portions; the end surfaces of the inserts contact the tested sample and are equipped with semi-penetrable membranes. Lower part of the chamber includes the channel for fluid withdrawal, while the upper one includes secured with exterior nut upper end bushing with through hole, wherein puncheon out of dielectric material is installed; the said puncheon includes channels for fluid supply and channels for connection with means of measurement of specific electrical resistance of the tested sample. The said elastic coat is made with end collars conjugated with interior side and end surfaces of the chamber case. The elastic coat is inserted into rigid compound case in form of two joined to one another pairs of perforated semi-cylinders and two pairs of upper and lower shaped perforated semi-circles conjugated with the interior surface of the collars and with exterior ends of each of semi-cylinders. Lower inside portion of the chamber case is made in form of ring step whereon the core-holder is assembled; also this portion is equipped with a lower stepped bushing conjugated with the said ring step, with the end of the chamber case and with the lower insert. The said lower bushing is tied with the chamber case by means of a locking flange and includes a channel for fluid drainage and a channel for connection with means of measurement of specific electrical resistance of the tested sample. The channel for supply of crimping (side) pressure is made in a side wall of the chamber case. The puncheon in its upper part is conjugated with the source of vertical hydraulic pressure - with a piston of a hydro-cylinder.

EFFECT: simplification of design allowing creation of vertical and horizontal constituents of rock pressure.

8 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию свойств образов горных пород и может быть использовано для определения их сжимаемости, удельного электрического сопротивления, упругих характеристик, структуры пор по их эффективным гидравлическим радиусам с построением капиллярной кривой в зависимости от водонасыщенности, коэффициентов вытеснения нефти в условиях, приближающихся к пластовым.The invention relates to the study of the properties of rock images and can be used to determine their compressibility, electrical resistivity, elastic characteristics, pore structure by their effective hydraulic radii with the construction of a capillary curve depending on water saturation, oil displacement factors in conditions approaching reservoir.

Известно устройство для определения характеристик образцов горных пород, содержащее камеру с кернодержателем, штуцеры с трубками системы подачи и отвода флюида, штуцер с трубкой подачи жидкости для создания обжимающего давления, блок измерения удельного электрического сопротивления керна, соединенный с трубками подвода и отвода флюида, причем кернодержатель размещен в герметизированной камере и выполнен из герметичной электроизоляционной эластичной оболочки, один конец которой охватывает подвижный электрод, а другой - неподвижную торцовую втулку, ограниченная ими внутренняя полость соединена каналами с трубками подачи и отвода флюида, а полость, ограниченная внешней поверхностью эластичной оболочки и внутренними стенками камеры, соединена со штуцером подачи жидкости для создания обжимающего давления (RU №2284413 С1). Устройство включает также электронный блок измерения времени распространения продольных и поперечных волн в керне, два вкладыша, выполненные в виде цилиндров ступенчатой формы, причем торцы вкладышей с меньшим диаметром установлены в цилиндрических выемках такого же диаметра в подвижном электроде и неподвижной втулке. Диаметры вторых ступеней равны диаметру керна, причем в них выполнены сквозные отверстия для подвода флюида к керну и отвода от него, а на их торцах выполнены канавки для распределения по ним флюида, причем отверстия проходят через одну из канавок, на торцах вкладышей меньшего диаметра установлены пьезоэлектрические пластины, соединенные с электронным блоком измерения времени распространения упругих волн в керне.A device is known for determining the characteristics of rock samples, comprising a chamber with a core holder, fittings with tubes of a fluid supply and removal system, a fitting with a fluid supply tube to create a compressive pressure, a core electrical resistivity measuring unit connected to fluid supply and exhaust tubes, the core holder placed in a sealed chamber and made of a sealed electrical insulating elastic sheath, one end of which covers a movable electrode, and the other a fixed t an orifice sleeve, the inner cavity bounded by them is connected by channels to the fluid supply and discharge tubes, and the cavity bounded by the outer surface of the elastic shell and the inner walls of the chamber is connected to the fluid supply fitting to create a squeezing pressure (RU No. 2284413 C1). The device also includes an electronic unit for measuring the propagation time of longitudinal and transverse waves in the core, two inserts made in the form of cylinders of a stepped shape, and the ends of the inserts with a smaller diameter are installed in cylindrical recesses of the same diameter in the movable electrode and the stationary sleeve. The diameters of the second stages are equal to the diameter of the core, and through holes are made in them for supplying fluid to and from the core, and grooves are made at their ends for distributing fluid through them, the holes passing through one of the grooves, piezoelectric wires are installed at the ends of the liners of smaller diameter plates connected to an electronic unit for measuring the propagation time of elastic waves in a core.

Недостатком этого устройства является то, что оно функционально не предусматривает измерений капиллярной кривой в зависимости от водонасыщенности образца породы и определения структуры порового пространства по эффективным гидравлическим радиусам.The disadvantage of this device is that it does not functionally provide for measuring the capillary curve depending on the water saturation of the rock sample and determining the structure of the pore space by effective hydraulic radii.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является автоматизированная система RCS-760 для выполнения испытаний капиллярного давления или в режиме ступенчатого подъема давления, или в режиме непрерывной инжекции с одновременным измерением электрических свойств в существующих в пласте условиях. Система содержит держатель образца керна с гидростатическим нагруженном, муфту (камеру), порты (входы и выходы) для жидкости, систему трубопроводов, клапаны, фитинги, измеритель удельного сопротивления, насос подачи жидкости, датчики давления на входе/выходе, дифференциального, линии горного давления, систему нагружения, систему вакуумирования, полупроницаемую мембрану из керамики, тонкую бумагу, смоченные и насыщенные водой, смоченную нефтью мембрану (насадку на входном торце образца), нижнюю концевую втулку под выходным торцом испытуемого образца, концевую втулку на верхнем краю камеры, подвижный термостат для свободного доступа к системе трубопроводов, сжатому воздуху, резервуары разделителя рапы/нефти, систему управления перепадом давления. Когда процесс объемного вытеснения стабилизируется, то система RCS-760 автоматически переходит к следующему предварительно запрограммированному перепаду давления до тех пор, пока не будет достигнут полный набор давлений и произведены соответствующие измерения (см. инструкцию по эксплуатации «Система RCS-761 для определения условий образования капиллярного давления в месторождениях», CORETEST SYSTEMS, JNC, 23 Las Colinas Lane Suite 104, San Jose, California 95119).The closest to the proposed device in technical essence and the achieved result is an automated RCS-760 system for performing capillary pressure tests either in the step-by-step pressure rise mode or in the continuous injection mode with the simultaneous measurement of electrical properties in the existing conditions in the formation. The system contains a hydrostatic loaded core sample holder, a sleeve (chamber), ports (inputs and outputs) for the fluid, a piping system, valves, fittings, a resistivity meter, a fluid supply pump, inlet / outlet pressure sensors, differential, rock pressure lines , loading system, evacuation system, semipermeable ceramic membrane, thin paper moistened and water-saturated, oil-wetted membrane (nozzle at the inlet end of the sample), we test the lower end sleeve under the outlet end sample, end sleeve on the upper edge of the chamber, movable thermostat for easy access to the piping system, compressed air, brine / oil separator tanks, differential pressure control system. When the volumetric displacement process is stabilized, the RCS-760 system automatically proceeds to the next pre-programmed differential pressure until a complete set of pressures has been reached and appropriate measurements have been made (see the operating instructions for the RCS-761 System to determine the conditions for capillary formation field pressure ”, CORETEST SYSTEMS, JNC, 23 Las Colinas Lane Suite 104, San Jose, California 95119).

Недостатком системы RCS-760 является ее сложная конструкция, включающая также средства, обеспечивающие автоматизацию всех измерений, вследствие чего она приобретает высокую стоимость порядка 110000 долларов. Эта система не позволяет моделировать условия образования капиллярного давления в месторождениях при различных соотношениях вертикальной и горизонтальной составляющих горного давления, что не редко встречается в натуральных природных условиях.The disadvantage of the RCS-760 system is its complex design, which also includes tools that automate all measurements, as a result of which it acquires a high cost of about $ 110,000. This system does not allow simulating the conditions for the formation of capillary pressure in deposits at various ratios of the vertical and horizontal components of rock pressure, which is not uncommon in natural conditions.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции, расширение функциональных возможностей устройства для измерения других характеристик горных пород, упрощение процесса проводимых измерений и снижение стоимости устройства при обеспечении необходимой производительности.The objective of the invention is to increase the reliability of the design, expanding the functionality of the device for measuring other characteristics of rocks, simplifying the process of measurements and reducing the cost of the device while ensuring the necessary performance.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции с возможностью при этом создания вертикальной и горизонтальной составляющих горного давления. Кроме того, техническим результатом является создание системы измерения вытесненной воды из испытуемого образца породы, его удельного электрического сопротивления.The technical result of the invention is to simplify the design with the possibility of creating vertical and horizontal components of rock pressure. In addition, the technical result is the creation of a system for measuring displaced water from a test rock sample, its electrical resistivity.

Достигается это тем, что в устройстве для определения характеристик образцов горных пород, содержащем включающую канал для создания (подвода) обжимающего давления камеру с размещенным в ней кернодержателем, выполненным в виде электроизоляционной, эластичной оболочки, охватывающей своими оконечными частями верхний и нижний вкладыши, торцевые поверхности которых, контактирующие с испытуемым образцом, снабжены полупроницаемыми мембранами, нижняя часть камеры включает канал для отвода флюида, а верхняя - укрепленную с помощью наружной гайки верхнюю торцевую втулку со сквозным отверстием с размещенным в нем пуансоном из диэлектрического материала, включающим каналы для подвода флюида и подключения средств измерения удельного электрического сопротивления испытуемого образца, дополнительно указанная эластичная оболочка выполнена с торцевыми манжетами, сопряженными с внутренними боковыми и торцевыми поверхностями корпуса камеры, и заключена в жесткий составной кожух в виде состыкованных между собой двух пар перфорированных полуцилиндров и двух пар верхних и нижних фигурных перфорированных полуколец, сопряженных с внутренней поверхностью манжет и внешними торцевыми краями каждого из полуцилиндров, нижняя внутренняя часть корпуса камеры выполнена в виде кольцевой ступени, на которой установлен кернодержатель, и снабжена нижней ступенчатой втулкой, сопряженной с указанной кольцевой ступенью, торцом корпуса камеры и нижним вкладышем, указанная нижняя втулка скреплена с корпусом камеры с помощью замкового фланца и включает канал отвода флюида и канал для подключения средств измерения удельного электрического сопротивления образца, канал для подвода обжимающего (бокового) давления выполнен в боковой стенке корпуса камеры, а указанный пуансон в своей верхней части сопряжен с источником вертикального гидравлического давления (с поршнем гидроцилиндра); кроме этого указанные верхний и нижний вкладыши включают полости, внутри которых установлены подпружиненные пьезоэлектрические пластины, соединенные с электронным блоком измерения времени распространения упругих волн в керне (испытуемом образце); кроме этого камера с кернодержателем размещена на опоре внутри жесткой рамы, включающей верхнюю и нижнюю траверсы и две вертикальные стойки, при этом указанная опора установлена на нижней траверсе и выполнена в виде полой цилиндрической подставки со сквозным проемом в ее боковых стенках, в верхней траверсе установлен источник (гидроцилиндр с поршнем) вертикального гидравлического давления, а в указанной цилиндрической подставке установлен измеритель вытесняемой жидкости, сопряженный с отверстием для отвода вытесняемой жидкости, выполненным в нижней части корпуса камеры; кроме этого полупроницаемая мембрана, установленная на торце верхнего вкладыша, выполнена с пониженной относительно испытуемого образца проницаемостью, а на контактируемой с испытуемым образцом поверхности полупроницаемой мембраны, установленной на нижнем вкладыше, установлена дополнительная уплотняющая прокладка, преимущественно из фильтровальной бумаги; кроме этого устройство содержит схему измерения удельного электрического сопротивления испытуемого образца, включающую электронный блок, связанный с электродами, установленными на элементе отвода флюида и элементе подвода флюида к испытуемому образцу; кроме того, в качестве устройства измерения объема вытесняемой жидкости при давлении флюида на выходе испытуемого образца, близком к атмосферному, оно содержит сливную емкость, снабженную сбрасывающим излишнее давление клапаном; кроме того, в качестве устройства измерения объема вытесняемой жидкости при давлении флюида на выходе испытуемого образца, близком к пластовому, оно содержит измерительный узел, включающий связанные через монифольд вентиль, подключенный к системе подачи давления на нижний конец образца, и манометр, входной канал указанного монифольда связан с каналом отвода жидкости от испытуемого образца, а выходной канал - с входом плунжерного пресса, плунжер которого через гайку связан с червячной парой, управляемой шаговым приводом; кроме того, для определения коэффициента вытеснения нефти в испытуемом образце в условиях, близких к пластовым, гидравлическая схема подвода флюида к испытуемому образцу и отвода флюида содержит источник давления в виде камеры, выполненной с возможностью поворота относительно своей вертикальной оси и фиксацией соответствующего углового положения, внутри указанной камеры размещен груз заданной массы, взаимодействующий с заполненной вытесняющей жидкостью емкостью из эластичного материала (или шприцем) с выходным отверстием, связанным трубопроводом через нижнее отверстие в указанной камере и первый монифольд с входным каналом подвода флюида к испытуемому образцу, верхнее входное отверстие указанной камеры трубопроводом через второй монифольд связано с заполненной водой напорной емкостью, которая через разделительную колонку соответствующим трубопроводом связана через указанный первый монифольд с нижним выходным отверстием в камере и входным каналом подвода флюида к испытуемому образцу, указанная разделительная колонка в своей верхней части трубопроводом связана с масляным насосом, при этом канал отвода флюида из испытуемого образца связан через третий монифольд с емкостью для сбора вытесняемой нефти и отвода профильтрованной воды через отверстие в нижней части указанной емкости в указанную камеру, в своей верхней части указанная емкость связана с соединенными последовательно сепаратором и газовым счетчиком.This is achieved by the fact that in the device for determining the characteristics of rock samples, comprising a channel for creating (supplying) compressive pressure, a chamber with a core holder placed in it, made in the form of an electrical insulating, elastic shell, covering its upper parts with lower and upper liners, end surfaces which, in contact with the test sample, are equipped with semipermeable membranes, the lower part of the chamber includes a channel for fluid withdrawal, and the upper one, reinforced with an external the upper end sleeve with a through hole with a die made of dielectric material inside it, including channels for supplying fluid and connecting means for measuring the electrical resistivity of the test sample, the additional specified elastic shell is made with end cuffs mating with the inner side and end surfaces of the camera body, and enclosed in a rigid composite casing in the form of two pairs of perforated half-cylinders and two pairs of upper and lower perforated half rings connected to the inner surface of the cuffs and the outer end edges of each of the half-cylinders, the lower inner part of the chamber body is made in the form of an annular step on which the core holder is mounted, and is equipped with a lower step sleeve conjugated to the indicated annular step, the end of the chamber body and the lower insert, the specified lower sleeve is attached to the camera body using a locking flange and includes a channel for fluid removal and a channel for connecting specific electric tric resistance of the sample, the channel for supplying the squeezing (lateral) pressure is made in the side wall of the chamber body, and the specified punch in its upper part is connected to a source of vertical hydraulic pressure (with the piston of the hydraulic cylinder); in addition, these upper and lower liners include cavities within which spring-loaded piezoelectric plates are mounted connected to an electronic unit for measuring the propagation time of elastic waves in a core (test sample); in addition, a camera with a core holder is placed on a support inside a rigid frame, including the upper and lower traverses and two vertical racks, while this support is mounted on the lower traverse and is made in the form of a hollow cylindrical stand with a through opening in its side walls, a source is installed in the upper traverse (hydraulic cylinder with a piston) of vertical hydraulic pressure, and a displaced liquid meter is installed in the specified cylindrical stand, paired with an opening for displacing the displaced liquid, nennym the bottom of the camera body; in addition, the semipermeable membrane mounted on the end face of the upper liner is made with a lower permeability relative to the test sample, and on the surface of the semipermeable membrane contacted with the test specimen mounted on the lower liner, an additional sealing gasket is installed, mainly from filter paper; in addition, the device includes a circuit for measuring the electrical resistivity of the test sample, including an electronic unit connected to electrodes mounted on the fluid removal element and the fluid supply element to the test sample; in addition, as a device for measuring the volume of displaced liquid at a fluid pressure at the outlet of the test sample close to atmospheric, it contains a drain tank equipped with an overpressure-relieving valve; in addition, as a device for measuring the volume of displaced liquid at a fluid pressure at the outlet of the test sample close to the reservoir, it contains a measuring unit including a valve connected through a monifold connected to a pressure supply system at the lower end of the sample, and a manometer, the input channel of the specified monifold connected to the channel for draining fluid from the test sample, and the output channel to the inlet of the plunger press, the plunger of which is connected through a nut to a worm pair controlled by a step drive; in addition, to determine the coefficient of oil displacement in the test sample under conditions close to reservoir conditions, the hydraulic circuit for supplying fluid to the test sample and withdrawing fluid contains a pressure source in the form of a chamber configured to rotate about its vertical axis and fix the corresponding angular position, inside the specified chamber placed a load of a given mass, interacting with a filled displacing liquid tank of elastic material (or a syringe) with an outlet connected piping through the lower hole in the specified chamber and the first monifold with an inlet channel for supplying fluid to the test sample, the upper inlet of the specified chamber by piping through the second monifold is connected to the pressure vessel filled with water, which is connected through the separation column through the corresponding pipeline through the first monifold with the lower outlet in the chamber and the inlet channel for supplying fluid to the test sample, the specified separation column in its upper part is connected by with an oil pump, wherein the channel for removing fluid from the test sample is connected through the third monifold to a container for collecting displaced oil and for draining filtered water through an opening in the lower part of the indicated container into the indicated chamber, in its upper part the indicated container is connected to a separator connected in series and gas meter.

На фиг.1 показано устройство для определения характеристик образцов горных пород согласно изобретению, общий вид; на фиг.2 - вид снизу на корпус камеры 1 (фиг.1); на фиг.3 - вид сверху на замковый фланец 16 (фиг.1); на фиг.4 - устройство 27 для измерения количества вытесняемой воды при давлении на выходе, близком к атмосферному, общий вид; на фиг.5 - гидравлическая схема измерения вытесняемой воды из испытуемого образца через полупроницаемую мембрану в условиях, приближающихся к пластовым, с устройством измерения; на фиг.6 - гидравлическая схема измерения коэффициента вытеснения нефти.Figure 1 shows a device for determining the characteristics of rock samples according to the invention, a General view; figure 2 is a bottom view of the housing of the camera 1 (figure 1); figure 3 is a top view of the locking flange 16 (figure 1); figure 4 - device 27 for measuring the amount of displaced water at an outlet pressure close to atmospheric, General view; figure 5 is a hydraulic circuit for measuring displaced water from a test sample through a semipermeable membrane in conditions approaching the reservoir, with a measuring device; 6 is a hydraulic circuit for measuring the oil displacement coefficient.

Устройство для определения характеристик образцов горных пород (фиг.1)-(фиг.6) содержит камеру 1, включающую канал 2 для создания (подвода) обжимающего давления, с размещенным в ней кернодержателем 3, выполненным в виде электроизоляционной эластичной оболочки, охватывающей своими оконечными частями верхний 4 и нижний 5 вкладыши, представляющие собой ступенчатые цилиндры, прикладываемые стороной с диаметром, равным диаметру образца 6 к его торцам. Нижняя часть камеры 1 включает канал 7 для отвода флюида, а верхняя - укрепленную с помощью наружной гайки 8 верхнюю торцевую втулку 9 со сквозным отверстием с размещенным в нем пуансоном 10 из диэлектрического материала, включающим канал 11 для подвода флюида и канал 12 подключения средства измерения удельного электрического сопротивления испытуемого образца 6. Указанная эластичная оболочка (кернодержатель) 3 выполнена с торцевыми манжетами, сопряженными с внутренними боковыми и торцевыми поверхностями корпуса камеры 1, и заключена в жесткий составной кожух 13 в виде состыкованных между собой двух пар перфорированных полуцилиндров и двух пар верхних и нижних фигурных перфорированных полуколец, сопряженных с внутренней поверхностью манжет и внешними краями состыкованных полуцилиндров, нижняя внутренняя часть корпуса камеры 1 выполнена в виде кольцевой ступени 14, на которой установлен кернодержатель 3, и снабжена нижней ступенчатой втулкой 15, сопряженной с указанной кольцевой ступенью 14, торцом корпуса камеры 1 и нижним вкладышем 5, указанная нижняя втулка 15 скреплена с корпусом камеры 1 с помощью замкового фланца 16 и включает канал 7 для отвода флюида и канал 17 для подключения средств измерения удельного электрического сопротивления образца 6, при этом канал 2 для подвода обжимающего (бокового) давления выполнен в боковой стенке корпуса камеры 1, а указанный пуансон 10 в своей верхней части сопряжен с краем поршня 18 гидроцилиндра 19, указанные верхний 4 и нижний 5 вкладыши включают полости, внутри которых установлены подпружиненные пьезоэлектрические пластины 20, соединенные с электронным блоком 21 измерения времени распространения упругих волн в керне (испытуемом образце 6), камера 1 с кернодержателем 3 размещена на опоре 22 внутри жесткой рамы, включающей верхнюю 23 и нижнюю 24 траверсы и две вертикальные стойки 25, при этом указанная опора 22 установлена на нижней траверсе 24 и выполнена в виде полой цилиндрической подставки со сквозным проемом 26 в ее боковой стенке, в верхней траверсе 23 жестко установлен гидроцилиндр 19 с поршнем 18 для создания вертикальной составляющей горного давления на испытуемый образец 6 породы, а в указанной цилиндрической подставке (опоре 22) установлен измерительный узел 27 вытесняемой жидкости, сопряженный с отверстием канала 7 для отвода вытесняемой жидкости, выполненным в нижней части нижней ступенчатой втулки 15, полупроницаемую мембрану 28, установленную на торце верхнего вкладыша 4, выполненную с пониженной относительно испытуемого образца 6 проницаемостью, а на контактируемой с испытуемым образцом 6 поверхности полупроницаемой мембраны 29, установленной на нижнем вкладыше 5, размещена дополнительная уплотняющая прокладка, преимущественно из фильтровальной бумаги. Устройство (фиг.1) оснащено схемой измерения удельного электрического сопротивления испытуемого образца, включающей электронный блок 30 измерения, связанный с электродами 17 и 12, установленными на элементах отвода 7 и ввода 11 флюида к испытуемому образцу. В качестве устройства измерения объема вытесняемой жидкости при давлении на выходе 7 флюида, близком к атмосферному, оно содержит сливную емкость 31, снабженную сбрасывающим излишнее давление клапаном 32, в которой сливное отверстие выхода флюида 7 помещено под уровень 33 жидкости (фиг.4).A device for determining the characteristics of rock samples (Fig.1) - (Fig.6) contains a chamber 1, including a channel 2 for creating (supply) of compressive pressure, with a core holder 3 placed in it, made in the form of an electrical insulating elastic shell, covering its end parts of the upper 4 and lower 5 liners, which are stepped cylinders, applied side with a diameter equal to the diameter of the sample 6 to its ends. The lower part of the chamber 1 includes a channel 7 for draining fluid, and the upper one, an upper end sleeve 9 strengthened with an external nut 8, with a through hole with a die 10 made of dielectric material inside it, including a channel 11 for supplying fluid and a channel 12 for connecting a specific measuring instrument electrical resistance of the test sample 6. The specified elastic shell (core holder) 3 is made with end cuffs mating with the inner side and end surfaces of the camera body 1, and is enclosed in a hard composite casing 13 in the form of two pairs of perforated half-cylinders joined together and two pairs of upper and lower curly perforated half-rings paired with the inner surface of the cuffs and the outer edges of the joined half-cylinders, the lower inner part of the chamber 1 is made in the form of an annular stage 14 on which a core holder is mounted 3, and is equipped with a lower step sleeve 15, conjugated with the specified annular stage 14, the end face of the camera body 1 and the lower insert 5, the specified lower sleeve 15 is fastened to the body ohm chamber 1 using a locking flange 16 and includes a channel 7 for draining fluid and a channel 17 for connecting means for measuring the electrical resistivity of sample 6, while channel 2 for supplying compressive (lateral) pressure is made in the side wall of the chamber 1, and the specified punch 10 in its upper part is connected with the edge of the piston 18 of the hydraulic cylinder 19, said upper 4 and lower 5 liners include cavities inside which spring-loaded piezoelectric plates 20 are mounted, connected to the electronic time measuring unit 21 the propagation of elastic waves in the core (test sample 6), a chamber 1 with a core holder 3 is placed on a support 22 inside a rigid frame including an upper 23 and a lower 24 traverse and two vertical struts 25, while this support 22 is mounted on the lower traverse 24 and is made in in the form of a hollow cylindrical stand with a through opening 26 in its side wall, a hydraulic cylinder 19 with a piston 18 is rigidly mounted in the upper traverse 23 to create a vertical component of rock pressure on the test rock sample 6, and in the specified cylindrical stand (support 22) a measuring unit 27 of the displaced liquid is installed, which is interfaced with the opening of the channel 7 for displacing the displaced liquid, made in the lower part of the lower step sleeve 15, a semipermeable membrane 28 mounted on the end face of the upper liner 4, made with a lower permeability relative to the test sample 6, and on the surface of the semipermeable membrane 29 contacted with the test sample 6, mounted on the lower insert 5, an additional sealing gasket is placed, mainly from a filter AGI. The device (Fig. 1) is equipped with a circuit for measuring the electrical resistivity of the test sample, including an electronic measurement unit 30 connected to electrodes 17 and 12 mounted on the elements of the outlet 7 and the input 11 of the fluid to the test sample. As a device for measuring the volume of displaced fluid at a pressure at the outlet of the fluid 7, close to atmospheric, it contains a drain tank 31, equipped with a pressure relief valve 32, in which the drain outlet of the fluid outlet 7 is placed under the fluid level 33 (Fig. 4).

При заданном давлении на выходе, значительно превышающем атмосферное и близкое к внутрипластовому, гидравлическая схема измерительного устройства содержит измерительный узел 27 в составе монифольда, манометра, вентиля и пресса, обеспечивающий заданное давление на выходе воды из полупроницаемой мембраны 29 путем ее отбора с помощью системы его управления шаговым приводом (фиг.5). Система нагружения испытуемого образца 6 боковой и вертикальной составляющими горного давления содержит насосную станцию 34, трубопроводы 35, подсоединенные к камере 1 по каналу 2 и гидроцилиндру 19, с использованием соответствующих монифольдов 36, регистрирующих давление манометров 37 и запорных вентилей 38. Гидравлическая схема устройства (фиг.5) содержит камеру 1 в сборе с испытуемым образцом 6 горной породы, измерительный узел 27, предназначенный для измерения вытесняемой через полупроницаемую мембрану 29 модели пластовой воды (рапы) из испытуемого образца 6. Как упоминалось выше, узел 27 включает монифольд 36, к которому подсоединены выход 7 трубопровода, манометр 37, вентиль 38 (или пневматический клапан), пресс 39 с плунжером 40, связанным своей резьбой с гайкой, а гайка с зубчатым колесом 41 и червяком 42, хвостовик которого связан с шаговым приводом 43. Вентиль 38 измерительного узла 27 связан трубопроводом с помощью крестовины, тройника, обратного клапана 44 и параллельно ему подключенными монифольда 36 и вентиля 38 с нижними краями разделительных колонок 45 и 46, заполненных рапой до указанного уровня 47, совпадающего с верхним краем полупроницаемой мембраны 29. Верхний край разделительной колонки 45 соединен одним трубопроводом с вакуумным насосом 48, оснащенным вакуумметром 49, а другим трубопроводом - с источником гидравлического давления 50 (например, мультипликатором, приводом которого служит воздух низкого давления, или плунжерным прессом вида (39, 40), или насосом с регулируемым расходом), связанным с аккумулятором 51, заполненным рабочим агентом (например, нефтью или керосином), верхний край которого связан трубопроводом с вакуумным насосом 48 с помощью соответствующих вентилей 38 и монифольда 36.At a given outlet pressure, significantly higher than atmospheric and close to in-situ, the hydraulic circuit of the measuring device contains a measuring unit 27 consisting of a monifold, pressure gauge, valve and press, providing a given pressure at the water outlet from the semipermeable membrane 29 by selecting it using its control system step drive (figure 5). The system for loading the test sample 6 with the lateral and vertical components of the rock pressure contains a pump station 34, pipelines 35 connected to the chamber 1 through the channel 2 and the hydraulic cylinder 19 using the corresponding monifolds 36, which register the pressure of the pressure gauges 37 and shutoff valves 38. The hydraulic circuit of the device (Fig. .5) contains a chamber 1 assembled with a rock test sample 6, a measuring unit 27, designed to measure the model of produced water (brine) displaced through the semipermeable membrane 29 sample 6. As mentioned above, the assembly 27 includes a monifold 36, to which the outlet 7 of the pipeline, a pressure gauge 37, a valve 38 (or a pneumatic valve), a press 39 with a plunger 40 connected by their thread to a nut, and a nut with a gear 41 are connected and a worm 42, the shank of which is connected to the stepper actuator 43. The valve 38 of the measuring unit 27 is connected by a pipe with a cross, a tee, a check valve 44 and a monifold 36 and a valve 38 connected to it with lower edges of the separation columns 45 and 46 filled with brine until indicated level 47, which coincides with the upper edge of the semipermeable membrane 29. The upper edge of the separation column 45 is connected by one pipe to a vacuum pump 48 equipped with a vacuum gauge 49, and the other pipe is connected to a hydraulic pressure source 50 (for example, a multiplier driven by low pressure air, or a plunger press of the type (39, 40), or a variable flow pump) connected to a battery 51 filled with a working agent (for example, oil or kerosene), the upper edge of which is connected by a pipe to smart pump 48 using the corresponding valves 38 and monifold 36.

Верхний край разделительной колонки 46 одним трубопроводом, оснащенным фильтром - влагоотделителем 52 с автоматическим спуском конденсата, связан с каналом 11 для подвода флюида к испытуемому образцу по монифольду 36 с манометром 37, другим - с вакуумным насосом 48.The upper edge of the separation column 46 with one pipe equipped with a filter - water separator 52 with automatic condensate drain is connected to a channel 11 for supplying fluid to the test sample via monifold 36 with a pressure gauge 37, and the other with a vacuum pump 48.

Устройство для определения характеристик образцов горных пород (фиг.1-5) согласно изобретению работает следующим образом. Например, для определения минимальной остаточной водонасыщенности при некотором максимальном перепаде давления в испытуемом образце породы, определяемом величиной давления прорыва полупроницаемой мембраны, структуры порового пространства по эффективным гидравлическим радиусам с определением капиллярного давления в виде функции от текущей водонасыщенности S, меняющейся при каждом ступенчатом перепаде давления на торцах образца, используют гидравлическую схему, показанную на фиг.5. Сначала вакуумируют залитую рапу в колонки 45, 46 и измерительный узел 27 и устанавливают насыщенные под вакуумом рапой испытуемый образец 6 горной породы и полупроницаемую мембрану 29 с влагонасыщенной прокладкой между ними из фильтровальной бумаги на верхний край вкладыша 5, расположенного на верхнем краю нижней втулки 15 внутри кернодержателя 3, размещенного в камере 1 на ее кольцевую ступень 14. Втулка 15 скрепляется с нижним краем камеры 1 (фиг.2) с помощью замкового фланца 16 (фиг.3). Уровень рапы в напорных разделительных колонках 45 и 46 должен находиться на уровне 47, являющемся продолжением верхнего края полупроницаемой мембраны 29 и может регулироваться по высоте соответствующим смещением опоры колонок. На верхний край испытуемого образца устанавливается низкопроницаемая мембрана 28, насыщенная под вакуумом рабочим агентом (нефтью или керосином) вместе с насыщенной тем же агентом прокладкой из фильтровальной бумаги между ними. Сверху прижимается к мембране 28 пуансон 10 из диэлектрического материала с верхним вкладышем 4. Вход 11 рабочего агента подсоединен к монифольду 36 (фиг.5). Верхняя втулка 9 скреплена с верхней частью камеры 1 с помощью накидной гайки 8. Затем создают давление всестороннего обжима образца 6, подавая рабочий агент (трансформаторное или индустриальное масло) от насосной станции 34 по каналу 2 и в гидроцилиндр 19. Если известно соотношение боковой и вертикальной составляющих горного давления, то перекрывая один из вентилей внешнего давления 38, добавляют давление в линии с другим вентилем или наоборот. После этого заполняют колонки 45, 46 нефтью (керосином) и с помощью вакуумного насоса 48, вакуумметра 49 и открытия и закрытия соответствующих вентилей производят вакуумирование залитого рабочего агента в колонках, вакуумирование входного канала 11 и связанного с ним трубопровода с фильтром 52, вакуумирование аккумулятора 51 с рабочим агентом. После достигнутого необходимого вакуума в верхней части гидравлической системы (фиг.5) производят включение источника 50 давления для заполнения отвакуумированной системы нефтью (керосином) (Н). При этом нефть (керосин) (Н) в колонке 45 при закрытых вентилях 38 в измерительном узле 27 будет создавать начальное минимальное давление на раствор пластовой воды (рапу) в колонке 46, заполняя верхний трубопровод до полупроницаемой мембраны 28 рабочим агентом (Н). После этого открывают вентили 38 в измерительном узле 27 и продолжают создавать внутрипластовое заданное давление с двух сторон испытуемого образца 6. Достигнув указанное заданное внутрипластовое давление, перекрывают правый вентиль 38 измерительного узла 27 и начинают после этого повышать давление ступенями ΔР_i на входном торце испытуемого образца, создавая перепад давления. Под действием перепада давления на торцах образца начнется фильтрация агента (Н) сверху вниз, вытесняя первоначально рапу (Р) из самых крупных пор испытуемого образца через полупроницаемую мембрану 29, вследствие чего давление в измерительном узле начнет повышаться и поэтому автоматически включится шаговый привод, с помощью которого червячная пара 41, 42 начнет перемещать плунжер 40 вниз, не давая возрасти давлению под полупроницаемой мембраной 29 выше заданного внутрипластового. По окончании вытеснения рапы при первом перепаде ΔP₁, его повышают до следующего значения ΔР₂, и все действия, описанные выше, будут повторяться. Диаметр плунжера 40 известен, выход плунжера вниз до начала вытеснения и в процессе вытеснения при ΔР_i также известен. Можно рассчитать вытесненный объем рапы из образца 6. Кроме этого шаговый привод можно предварительно протарировать, сколько его шагов, например, требуется на 1 см³ вытесняемой рапы, в том числе объем рапы, приходящийся на 1 шаг привода. Зная вытесняемые объемы рапы ΔV_i при различных перепадах давления ΔР_i и используя формулу Лапласа для расчета эффективных радиусов пор, можно построить капиллярную кривую Р=f(S), где S - насыщенность образца рапой при давлении вытеснения Р, а затем построить гистограмму (структуру) освобождающихся пор с гидравлическими радиусами r_i от рапы, зная значения ΔV_i. Давление прорыва полупроницаемых мембран 29 составляет не выше 15 кг/см². Поэтому число ступеней ΔР_i ограничено. При каждом значении насыщенности S производят измерение удельного электрического сопротивления испытуемого образца с помощью электронного блока 30, подсоединенного к электроканалам 12 и 17. После проведения испытаний давления обжима и внутрипластовое постепенно ступенчато сбрасываются до нуля. Затем камеру 1 извлекают из рамы, вентили 38 внизу и вверху перекрывают, извлекая нижнюю втулку 15 с нижним вкладышем 5 и пуансон 10 с верхним вкладышем 4 и извлекают образец 6 из кернодержателя 3 вниз. Затем все операции по сборке и зарядке следующего образца повторяются.A device for determining the characteristics of rock samples (Fig.1-5) according to the invention operates as follows. For example, to determine the minimum residual water saturation at a certain maximum pressure drop in the test rock sample, determined by the breakthrough pressure of the semipermeable membrane, the pore space structure by effective hydraulic radii with the capillary pressure being determined as a function of the current water saturation S, changing with each step pressure drop by the ends of the sample, use the hydraulic circuit shown in Fig.5. First, the filled brine is evacuated into columns 45, 46 and the measuring unit 27, and a rock test sample 6 and a semi-permeable membrane 29 with a water-saturated membrane between them from the filter paper are placed on the upper edge of the liner 5 located on the upper edge of the lower sleeve 15 inside the core holder 3, placed in the chamber 1 on its annular stage 14. The sleeve 15 is fastened to the lower edge of the chamber 1 (figure 2) using the locking flange 16 (figure 3). The brine level in the pressure separation columns 45 and 46 should be at level 47, which is a continuation of the upper edge of the semipermeable membrane 29 and can be adjusted in height by the corresponding displacement of the column supports. A low permeable membrane 28 is installed on the upper edge of the test sample, saturated under vacuum with a working agent (oil or kerosene) together with a filter paper pad saturated between the same agent. A punch 10 of dielectric material with an upper liner 4 is pressed against the membrane 28. The input 11 of the working agent is connected to the monifold 36 (Fig. 5). The upper sleeve 9 is fastened to the upper part of the chamber 1 by means of a union nut 8. Then, a comprehensive crimp of sample 6 is created by supplying a working agent (transformer or industrial oil) from the pump station 34 through channel 2 and to the hydraulic cylinder 19. If the ratio of the lateral and vertical components of rock pressure, then blocking one of the external pressure valves 38, add pressure in line with another valve or vice versa. After that, the columns 45, 46 are filled with oil (kerosene) and using a vacuum pump 48, a vacuum gauge 49 and opening and closing the corresponding valves, the filled working agent is evacuated in the columns, the inlet channel 11 and the associated pipe with filter 52 are evacuated, the battery is evacuated 51 with a working agent. After reaching the necessary vacuum in the upper part of the hydraulic system (Fig. 5), a pressure source 50 is turned on to fill the evacuated system with oil (kerosene) (H). At the same time, oil (kerosene) (Н) in column 45 with closed valves 38 in the measuring unit 27 will create an initial minimum pressure on the produced water solution (brine) in column 46, filling the upper pipeline to a semipermeable membrane 28 with a working agent (Н). After that, open the valves 38 in the measuring unit 27 and continue to create an in-situ set pressure from both sides of the test sample 6. Having reached the specified predetermined in-place pressure, close the right valve 38 of the measuring unit 27 and then begin to increase the pressure by steps ΔР _i at the input end of the test sample, creating a pressure drop. Under the action of a pressure drop at the ends of the sample, the agent (H) will begin to filter from top to bottom, initially displacing the brine (P) from the largest pores of the test sample through a semipermeable membrane 29, as a result of which the pressure in the measuring unit will begin to increase and therefore the step drive will automatically turn on, using of which the worm pair 41, 42 will begin to move the plunger 40 downward, not allowing the pressure to increase under the semipermeable membrane 29 above a predetermined in-situ membrane. At the end of the displacement of the brine at the first drop ΔP ₁ , it is increased to the next value ΔP ₂ , and all the steps described above will be repeated. The diameter of the plunger 40 is known, the exit of the plunger down to the beginning of the displacement and in the process of displacement at ΔP _{i is} also known. It is possible to calculate the displaced volume of the brine from sample 6. In addition, the step drive can be pre-tared, how many steps, for example, are required per 1 cm ^{3 of the} displaced brine, including the brine volume per 1 drive step. Knowing the displaced volumes of brine ΔV _i at various pressure drops ΔР _i and using the Laplace formula to calculate the effective pore radii, we can construct the capillary curve P = f (S), where S is the saturation of the sample with brine at the displacement pressure P, and then construct a histogram (structure ) released pores with hydraulic radii r _i from the brine, knowing the values of ΔV _i . The breakthrough pressure of semipermeable membranes 29 is not higher than 15 kg / cm ² . Therefore, the number of steps ΔP _{i is} limited. For each saturation value S, the electrical resistivity of the test sample is measured using an electronic unit 30 connected to electrochannels 12 and 17. After testing, the crimping pressure and in-situ pressure are gradually reset to zero. Then the chamber 1 is removed from the frame, the valves 38 at the bottom and top are closed, removing the lower sleeve 15 with the lower liner 5 and the punch 10 with the upper liner 4 and the sample 6 is taken down from the core holder 3. Then, all assembly and charging operations of the next sample are repeated.

Заметим, что в случае проведения испытаний образца 6 в условиях, близких к атмосферным, давление всестороннего обжима образца доводят до 2,5 МПа, а давление на выходе 7 вытесняемого флюида из образца поддерживают равным атмосферному с помощью сливной емкости 31, оснащенной сбрасывающим клапаном 32. Выход канала 7 при этом погружен под уровень вытесняемой рапы 33 (фиг.4). Количество вытесненной рапы из образца определяется взвешиванием на электронных весах. Все расчеты определения капиллярной кривой и структуры эффективных пор по гидравлическим радиусам остаются такими же, как указано выше.Note that in the case of testing sample 6 under conditions close to atmospheric, the pressure of comprehensive crimping of the sample is brought to 2.5 MPa, and the pressure at the outlet 7 of the displaced fluid from the sample is maintained at atmospheric pressure using a drain tank 31 equipped with a relief valve 32. The output of the channel 7 is thus submerged under the level of the displaced brine 33 (figure 4). The amount of brine displaced from the sample is determined by weighing on an electronic balance. All calculations for determining the capillary curve and the structure of effective pores by hydraulic radii remain the same as described above.

Для определения коэффициента вытеснения нефти из испытуемого образца породы, прошедшего анализ на получение минимальной остаточной водонасыщенности, структуры пор по эффективным гидравлическим радиусам с функциональной зависимостью Р=f(S) с полноценным насыщением порового пространства нефтью при проведенном предварительном вытеснении рапы нефтью с использованием гидравлической схемы (фиг.5), теперь как нельзя лучше используют сложившуюся ситуацию для отключения от работы гидравлической схемы (фиг.5) и перехода на другую гидравлическую схему (фиг.6), которую подключают к кернодержателю (фиг.1) с использованием тех же самых монифольдов, что и для гидравлической схемы (фиг.5).To determine the coefficient of oil displacement from a test rock sample that has been analyzed to obtain the minimum residual water saturation, pore structure by effective hydraulic radii with a functional dependence P = f (S) with full saturation of the pore space with oil during preliminary displacement of the brine with oil using a hydraulic circuit ( figure 5), now the best possible way is to use the current situation to disconnect the hydraulic circuit from operation (figure 5) and switch to another hydraulic w circuit (6) which is connected to the core holder (1) using the same monifoldov that the hydraulic circuit (5).

Гидравлическая схема устройства для определения характеристик образцов горных пород, а именно для определения коэффициентов вытеснения нефти водой в условиях, близких к пластовым (фиг.6), содержит помимо кернодержателя 3, размещенного в камере 1, емкость 54 с водой, в которой могут быть растворены поверхностно активные вещества (ПАВ) и другие реагенты, повышающие нефтеотдачу, которая с помощью вентилей 38 и монифольда 36 связана трубопроводом с разделительной колонкой 55, в которой в нижней части налита вода (рапа), а в верхней части - масло, масляной насос 56 с емкостью 57 под масло, источник давления 58 вытесняющей воды, корпус которого в виде камеры снабжен шарнирами 59 с возможностью фиксации угла наклона его продольной оси относительно горизонтальной плоскости и резиновой грушей (шприцом) 60, заполненной вытесняющей водой (рапой), грузом 61 известной массы, сборник 62 под вытесненную нефть (керосин) и профильтрованную воду (рапу) через образец 6 породы, внутри которого в его нижней части выполнены каналы разной высоты ввода жидкости (слева) и канал выхода лишней жидкости (справа), а в его верхней части выполнен канал, снабженный вентилем 38 и соединенный с сепаратором 63, последний соединен трубопроводом с газосчетчиком 64.The hydraulic circuit of the device for determining the characteristics of rock samples, namely, to determine the coefficients of oil displacement by water under conditions close to reservoir (Fig.6), in addition to the core holder 3 located in the chamber 1, contains a container 54 with water in which it can be dissolved surface-active substances (surfactants) and other reagents that enhance oil recovery, which is connected via valves 38 and monifold 36 to a separation column 55, in which water (brine) is poured in the lower part and oil, oil is poured in the upper part a pump 56 with a capacity of 57 for oil, a pressure source 58 of displacing water, the casing of which is in the form of a chamber with hinges 59 with the possibility of fixing the angle of inclination of its longitudinal axis relative to the horizontal plane and a rubber bulb (syringe) 60 filled with displacing water (brine), cargo 61 known masses, a collection 62 for displaced oil (kerosene) and filtered water (brine) through a rock sample 6, inside of which in its lower part there are channels of different height of liquid inlet (left) and an excess liquid outlet channel (right), and in itthe upper part has a channel equipped with a valve 38 and connected to the separator 63, the latter is connected by a pipeline to the gas meter 64.

Указанная гидравлическая схема работает следующим образом. Сначала внутренняя емкость источника давления 58, находящегося в горизонтальном положении, груша 60, трубопровод, связанный с верхней частью источника давления 58, и трубопровод, связанный со сборником 62 и далее с выходным каналом 7, заполняются водой (рапой) из емкости 54 с помощью соответствующих монифольдов 36 и вентилей 38. Затем с помощью насоса 56, питаемого маслом (индустриальным или трансформаторным) из емкости 57, создают давление в замкнутой системе, близкое к внутрипластовому, предварительно создав заданные значения обжимающего давления на образец 6 и вертикальную составляющую горного давления после извлечения из кернодержателя 3 полупроницаемых мембран 28 и 29, имея ввиду, что они уже выполнили свою роль при создании остаточной водонасыщенности в образце при заполнении его пор вытесняющей нефтью. Теперь настала пора вытеснять нефть из образца водой, чтобы определить сколько же ее остается в породе при разработке месторождения под действием нагнетаемой воды по нагнетательным скважинам. Перепад давления в нагнетательных и добывающих скважинах обычно известен, он определяется технологией разработки месторождения, при этом известно и среднее расстояние между рядом нагнетательных скважин и рядом добывающих скважин. Разделив известный указанный перепад давления на известное указанное расстояние, получаем градиент давления на единице длины пласта, после чего определяем необходимый перепад давления на торцах испытуемого образца путем умножения полученного градиента давления на длину испытуемого образца. Этот перепад, как показывают расчеты, находится в пределах от 0,005 МПа до 0,01 МПа. Такой перепад давления можно создать с помощью груза 61 известной массы, задавая необходимый угол наклона его линии скольжения (качения) внутри корпуса 58 источника давления к горизонтальной плоскости. Разлагая вес груза 61 с учетом выталкивающей силы Архимеда на две составляющие: одну параллельно линии наклона образующей цилиндрического корпуса 58, а другую - перпендикулярно ей, находим создаваемое давление флюида на входном торце образца 6, разделив первую силу на площадь поршня шприца или на внутреннюю площадь поперечного сечения корпуса 58 в зависимости от того, что используется - шприц с поршнем или резиновая груша 60. Создав необходимый расчетный перепад давления на торцах образца, начинается вытеснение нефти из испытуемого образца 6 в кернодержателе 3, которая по выходному каналу 7 при закрытом вентиле поступает в измерительный узел 27 и при открытом вентиле по пути попадает в сборник 62 и далее при открытом вентиле из сборника 62 попадает в корпус 58 источника давления. При этом все остальные вентили 38, мешающие фильтрации и вытеснению нефти из образца 6, перекрыты. Нефть (керосин), попадая в сборник 62 по левому каналу, поднимается в его верхнюю часть и там собирается. После прокачки через образец от 6 до 14 объемов пор образца процесс вытеснения прекращают, корпус 58 возвращают при этом в горизонтальное положение. Перекрывая затем необходимые вентили, включая насос 56 при низком регулируемом расходе и открывая незначительно вентиль точной регулировки в верхней части сборника 62, производят перемещение собранной нефти (керосина) в его верхней части в сепаратор 63, в котором производят окончательное разделение нефти (керосина) от капель воды и выделяемого при этом растворенного газа и ее количество, количество газа определяют с помощью газосчетчика 64.The specified hydraulic circuit works as follows. First, the inner container of the pressure source 58, in a horizontal position, a bulb 60, a pipe connected to the upper part of the pressure source 58, and a pipe connected to the collector 62 and then to the outlet channel 7, are filled with water (brine) from the tank 54 using the appropriate monifolds 36 and valves 38. Then, using the pump 56, fed with oil (industrial or transformer) from the tank 57, create a pressure in a closed system close to the in-situ, having previously created the specified values of the squeezing pressure on the sample 6 and the vertical component of the rock pressure after removal from the core holder 3 semipermeable membranes 28 and 29, meaning that they have fulfilled their role in creating the residual water in the sample during the filling of its pores displacing oil. Now it is time to displace oil from the sample with water in order to determine how much of it remains in the rock during field development under the influence of injected water through injection wells. The pressure drop in the injection and production wells is usually known, it is determined by the technology of field development, and the average distance between a number of injection wells and a number of production wells is also known. Dividing the known indicated pressure drop by the known specified distance, we obtain the pressure gradient per unit length of the formation, and then we determine the necessary pressure drop at the ends of the test sample by multiplying the resulting pressure gradient by the length of the test sample. This difference, as calculations show, ranges from 0.005 MPa to 0.01 MPa. Such a pressure drop can be created with the help of a load 61 of known mass by setting the required angle of inclination of its line of sliding (rolling) inside the housing 58 of the pressure source to the horizontal plane. Decomposing the weight of the load 61, taking into account the buoyancy force of Archimedes, into two components: one parallel to the tilt line of the generatrix of the cylindrical body 58, and the other perpendicular to it, we find the created fluid pressure at the inlet end of sample 6, dividing the first force by the area of the piston of the syringe or the internal area of the transverse section of the housing 58, depending on whether it is used — a syringe with a piston or a rubber bulb 60. Having created the required calculated pressure drop at the ends of the sample, oil is displaced from the test sample 6 core holder 3, on which the outlet duct 7, with the valve closed is supplied to the measuring unit 27 and the open valve along the path enters the collector 62 and further with an open valve from the book 62 enters the housing 58 of the pressure source. Moreover, all the other valves 38, which interfere with the filtration and displacement of oil from sample 6, are closed. Oil (kerosene), falling into the reservoir 62 through the left channel, rises to its upper part and is collected there. After pumping through the sample from 6 to 14 pore volumes of the sample, the displacement process is stopped, the housing 58 is returned to the horizontal position. Then shutting off the necessary valves, including the pump 56 at a low controlled flow rate and slightly opening the fine adjustment valve in the upper part of the collector 62, move the collected oil (kerosene) in its upper part to the separator 63, in which the final separation of oil (kerosene) from drops water and the dissolved gas released in this case and its amount, the amount of gas is determined using a gas meter 64.

После этого все давления постепенно сбрасывают до нуля, подготавливая кернодержатель 3 для извлечения испытуемого образца 6 и зарядки последующего, и все описанные выше операции повторяются.After that, all pressures are gradually released to zero, preparing a core holder 3 to extract the test sample 6 and charge the subsequent one, and all the operations described above are repeated.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет проводить испытания как при всестороннем равномерном сжатии, так и при неравномерном сжатии, когда одна из составляющих горного давления ощутимо отличается от другой составляющей, чего не было осуществлено в аналогичных конструкциях. Упрощена также операция смены образца породы, не извлекая кернодержатель 3 из масляной ванны камеры 1. Кроме этого предлагаемая конструкция устройства позволяет расширить его функциональные возможности. Например, освободив кернодержатель от полупроницаемых мембран 29 и 28, заменив нижнюю мембрану 29 на непроницаемый диск, можно определить сжимаемость полностью влагонасыщенного образца при заданном внешнем давлении по выжиманию рапы по каналу 11, измеряя ее количество путем отвода в мерный капилляр или в сливную емкость (фиг.4).The proposed design of the device allows testing both with comprehensive uniform compression, and with uneven compression, when one of the components of the rock pressure significantly differs from the other component, which was not carried out in similar designs. The operation of changing the rock sample is also simplified without removing the core holder 3 from the oil bath of the chamber 1. In addition, the proposed device design allows to expand its functionality. For example, having freed the core holder from semipermeable membranes 29 and 28, replacing the lower membrane 29 with an impermeable disk, it is possible to determine the compressibility of a fully saturated sample at a given external pressure by squeezing the brine through channel 11, measuring its amount by draining it into a measured capillary or into a drain tank (Fig. .four).

Или, например, устройство позволяет измерять проницаемость по нефти (Н) испытуемого образца с остаточной водой при определенном заданном градиенте давлений, измеряя при этом удельное электрическое сопротивление образца породы и скорость упругих волн.Or, for example, the device allows you to measure the oil permeability (N) of the test sample with residual water at a given pressure gradient, while measuring the electrical resistivity of the rock sample and the speed of the elastic waves.

Или, наоборот, осуществляя затем фильтрацию нагнетаемой воды через водонефтенасыщенный образец породы, проводя те же самые указанные измерения, моделируя процесс разработки месторождения и определяя коэффициент вытеснения нефти в условиях, приближающихся к пластовым.Or, on the contrary, then filtering the injected water through a water-saturated rock sample, performing the same indicated measurements, simulating the development of the field and determining the oil displacement coefficient under conditions approaching the reservoir.

Claims

1. A device for determining the characteristics of rock samples, comprising a channel for creating (supplying) compressive pressure, a chamber with a core holder placed in it, made in the form of an electrical insulating elastic shell, covering its upper parts and lower liners, the end surfaces of which are in contact with the test person sample, equipped with semi-permeable membranes, the lower part of the chamber includes a channel for fluid removal, and the upper one, the upper end sleeve reinforced with an external nut cu with a through hole with a die made of a dielectric material, including channels for supplying fluid and connecting means for measuring the electrical resistivity of the test sample, characterized in that said elastic shell is made with end cuffs mating with the inner side and end surfaces of the camera body, and enclosed in a rigid composite casing in the form of two pairs of perforated half-cylinders and two pairs of upper and lower curly perforated If these semirings are conjugated to the inner surface of the cuffs and the external end edges of each of the half-cylinders, the lower inner part of the chamber body is made in the form of an annular step on which the core holder is mounted and is equipped with a lower step sleeve conjugated to the indicated annular step, the end of the chamber body and the lower insert , said lower sleeve is bonded to the camera body using a locking flange and includes a fluid outlet channel and a channel for connecting specific electrical resistivity measuring instruments the phenomena of the sample, the channel for supplying the squeezing (lateral) pressure is made in the side wall of the chamber body, and the specified punch in its upper part is interfaced with a source of vertical hydraulic pressure - with the piston of the hydraulic cylinder.

2. The device according to claim 1, characterized in that said upper and lower liners include cavities inside which spring-loaded piezoelectric plates are mounted connected to an electronic unit for measuring the propagation time of elastic waves in a core (test sample).

3. The device according to claim 1, characterized in that the camera with a core holder is placed on a support inside a rigid frame including an upper and lower traverse and two vertical racks, while this support is installed on the lower traverse and made in the form of a hollow cylindrical stand with a through opening a source — a hydraulic cylinder with a piston — of vertical hydraulic pressure is installed in its side walls, in the upper traverse, and a displaced liquid meter, coupled with an outlet for drainage, is installed in the specified cylindrical stand yes displaced fluid made in the lower part of the camera body.

4. The device according to claim 1, characterized in that the semipermeable membrane mounted on the end face of the upper liner is made with a lower permeability relative to the test sample, and on the surface of the semipermeable membrane contacted with the test specimen mounted on the lower liner, an additional sealing gasket is installed mainly from filter paper.

5. The device according to claim 1, characterized in that it contains a circuit for measuring the electrical resistivity of the test sample, including an electronic unit connected to the electrodes mounted on the fluid removal element and the fluid supply element to the test sample.

6. The device according to claim 1, characterized in that as a device for measuring the volume of displaced liquid at a fluid pressure at the outlet of the test sample close to atmospheric, it contains a drain tank equipped with a valve that relieves excess pressure.

7. The device according to claim 1, characterized in that as a device for measuring the volume of displaced fluid at a fluid pressure at the output of the test sample close to the reservoir, it contains a measuring unit that includes a valve connected through a monifold and connected to a pressure supply system at the lower end sample, and a manometer, the input channel of the indicated monifold is connected to the channel for removing fluid from the test sample, and the output channel to the input of the plunger press, the plunger of which is connected through a nut to a step controlled worm pair th drive.

8. The device according to claim 1, characterized in that for determining the coefficient of oil displacement in the test sample under conditions close to the reservoir, the hydraulic circuit for supplying fluid to the test sample and withdrawing the fluid contains a pressure source in the form of a chamber configured to rotate relative to its vertical axis and fixing the corresponding angular position, a specified mass of cargo is placed inside the specified chamber, interacting with a container filled with displacing fluid from an elastic material or with a syringe with one hole connected by a pipeline through the lower hole in the specified chamber and the first monifold with an inlet channel for supplying fluid to the test sample, the upper inlet of the specified chamber is connected via a second monifold to a pressure vessel filled with water, which is connected through a separation column through a corresponding pipeline through the first monifold with a lower outlet in the chamber and an inlet channel for supplying fluid to the test sample, the specified separation column in its upper part of the pipe is connected to the oil pump, while the channel for draining fluid from the test sample is connected through the third monifold to a container for collecting displaced oil and draining filtered water through an opening in the lower part of the indicated container into the indicated chamber, in its upper part the indicated container is connected to the connected sequentially separator and gas meter.