Оборудование – Прибор для определения проницаемости (

27.3.1.1 Доступны три различных типа ячейки, использующие заглушки, закрепляемые стопорными винтами. Ячейки настоящего и недавнего изготовления имеют номинальные параметры давления 13800 кПа (2000 фунт/кв. дюйм) или 12420 кПа

Существует множество давнишних ячеек, которые имеют номинальные параметры давления 2500 фунт/кв. дюйм. В 1996 номинальные параметры данных ячеек уменьшены до 1800 фунт/кв. дюйм (12420 кПа). Если пользователь не может абсолютно проверить, что используемая ячейка имеет номинальные параметры давления 13800 кПа

Инструкцию по эксплуатации или настоящий стандарт следует приложить к оборудованию. Лицам, незнакомым с оборудованием, следует ознакомиться с приложенной инструкцией перед использованием данного оборудования.

27.3.1.3 PPA может использовать множество фильтрующих сред, включая пористые керамические или металлокерамические диски, керны и пласты покрытых или непокрытых песков. Проницаемость керамических дисков доступна в пределах от 100 мД до 100 Д. Использование сред, моделирующих вскрытые поверхности в песчаном пласте, совместно с использованием соответствующих испытательных давлений и температур, предоставляет пользователю улучшенную картину того, что происходит в стволе скважины.

Для улучшения однородности испытательных условий и воспроизводимости результатов, диски могут быть классифицированы, используя собственную процедуру пользователя для испытания потока или процедуру по 27.3.2.6.

27.3.1.4 Испытательные давления обычно ограничиваются пределами безопасности ячейки как определено изготовителем: 12420 кПа (1800 фунт/кв. дюйм) или 13800 кПа (2000 фунт/кв.дюйм) при некоторой определенной температуре. Если в испытании используется противодавление, может быть необходимым уменьшение испытательного давления, чтобы избежать превышения предела давления ячейки и таким образом повреждения ячейки.

27.3.1.5 Повреждение ячейки вследствие избыточного давления может быть классифицировано следующим образом:

— изгибание заглушки, которое может быть обнаружено визуально или измерением;

— сжатие заглушки, которое может быть обнаружено по короблению отверстий или оснований для стопорного винта, которые становятся больше овальными, чем круглыми;

— скалывание цилиндра;

— напряженное состояние цилиндра.

Крышки, показывающие признаки повреждения, не следует использовать и их следует отклонить. Корпусы ячеек, показывающие признаки растрескивания под напряжением или серьезной точечной коррозии или имеющие поврежденные отверстия для стопорного винта, не следует использовать.

27.3.1.6 Для температур свыше 93 °C (200 °F) приемник противодавления должен находиться под давлением для предотвращения кипения фильтрата. Стандартный приемник противодавления использует в качестве источника давления CО₂ для обеспечения противодавления. Азотный источник давления и коллектор распределения азота может быть заменой для CО₂.

27.3.1.7 Ячейка PPA помещается в термостатическую регулируемую алюминиевую нагревательную камеру во время нагревания и фильтрации. Данная камера полностью вмещает фильтрующую площадь, позволяя фильтрацию при любой желаемой температуре от окружающей до 260 °C (500 °F). Температура ячейки может быть измерена с помощью металлического палочного термометра, вставленного в специальное отверстие в стенке ячейки. Температура регулируется посредством кнопки на термостате. Градуированный диск имеет шкалу отсчета от 1 до 10. После достижения заданной температуры однажды, она может быть повторена при установлении кнопки термостата в то же самое положение. Стандартные ячейки для фильтр-пресса PPA изготавливаются из нержавеющей стали. Расход энергии для нагревательной рубашки PPA равен 800 Вт.

27.3.2.3 Покрытый смолой песок может быть изготовлен в виде твердого диска, выбирая размер зерен песка для получения заданной проницаемости. Песок нагревается при 150 °C (300 °F) в течение времени от 1 ч до 3 ч в формах с диаметром немного большим, чем нормальный диаметр диска, и толщиной 6,5 мм (0,25 дюйма) или 25,4 мм

27.3.2.4 Металлокерамические диски или металлические диски с прорезями могут использоваться для моделирования трещины или пластов с высокой проницаемостью. При оценке наполнителей для борьбы с поглощением, необходимых для закупоривания определенного пласта, размер поровых каналов диска следует выбирать аналогичным размеру поровых каналов пласта.

27.3.2.5 Песчаные пласты могут использоваться в качестве фильтрующей среды, если ячейка PPA оснащается фильтром на дне ячейки. Для большей воспроизводимости высоты песчаного пласта сначала определить желаемую высоту пласта, а затем взвесить количество песка, необходимого для получения данной высоты. Песчаный пласт должен быть погружен в основную жидкость перед испытанием. Если пользователь желает провести испытания по стандартной методике с фильтрующей средой вверху ячейки, покрытый смолой песок может быть помещен в ячейку, нагрет в течение времени от 1 ч до 3 ч при температуре 150 °C (300 °F), охлажден и затем перевернут для испытания.

27.3.2.6 Процедура для сравнения керамических дисков: Установить диск в ячейку PPA и заполнить ячейку водой. Используя прибор для определения воздухопроницаемости, при закрытом верхнем клапане ячейки, отрегулировать давление от 28 кПа до 31 кПа на проверочном манометре с давлением до 200 кПа

27.3.3 Счетчик времени, с точностью ± 0,1 мин в течение времени испытания.

27.3.4 Термометр, со шкалой до 260 °C (500 °F).

27.3.5 Мерный цилиндр, объемом 25 мл или 50 мл (TC).

27.3.6 Мешалка с высокой скоростью вращения.
27.4 Процедура для фильтрации при высокой температуре/высоком давлении (HTHP)

27.4.1 Предварительный нагрев нагревательной рубашки

27.4.1.1 Соединить шнур питания с соответствующим напряжением, указанным на табличке прибора.

27.4.1.2 Повернуть термостат до середины шкалы и поместить термометр с круговой шкалой и металлическим стержнем в отверстие для термометра в стенке нагревательной рубашки. Контрольная лампа включения загорится, когда температура нагревательной рубашки достигнет уставки термостата.

27.4.1.3 Установить термостат на 6 °C (10 °F) выше заданной испытательной температуры.

a) Материал ячейки должен быть стойким к испытательной пробе.

b) Не использовать ячейки, показывающие признаки растрескивания под напряжением или серьезной точечной коррозии.

c) Использовать только неповрежденные стопорные винты из закаленной стали. Использование поврежденных, или общих стопорных винтов из мягкой стали является опасным.

27.4.2.2 При получении от изготовителя PPA оборудуется клапанами, которые имеют номинальные параметры температуры до 260 °C (500 °F). Если становится необходимым изменение каких-либо клапанов во время эксплуатации данного оборудования, требуется, чтобы заменяющиеся части были сконструированы для использования при температурах до 260 °C (500 °F) или более.

27.4.2.3 Ослабить стопорные винты, зажимающие заглушки, затем извлечь заглушки из ячейки, потянув их вверх, используя ниппели и соединенное оборудование в качестве ручек. Если заглушка застревает и не может быть освобождена мягким вращением, навинтить съемник для заглушки ячейки в основание ниппеля и нажать вниз на ручку для снятия. Затем вывинтить ниппели из заглушек и извлечь поршень из ячейки.

27.4.2.4 Проверить уплотнительные кольца на ниппелях, плавающем поршне, корпусе ячейки и заглушках. Заменить любые поврежденные или хрупкие уплотнительные кольца [все уплотнительные кольца следует заменять после испытаний при температурах свыше 150 °C (300 °F)]. Нанести тонкий слой смазки полностью вокруг всех уплотнительных колец, приняв необходимые меры для надлежащей смазки уплотнительных колец на поршне.

27.4.2.5 Навинтить плавающий поршень на Т-образный ключ и установить поршень в основание ячейки, проработав его вверх и вниз для гарантирования, что поршень перемещается свободно (основание ячейки, загрузочный конец имеют более меньшую проточку, чем вершина). Поместить поршень так, чтобы он располагался как можно ближе к основанию ячейки, затем отвинтить ключ от поршня.

27.4.2.6 Заполнить пространство выше поршня гидравлическим маслом до торцевой поверхности.

27.4.2.7 Установить гидравлическую заглушку на основание ячейки, нажав на шарик противодавления на ниппеле заглушки для нагнетательного патрубка ячейки для сброса давления, и позволить крышке проскользнуть в ячейку более легко. Установить и затянуть стопорные винты.

Немного масла вытечет из резьбового отверстия в заглушке, указывая на отсутствие воздуха между поршнем и заглушкой.

27.4.2.8 Соединить сборку нижнего ниппеля со шлангом насоса и накачать достаточно гидравлического масла для удаления воздуха из ниппеля. Затем, приняв меры предотвращения вытекания масла из ниппеля, соединить сборку ниппеля с нижней крышкой ячейки и разъединить шланг насоса.

Процедуры по 27.4.2.9 - 27.4.2.13 могут выполняться в предварительно нагреваемой рубашке или в не нагретой рубашке, если таковая является доступной или в специально сконструированном стенде.

27.4.2.9 Повернуть ячейку вертикально и заполнить ее 275 мл бурового раствора. Данный объем учитывает расширение во время нагрева. Не превышать данный объем.

Для лучшей воспроизводимости результатов испытаний перемешать буровой раствор в течение 5 мин непосредственно перед загрузкой в ячейку.

27.4.2.10 Повторно соединить шланг насоса с быстросоединяемым соединением на ниппеле основания ячейки и закрыть клапан давления на насосе. Качать насос для поднятия уровня пробы бурового раствора до канавки уплотнительного кольца.

27.4.2.11 Установить уплотнительное кольцо и вставить выбранный керамический диск или другую фильтрующую среду выше уплотнительного кольца.

27.4.2.12 Поместить верхнюю заглушку в ячейку, плотно затянуть стопорные винты и закрыть клапан на верхней заглушке.

Тепловое расширение содержимого ячейки и гидравлической жидкости является причиной быстрого повышения давления в ячейке, когда закрытая ячейка помещается в горячую нагревательную рубашку. Когда ячейка при комнатной температуре помещается в горячую нагревательную рубашку, насос следует быстро соединить для выпускания гидравлической жидкости для предотвращения избыточного давления. Во время нагревания давление в ячейке следует контролировать, периодически выпуская излишки жидкости.

27.4.2.13 Установить ячейку в нагревательную рубашку. Убедиться, что подставка для ячейки выставлена наружу с помощью ручки, затем вставить сборку ячейки и вращать ее так, чтобы штифт в основании нагревательной рубашки попал в отверстие в основании корпуса ячейки. Это предотвращает вращение ячейки.

27.4.3.1 Обратиться к Таблице 3 для получения давления, соответствующего испытательной температуре, и использовать гидравлический насос для нагнетания данного давления в ячейку. Если используется ручной насос, его следует качать со скоростью один ход поршня в секунду.

Фильтрация при температурах свыше точки кипения пробы жидкости требует использования приемника противодавления для предотвращения испарения фильтрата. Также требуется, чтобы проба была под давлением для предотвращения закипания.

Необходимо изменить распределители азота, имеющие приборы с противодавлением 4100 кПа (600 фунт/кв. дюйм) для получения давления 4850 кПа (700 фунт/кв. дюйм). Однако, испытания возможны в пределах ограничений для распределителей азота.

27.4.3.2 Во время нагревания ячейки использовать следующую процедуру для подготовки приемника противодавления.

a) Проверить для гарантирования, что T-образный винт регулятора вращается против часовой стрелки достаточно для сброса давления. Когда давление сброшено, винт вращается свободно.

b) Открыть предохранительный клапан для сброса любого остаточного давления и извлечь гильзу баллончика с CО₂ из датчика давления. Избавиться от пустого баллончика, заменить его новым и затянуть гильзу так, чтобы проколоть баллончик. Не настраивать регулятор во время данной процедуры (см. 27.4.3.6).

c) Проверить, что предохранительный клапан на сборке CО₂ и клапан для вытекания фильтрата закрыты.

d) Отложить сборку противодавления. Инструкции по ее установке приведены в 27.4.3.4.

27.4.3.3 Следить за температурой ячейки с помощью термометра в отверстии в стенке ячейки, отличном от отверстия в нагревательной рубашке. Когда ячейка достигает заданной температуры, понизить термостат для уменьшения температуры рубашки до испытательной температуры. Держать ячейку при заданной температуре до завершения теплового расширения и прекращения повышения давления в ячейке. Данная процедура может занять 1 ч.

27.4.3.4 При заданной температуре и стабилизированном давлении в ячейке смонтировать приемник противодавления на адаптере верхнего клапана. Закрепить приемник с помощью установочного штифта. Установить сборку подачи давления CО₂ на вершине приемника. Закрепить сборку подачи давления CО₂ на месте с помощью другого установочного штифта.

27.4.3.5 Если используется сливной шланг для фильтрата, соединить им спускной клапан и мерный цилиндр, в который сливается фильтрат.

Для получения точных измерений пространство от фильтрующей среды до выхода приемника противодавления и клапана приемника следует заполнить основной жидкостью перед началом испытания. Это гарантирует, что жидкость, проходящая через фильтр, перемещает равный объем жидкости в приемник. Отказ от выполнения данной процедуры может привести к существенной погрешности.

27.4.3.6 См. Таблицу 3 для определения соответствующего давления для приемника противодавления и подать его, отрегулировав T-образный винт на регуляторе давления.

27.4.3.7 Привести в действие насос для повышения давления в ячейке до заданного уровня, затем открыть клапан между ячейкой и приемником противодавления для начала испытания.

Перепад фильтрационного давления является разностью между давлением, подаваемым в ячейку, и давлением, поддерживаемым в приемнике противодавления.

27.4.4 Проведение испытания фильтрации

27.4.4.1 Должен использоваться лабораторный счетчик времени. Фильтрат должен собираться, и его объем записываться через 1 мин, 7,5 мин и 30 мин. Отображение полученных данных по отношению к квадратному корню времени обеспечивает полезное описание мгновенной водоотдачи. При желании пробы могут браться более часто, но не следует брать пробы до истечения времени 1 мин. Точно записанные время испытания и объемы необходимы для точного вычисления параметров фильтрации.

Для улучшенного определения мгновенной водоотдачи собрать фильтрат через
1 мин, 5 мин, 7,5 мин, 15 мин, 25 мин и 30 мин, и отобразить суммарные объемы фильтрата по отношению к квадратному корню времени.

27.4.4.2 Начать фильтрацию, открыв клапан между ячейкой и приемником противодавления. Проверить, что давление в ячейке, указанное на манометре насоса, и противодавление на заданных уровнях. Регулировать давление по мере необходимости в течение испытания.

27.4.4.3 Давление в ячейке может немного понизиться, поскольку фильтрация и любая утечка в насосе уменьшают содержимое ячейки. Насос следует использовать по мере необходимости для поддержания давления на заданном уровне. Если используется ручной насос, его следует качать со скоростью один ход поршня в секунду.

27.4.4.4 После каждого интервала фильтрат должен сливаться из приемника противодавления в мерный цилиндр. Записать время и суммарный объем.

Рекомендуется сливать фильтрат непосредственно из приемника противодавления без использования сливного шланга, соединенного с ним. Если используется шланг, его длина должна быть уменьшена для снижения погрешности, вызванной задержкой жидкости на его внутренней поверхности.

27.4.4.5 После 30 минут закрыть фильтрующий клапана и слить остатки фильтрата из приемника противодавления в мерный цилиндр. Записать суммарный объем фильтрата в мерном цилиндре.

Температуру пробы в ячейке следует понизить до 38 °C (100 °F) для гарантирования, что ячейка может быть безопасно открыта.

27.5.2 Сборка ячейки, находящаяся под давлением, должна охладиться в нагревательной рубашке. При выполнении данных испытаний с достаточной частотой, могут быть обеспечены охлаждающий стенд, блок или баня для ускорения процесса охлаждения. Доступен инструмент для держания ячейки, которым следует пользоваться при обращении с горячей ячейкой.

Особое внимание следует уделить при охлаждении горячих ячеек.

Если рекомендуется данная процедура, она создает трудности при выполнении более одного испытания в один 8-часовой рабочий день с одним PPA. В интересах повышенной производительности может быть полезным проектирование собственных процедур для охлаждения ячейки и оборудования. Следует учитывать соображения безопасности в данных конструкциях.

27.5.3 Закрыть клапан между ячейкой и приемником противодавления.

27.5.4 Сбросить давление на насосе и в ячейке, открыв клапан насоса, затем разъединить быстродействующее сцепное соединение между насосом и адаптером ниппеля на основании ячейки.

27.5.5 Сбросить противодавление, повернув T-образный винт на регуляторе против часовой стрелки до тех пор, пока винт не будет поворачиваться свободно.

27.5.6 Стравить давление из приемника противодавления, открыв предохранительный клапан на сборке CО₂. Открыть спускной клапан на приемнике противодавления и перелить последние несколько капель фильтрата в мерный цилиндр. После удаления замыкающего штифта извлечь сборку СО₂ из адаптера верхнего ниппеля. Извлечь приемник противодавления после удаления его замыкающего штифта.

27.5.7 Ячейка может быть открыта после охлаждения ее содержимого. Ячейку следует открывать только, когда пользователь убедится, что содержимое не находится под давлением.

27.5.7.1 Если ожидается, что в ячейке остается давление и видимая заглушка не находится в самом нижнем положении, следующая процедура может использоваться для определения положения плавающего поршня.

- Извлечь сборку быстрого соединения из заглушки в основании ячейки и вставить малое сверло или провод через заглушку для определения: находиться ли плавающий поршень в основании.

- Если поршень не находится в основании, то давление отсутствует. Если поршень находится в основании, то в ячейке может оставаться давление.

- Повторно соединить гидравлический насос и несколько раз прокачать его для перемещения поршня. Если ячейка находится под давлением, то это будет очевидным по усилию, требуемому для перемещения поршня.

27.5.7.2 Если существуют признаки, что ячейка все еще находится под давлением, полностью извлечь сборку фильтрующих клапанов из ячейки и вставить малое сверло или провод в крышку ячейки для удаления преграды. Сверло или провод остановятся при достижении фильтрующего диска. Надеть перчатки и убедиться, что отверстие направлено в сторону от лаборанта при вставке сверла или провода.

27.5.8 Ячейка может подниматься в нагревательной рубашке и помещаться на основание для ячейки или на скамью при открытии.

27.5.9 Ослабить стопорные винты, зажимающие заглушку, и используя клапан и адаптер ниппеля в качестве ручки, вытянуть заглушку из ячейки. Если заглушка застревает, вращательные движения клапана и адаптера ниппеля могут освободить ее. Если заглушка не освобождается данным способом, отвинтить клапан и адаптер ниппеля, установить съемник и использовать для удаления заглушки.

27.5.10 Заглушку следует удалять при вертикальном положении ячейки и торцевой поверхностью фильтрации вверх.

27.5.11 Извлечь фильтрующий диск. Использовать маленький нож, маленькую отвертку или подобные инструменты с тонким лезвием для поднятия края диска вверх, затем извлечь диск и фильтрационную корку. При необходимости, осторожно промыть фильтрационную корку пресной водой, или базовым маслом, если проба на нефтяной основе, затем измерить и записать ее толщину. Записать примечания касательно состава и текстуры фильтрационной корки.

27.5.12 Перелить оставшуюся жидкость из ячейки. Промыть внутреннюю часть ячейки пресной водой или подходящим растворителем, если проба на нефтяной основе. Обычно не является необходимым извлечение плавающего поршня и заглушки в основании ячейки, если последнее испытание не проводилось при температуре 150 °C (300 °F) или более.

Когда испытания проводятся при температурах свыше 150 °C (300 °F), следует заменять уплотнительные кольца.

27.5.13 Выполнить следующую процедуру для замены уплотнительных колец на плавающем поршне и заглушке в основании ячейки.

a) Извлечь заглушку в основании ячейки согласно процедуре, приведенной в 27.5.9 и 27.5.10.

b) Извлечь плавающий поршень. Завинтить Т-образный ключ в плавающий поршень и надавить или потянуть для скольжения поршня из любого конца ячейки. Следует отметить, что плавающий поршень может быть извлечен через верхний край без удаления заглушки в основании ячейки. Извлечь и избавиться от всех уплотнительных колец на поршне и заглушке.

c) Очистить части для повторного использования.