Файл: Особенности вскрытия, испытания и опробования трещинных коллекторов нефти..pdf

ветствие напряженного состояния будет достигнуто с достаточной для экспериментов точностью. В этом случае формула тангенци­ ального напряжения на стенки отверстия примет вид

Очевидно, условия подобия будут соблюдены, если

Аналогичным способом были проанализированы условия по­ добия на внешнем контуре модели.

Итак, для того чтобы создать напряженное состояние в моде­ ли из естественного образца, аналогичное естественному пласту, достаточно нагрузить модель осевым, внешним и внутренним дав­ лениями, соответственно равными горному, боковому и пластово­ му давлениям естественного пласта.

§ 2. УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для выполнения лабораторных исследований была спроекти­ рована и изготовлена специальная лабораторная установка, по­ зволяющая воспроизводить процессы опробования трещинного коллектора пластовой жидкостью с помощью испытателя пла­ стов. Принципиальная схема установки показана на рис. 17. Ус­ тановка представляет собой бомбу высокого давления 1 с закреп­ ленным снизу нажимным прессом 2, к которому подключены системы, обеспечивающие создание напряжений в модели тре­ щинного коллектора, подобных пластовым условиям; прокачку жидкости через трещины модели и моделирование процессов оп­ робования; измерение и запись деформаций модели и давления

6 служат для управления работой системы вручную. Автомати­ ческое управление насосом осуществляется контактным маномет­ ром 7. Наблюдение за давлением в камере ведется по образцово­ му манометру 8. Для создания бокового или всестороннего сжа­ тия модели трещинного коллектора используется насос 9, кото­ рый подает масло через компенсатор 10 в мультипликатор 11. Автоматическое управление насосом осуществляется с помощью контактного манометра 12. Наблюдение за давлением в камере ведется по образцовому манометру 13. Манометр 14 служит для контроля за работой мультипликатора 11.

Управление системой бокового давления осуществляется с помощью кранов 15, 16 и 17. Эти краны позволяют использовать систему бокового давления для выполнения технических опера­ ций, необходимых при обслуживании установки (выпрессовывание головки бомбы из камеры для смены модели трещинного кол-'

61

Лектора, заполнение рабочей камеры мультипликатора маслом и т. д.). При выполнении экспериментов, оперируя кранами, мож­ но создавать давление в камере бомбы до 400 кгс/см2 подачей масла непосредственно от насоса или от 400 до 1500 кгс/см2 — подачей масла через мультипликатор / / . Кроме того, с помощью кранов можно регулировать скорость подъема давления и сни­ мать давление до нуля.

и..

Рис. 17. Принципиальная схема лабораторной установки для изучения процессов опробования трещинного коллектора.

Для имитации процессов опробования модели трещинного коллектора испытателем пластов служит система прокачки плас­ товой жидкости через трещины модели. Эта система состоит из насоса 18 и гидроаккумуляторов 19 и 20. Насос 18 подает жид­ кость в гидроаккумулятор 19 и поддерживает в нем заданное пластовое давление. Автоматическая регулировка давления осу­ ществляется электроконтактным манометром 21. Гидроаккумуля­ тор 20 служит для прокачки жидкости при различных противо­ давлениях, т. е. при различных депрессиях. Требуемое давление в гидроаккумуляторе 20 устанавливается по манометру 22. Управление системой выполняется с помощью вентилей 23, 24, 25, 26, 27. Наблюдение за давлением в трещинах модели ведется по образцовому манометру 28. Для записи характера изменения давления в трещинах при проведении экспериментов установлен тензометрический датчик давления 29, подключенный к тензометрической системе.

62

ния для подключения тензометрических датчиков, установленных на макете.

Конструкция головки показана на рис. 19. Она состоит из кор­ пуса 1, в котором выполнены два канала: центральный А и боко­ вой Б. Сверху каналы заканчиваются резьбой под штуцера для присоединения к системе прокачки пластовой жидкости чер.ез трещины модели. Снизу в специальное гнездо устанавливается переводник 2-й фиксируется винтом 3. Переводник имеет цент­ ральное отверстие, соединяющееся с центральным отверстием го-

Рис. 19. Головка бомбы.

ловки, и четыре боковых отверстия, сообщающиеся с боковым ка­ налом головки посредством прямоугольного паза, выполненного Е торце переводника. Для обеспечения гидравлического уплотне­ ния переводника применены кольца из термо-иефтестойкой рези­ ны. В нижней части переводника выполнена кольцевая проточка, в которую заливается эпоксидная смола, образующая манжету 4 для создания гидравлического уплотнения между латунной обо­ лочкой макета и переводником.

В четырех сквозных отверстиях корпуса головки с помощью гаек 5 крепятся капсулы 6 электровводов высокого давления, че­ рез которые проведены провода 7. Уплотнение достигается эпок­ сидной смолой 8. Провода электровводов подключены к клеммни'кам 9. Для свободного прохода воздуха через головку при ус­ тановке и извлечении ее из камеры бомбы имеется специальный канал с запорным винтом 10.

64

Высокое давление в камере бомбы создается с помощью муль­ типликатора, конструкция которого показана на рис. 20. Мультипликатор состоит из корпуса камеры высокого давления /

диаметра 4. Уплотнение поршня 2 достигается набором уплотнительных колец 5 из тефлона и латуни. Для уплотнения порш­

вает эффект самоуплотнения. Винт 8 позволяет периодически под­ нимать уплотнения большого поршня для обеспечения необходи­

Рис. 20. Мультипликатор.

мого уплотнения. Камера высокого давления мультипликатора имеет резьбу для подсоединения к штуцеру камеры бомбы. При подъеме давления в камере бомбы до 400 кгс/см2 масло закачи­ вается насосом через канал А. Одновременно с подъемом давле­ ния в камере бомбы осуществляется отгон поршней, заполнение камеры высокого давления мультипликатора маслом и выдав­ ливание масла из камеры низкого давления через канал В в сливной бачок насоса. После подъема давления закрываются вентили на каналах А и В, и подачей масла через канал Б под­ нимают давление в камерах мультипликатора и бомбе. В этом случае давление в камерах мультипликатора зависит от соотно­ шения площадей поршней. В комплекте установки имеются муль­ типликаторы с соотношением площадей поршней 3 и 4. Поэтому при максимальном рабочем давлении в камере низкого давления мультипликатора 400 кгс/см2 в камере бомбы можно создать давление 1200 кгс/см2 или 1600 кгс/см2 .

Для измерения и записи изменений давления в камерах ус­ тановки был специально разработан тензометрический датчик высокого давления. Конструкция датчика, показанная на рис. 21, позволяет измерять и записывать изменение давлений в широ­ ком диапазоне от 0 до 2500 кгс/см2 .

Датчик состоит из переводника 1, упругого элемента 4, про­ кладки 2, клеммника 5, стержня 6 для крепления электропрово-

дов н предохранительного колпака 3. Принцип работы датчика давления заключается в том, что деформация упругого элемента, которая происходит под давлением жидкости в канале Б, изме­ ряется наклеенными на его поверхность тензометрическими со­ противлениями.

Упругий элемент 4 имеет три поверхности А, В и Г. Поверх­ ность А является его рабочей частью. Вдоль нее наклеивается

кратного использования. Недостатком является низкая чувстви­ тельность упругого элемента, что требует применения высоко­ чувствительной тензометрической и записывающей аппаратуры, а также специальных приборов для тарировки.

Конструкции применяемых тензометров показаны на рис. 22. При подготовке к выполнению экспериментов опытным путем определялся наиболее удобный диапазон чувствительности сис­ темы тензоизмерений. Это осуществлялось подбором различных типов гальванометров шлейфного осциллографа и толщин плас­ тин упругих элементов. Подобранные тензометры и гальвано-

66