Последовательность операций капиллярного контроля

Капиллярный контроль предназначен для обнаружения невидимых или слабовидимых дефектов типа несплошностей, выходящих на поверхность объекта контроля. Применение капиллярных методов позволяет определить расположение и геометрические размеры поверхностных и сквозных несплошностей в объектах контроля, дающие объективную информацию об опасности этих дефектов для безаварийной работы детали, узла и всего механизма в целом.

Суть капиллярного контроля заключается в проникновении специальной индикаторной жидкости в трещину, последующем извлечении ее из трещины в слой проявителя в месте выхода трещины на поверхность детали и окрашивании этой части проявителя в яркий цвет. Форма цветного пятна, его размеры и яркость позволяют опытному дефектоскописту судить об объеме полости трещины и других ее параметрах (ширина и проч.).

Основные операции капиллярного контроля представлены на рисунке, где схематически изображена деталь 1 с дефектом 2, имеющим выход на поверхность П. Чтобы выявить этот дефект (трещину), на поверхность детали наносится индикаторная жидкость (пенетрант) 3, которая заполняет трещину под действием капиллярных сил.

Индикаторным пенетрантом (пенетрант – от английского «penetrate» – проникать) называют дефектоскопическую жидкость, обладающую способностью проникать в несплошности объекта контроля и образовывать при ее последующем полном или частичном извлечении слоем проявителя визуализируемый индикаторный рисунок дефекта.

В зависимости от свето-колористических свойств индикаторной проникающей жидкости и соответственно способа получения первичной информации от индикаторного рисунка, индикаторные пенетранты разделяются на цветной, люминесцентно-цветной и люминесцентный. Цветной пенетрант обнаруживается в видимом свете, люминесцентный пенетрант различим под действием ультрафиолетового излучения, люминесцентно-цветной пенетрант имеет характерный цвет в видимом излучении и люминесцирует под воздействием ультрафиолетового излучения.

Последовательность операций при капиллярной дефектоскопии: а – дефект в изделии; б – нанесение пенетранта; в – удаление пенетранта с поверхности; г – нанесение проявителя и проявление; 1 – изделие; 2 – дефект; 3 – пенетрант; 4 – проявитель; 5 – след дефекта (окрашенный проявитель).

Заполнение полостей дефектов индикаторными пенетрантами происходит прежде всего благодаря капиллярным явлениям. Эта операция ставит своей целью предельно возможное заполнение полости дефекта индикаторной жидкостью. Для этого полость дефекта должна быть чистой, а смачиваемость ее пенетрантом – наибольшей. Поэтому процессу нанесения индикаторного пенетранта на поверхность с целью его проникновения в трещину предшествует подготовка объекта к контролю.

Цель подготовки объекта к контролю – освободить полость дефекта и контролируемую поверхность от всего, что мешает жидким дефектоскопическим материалам контактировать с поверхностью и обеспечивать ее равномерное смачивание индикаторной жидкостью. Она включает очистку контролируемой поверхности и полостей дефектов от всевозможных загрязнений, остатков рабочей среды предыдущих технологических операций, лакокрасочных покрытий, моющих составов и дефектоскопических материалов, оставшихся от предыдущих операций контроля.

После заполнения пенетрантом полостей трещин и других дефектов часть индикаторной жидкости остается на поверхности контролируемого объекта. Поэтому следующая операция – удаление излишков пенетранта с поверхности изделия. Если пенетрант остается на бездефектной поверхности, он даст ложную информацию о наличии на поверхности трещины или иного дефекта. Но главное – чтобы пенетрант остался в трещине.

Для получения информации о месте расположения дефекта необходимо извлечь индикаторный пенетрант из трещины. Для этого после удаления излишков пенетранта вся контролируемая поверхность покрывается ровным и тонким слоем проявителя (порошкообразного или суспензионного), который вступает во взаимодействие с индикаторным пенетрантом. Этот процесс носит название проявление. Он заключается в извлечении проявителем из капиллярной несплошности такого количества индикаторной жидкости, которое позволило бы пропитать слой проявителя на всю толщину и образовать на месте выхода дефекта окрашенный или люминесцирующий рисунок.

Проявителем называют дефектоскопический материал, предназначенный для извлечения индикаторного пенетранта из капиллярной несплошности с целью образования четкого индикаторного рисунка в месте выхода трещины на поверхность и создания контрастирующего с ним фона. Роль проявителя в капиллярном контроле заключается, с одной стороны, в том, чтобы он извлекал пенетрант из дефектов за счет капиллярных сил, с другой стороны, проявитель (чаще всего – белый) должен создать контрастный фон на поверхности контролируемого объекта, чтобы достоверно выявлять окрашенные или люминесцирующие индикаторные следы дефектов. Чем больший контраст достигается между цветным рисунком (след) и проявителем (фон), тем выше чувствительность и тем большая вероятность обнаружения дефекта. В начале появления окрашенный рисунок на фоне проявителя имеет очертания, близкие к форме дефекта, в дальнейшем отдельные элементы рисунка сливаются.

В основе процесса проявления лежат явления смачивания, сорбции, адсорбции и диффузии. Пенетрант 3 из трещины 2 извлекается капиллярными силами проявителя в слой проявителя 4 и, окрашивая его, указывает место, где расположена трещина. Эту окрашенную пенетрантом часть поверхности детали после завершения процесса появления принято называть следом дефекта.

След дефекта представляет собой индикаторный рисунок (изображение), образованный индикаторной жидкостью в месте расположения несплошности и подобный форме трещины у выхода на поверхность объекта контроля. Обычно ширина следа по величине значительно больше раскрытия (ширины) несплошности на поверхности. При правильной технологии проявления ширина следа в 10 – 20 и более раз может превосходить ширину дефекта. Этот эффект увеличения позволяет опытным специалистам даже невооруженным глазом выявлять очень маленькие трещины.

По месту расположения следа дефекта, его форме и протяженности можно судить не только об опасности дефекта, но и получить ценную информацию о причинах его возникновения (концентрации напряжений, несоблюдение технологии и пр.).

После операции проявления деталь осматривают и следует операция расшифровки результатов контроля. Сначала исключают ложные дефекты, а сведения о выявленных дефектах заносят в журнал, используя условные обозначения обнаруженных дефектов и сокращенную запись технологии контроля. Расшифровка результатов контроля заканчивается оценкой степени их опасности.

Окончательная очистка от дефектоскопических материалов заканчивает процесс контроля. Она заключается в удалении слоя проявителя, лакового слоя или пленки проявителя с объекта контроля. При необходимости объекты контроля после окончательной очистки подвергаются антикоррозионной обработке в соответствии с техническими условиями.

Таким образом, основными операциями капиллярного контроля являются:

• подготовка объекта к контролю;
• нанесение индикаторного пенетранта на изделие и заполнение им полостей дефектов;
• удаление излишков пенетранта;
• проявление;
• расшифровка результатов контроля и выявление дефектов;
• регистрация результатов контроля;
• окончательная очистка объектов контроля.

Представление о длительности полного технологического цикла капиллярного контроля может дать пример контроля такого относительно небольшого объекта, как турбинная лопатка. Он составляет 0,5 – 1,4 часа в зависимости от применяемых дефектоскопических материалов и требований к чувствительности контроля.

Затраты времени в минутах распределяются следующим образом:

• подготовка объекта к контролю 5 – 20 мин;
• нанесение индикаторного пенетранта на изделие и заполнение им полостей дефектов 10 – 30 мин;
• удаление излишков пенетранта 3 – 5 мин;
• проявление 5 – 25 мин;
• осмотр 2 – 5 мин;
• окончательная очистка (если она необходима, 3 – 5 мин).

Обычно выдержку при заполнении дефекта пенетрантом или проявлении одного изделия совмещают с контролем другого изделия, в результате чего среднее время контроля изделия сокращается в 5 – 10 раз.

Области применения капиллярных методов контроля

Капиллярный метод выявляет только дефекты, имеющие выход на поверхность детали. Если дефект будет неглубоким, то пенетрант не будет задерживаться и будет вымываться из дефекта и такой дефект нельзя обнаружить капиллярным методом. Чтобы работал капиллярный метод, надо чтобы глубина дефекта не менее чем в 10 раз превосходила раскрытие дефекта.

Капиллярным методом можно контролировать детали из любых конструкционных материалов

: чёрных и цветных металлов (магнитных и немагнитных), пластмасс, стекла и керамики. Но! Незаменимая область применения капиллярных методов – контроль изделий из немагнитных, неметаллических, композиционных и других перспективных материалов, где капиллярный метод является одним из немногих, а зачастую и единственным.

Капиллярные методы позволяют контролировать объекты любых форм и размеров, начиная от корпуса ракеты и кончая миниатюрной лопаткой турбореактивного двигателя, которые имеют очень сложную форму и выполнены из немагнитных материалов. И только капиллярные методы обеспечивают полный контроль всей поверхности лопатки, гарантируя безопасную работу авиадвигателя и всего летательного аппарата.

В настоящее время уже разработаны методы капиллярного контроля пористых изделий и материалов, например, таких перспективных материалов, как керамические изделия, находящие все большее применение в машиностроении, автомобильной промышленности, медицине.

Важным достоинством капиллярного метода, особенно люминесцентного, является высокая чувствительность — 0,1 мкм. С помощью капиллярного метода выявляются сварочные, термические, шлифовочные, усталостные, деформационные трещины, пористость, трещины на фоне пористости и т.п. Основными объектами контроля являются ответственные детали массового производства, особенно сложной формы, такие как лопатки турбин, крепеж, литье, детали корпусов и элементов систем управления из легких сплавов и аналогичные детали энергетических и транспортных машин из коррозионно-стойких немагнитных никелевых и титановых, а также других термостойких сплавов.

Важно, что капиллярный метод используется не только при контроле качества деталей при их изготовлении в цехах завода и лабораториях. Он применяется широко и в полевых условиях при необходимости технического обследования таких сооружений, как мосты, грузоподъемные краны, трубопроводы и сосуды под давлением и других сложных технических объектов. Ведь весь комплект необходимых материалов для цветного капиллярного контроля размещается в небольшой переносной сумке.

Можно контролировать и внутренние поверхности труб, отверстий, пазов, но на глубину не больше диаметра трубы, отверстия или ширины паза. При использовании роботов и волоконной оптики капиллярный метод доступен для неразрушающего контроля внутренних полостей большой протяженности.

Авторитет капиллярного контроля ощутимо подняла аэрозольная упаковка дефектоскопических материалов. Аэрозольные баллончики сделали капиллярный контроль портативным и мобильным. Такие баллончики удобны, когда объектом контроля является не все изделие, а лишь отдельные участки поверхности, в труднодоступных местах, в случае применения на открытом воздухе. Пенетрант, содержащийся в баллончике, имеет гарантированное качество и может использоваться без дополнительной проверки. Баллончики экономичны, компактны, имеют небольшой вес и легко удерживаются в одной руке.

Постоянно расширяется температурный диапазон капиллярного метода. Образцы отечественных наборов российского производства допускают применение (от –40 °С до +100 °С), фирма Неlling предлагает наборы до +175 °С, а ВYCOSIN до +200 °С.

Универсальность капиллярного метода позволяет его использовать в самых различных областях машиностроения: от общего до атомного и космического, на транспорте (авиационный, железнодорожный, морского и др.), в химической и нефтеперерабатывающей отраслях, при транспортировке нефти и газа и множестве других.

Широка номенклатура деталей авиационной техники, контролируемых капиллярным методом: рабочие лопатки, диски тяговых двигателей и компрессоров, силовые шпангоуты, стрингеры, лонжероны, лопасти воздушных винтов самолётов и вертолётов, стойки и колёса шасси и др.

Для капиллярного контроля элементов ракет и управляемых снарядов из-за опасности контакта жидкого кислорода с индикаторной жидкостью на нефтепродуктах используются специальные пенетранты на водной основе.

Для нефтеперерабатывающих и химических предприятий методы капиллярной дефектоскопии применяются для контроля наличия коррозии деталей под воздействием хлоридов, для контроля дефектов в резервуарах и сварных швах трубопроводов.

Главные недостатки капиллярного неразрушающего контроля:

• большая трудоёмкость и многооперационность;
• сравнительно большая доля ручного труда;
• трудно поддается автоматизации;
• некоторые дефектоскопические материалы токсичны и пожароопасны;
• ультрафиолетовое облучение влияет на здоровье дефектоскописта;
• большая продолжительность всего процесса контроля;
• чувствительность к точности выполнения технологических операций;
• результаты контроля во многом зависят от квалификации дефектоскописта, его самочувствия в момент контроля, а также его добросовестности;
• переработка отходов капиллярного контроля при его массовом применении требует проведения специальных мероприятий по пожарной безопасности и охране окружающей среды.

Процесс развития капиллярных методов контроля в настоящее время связан прежде всего с ликвидацией указанных выше недостатков. Выпуск новых малотоксичных, пожаробезопасных и экологически чистых дефектоскопических материалов, автоматизация контроля и оценка его результатов с помощью современной вычислительной и телевизионной техники, сделают его еще более привлекательным.

Отдельно следует упомянуть, что капиллярный контроль может входить в состав комплекса методов (капиллярный, ультразвуковой, вихретоковый), которые применяются для критичных деталей, например, лопатки турбин отдельных видов газотурбинных двигателей.

Технические средства капиллярного контроля

К основным техническим средствам капиллярного контроля могут быть отнесены: источники ультрафиолетового облучения, портативные дефектоскопические комплекты, стационарные лабораторные и цеховые установки для люминесцентного и цветного контроля, а также крупные механизированные дефектоскопические линии массовых производств, состоящие из полного набора дефектоскопических приборов и устройств.

Приборы капиллярного неразрушающего контроля – это устройства, с помощью которых получают, передают и преобразуют информацию о технологических операциях, дефектоскопических материалах или наличии несплошностей для непосредственного восприятия оператором или с помощью средств, его заменяющих.

К вспомогательным средствам капиллярного контроля относят ванны, камеры, столы, контейнеры, кисти, распылители и другие средства многофункционального назначения, которые служат для выполнения одной или нескольких технологических операций капиллярного неразрушающего контроля без измерения и регулирования их параметров.

Автономный комплекс основных технических средств капиллярного неразрушающего контроля, вспомогательных средств и образцов для испытаний, которыми с помощью набора дефектоскопических материалов осуществляют технологический процесс контроля, называют капиллярным дефектоскопом.

Важнейшим требованием к техническим средствам для обнаружения дефекта является хорошее освещение контролируемой поверхности объекта. При цветном методе следует применять комбинированное освещение (к общему освещению добавляется местное). Применять одно общее освещение допускается в случаях, когда по условиям технологии использовать местное освещение невозможно. Освещенность на контролируемой обработанной проявителем поверхности может варьироваться от 1250 до 3000 лк при использовании ламп накаливания. Прямая подсветка зоны контроля и попадание света в глаз оператора от источников видимого света не допускаются.

При люминесцентном методе для обнаружения дефектов следует использовать ультрафиолетовое излучение с длиной волны 315–400 нм.

Значения интенсивности ультрафиолетового облучения контролируемой поверхности в зависимости от требуемого уровня чувствительности:

Уровень чувствительности	Ультрафиолетовая облученность, мкВт/см2
1	750
2	1500
3	3000

Участок контроля должен представлять собой затемненное помещение со светильниками отраженного или рассеянного света, обеспечивающими подсветку видимым светом не более 10 лк. Перед началом осмотра необходима адаптация к темноте глаз контролера. Время адаптации должно составлять не менее 5 минут.

Комбинированные методы капиллярного контроля

Комбинированные методы редко применяются в заводских условиях, однако инженер-конструктор, инженер-технолог должны знать их возможности и возможные области использования. В комбинированных методах один из методов должен быть капиллярно-жидкостный.

• Капиллярно-электростатический – обнаружение дефектов на неметаллических изделиях по индикаторному следу, образованному скоплением наэлектризованных частиц порошка над пенетрантом, содержащимся в трещине.
• Капиллярно-электроиндуктивный – обнаружение дефектов в неэлектропроводных объектах электроиндуктивным методом по изменению удельной электрической проводимости в зоне дефекта, заполненного пенетрантом.
• Капиллярно-магнитопорошковый – обнаружение дефектов (поверхностных отдельно от подповерхностных) в намагничиваемых ферромагнитных объектах по индикаторному следу, образованному проявителем, содержащим ферромагнитный порошок в индикаторном пенетранте.
• Капиллярно-радиационный поглощения – обнаружение дефектов по поглощению ионизирующего излучения в зоне дефекта, заполненного пенетрантом, поглощающим излучение.
• Капиллярно-радиационные излучения – обнаружение дефектов по наличию ионизирующего излучения в зоне дефекта, заполненного радиоактивным пенетрантом.
• Капиллярно-акустический эмиссионный – обнаружение дефектов по акустической эмиссии затвердевшего в полостях дефектов пенетранта при пластическом деформировании изделий.
• Капиллярно-электроразрядный – обнаружение дефектов по характеристикам поверхностного разряда в переменном или постоянном электрическом поле при заполнении их пенетрантом со специальными электрическими свойствами.

Один из новых методов контроля основан на использовании в качестве индикаторного пенетранта растворов, содержащих стабильные нитрокроксильные радикалы. Благодаря парамагнетизму нитроксилов методом их регистрации может быть спектроскопия электронного парамагнитного резонанса. Наличие нитроксила в полостях несплошности может фиксироваться на основании анализа ЭПР-спектроскопии.

Индикацию дефектов за счет химической реакции окрашивания при взаимодействии пенетранта с проявителем предложил В.П. Пузыревский. В состав пенетранта вводится водно-спиртовой раствор щелочи натрия с высокой проникающей способностью. В состав проявителя входят окись титана и спиртовой раствор фенолфталеина. Технология контроля обычная. Метод эффективен для контроля изделий, активно поглощающих пенетрант. Рекомендуется для трубопроводов и сосудов под давлением.

Перспективным является использование в качестве пенетранта магнитных жидкостей. При этом дефект можно обнаруживать по изменению распределения напряженности внешнего магнитного поля вдоль поверхности образца. Кроме того, используя дополнительный магнит, можно увеличить глубину проникновения индикаторной жидкости в дефект, а, поменяв направление магнитного поля на противоположное, можно полностью извлечь индикаторную жидкость из дефекта, тем самым увеличив ширину следа и чувствительность метода.

Применение капиллярного метода с использованием магнитных жидкостей позволяет решить задачу контроля несмачиваемых материалов. Справедливости ради следует отметить, что из-за сложности комбинированные методы применяются в исключительных случаях, когда необходимо достичь высокой чувствительности в специфических условиях.

Сокращенные обозначения применяемых методов:

Наименование метода	Способ обнаружения индикаторного следа	Обозначение
Проникающих растворов	Яркостный (ахроматический)	Я
	Цветной	Ц
	Люминесцентный	Л
	Люминесцентно-цветной	ЛЦ
Фильтрующихся суспензий	Люминесцентный	ФЛ
	Цветной	ФЦ
	Люминесцентно-цветной	ФЛЦ
Комбинированный	Капиллярно-электростатический	КЭ
	Капиллярно-индуктивный	КИ
	Капиллярно-магнитопорошковый	КМ
	Капиллярно-радиационный излучения	КР
	Капиллярно-радиационный поглощения	КП

Каталог / Капиллярный контроль /

Также имеет название капиллярная дефектоскопия. Такой метод относится к главным методам неразрушающего контроля. Назначение такого метода – выявлять поверхностные либо сквозные повреждения и дефекты, а также определять их местонахождение и размер. Принцип работы капиллярного метода – попадание индикаторных жидкостей внутрь дефекта и регистрация следов индикатора. Капиллярный метод применяется в тех случаях, когда необходимо проверить и выявить мелкие дефекты и отклонения, которые невооруженному глазу различить весьма сложно, а применение увеличительных оптических приборов затрудняется в связи с малой контрастностью самого дефекта на фоне материала. Капиллярный контроль позволяет контролировать поверхностные дефекты на сплавах, стекле, пластмассе, черных и цветных металлах, керамике и других поверхностях. Чаще всего он применяется для контроля качества сварочных швов во избежание полостей, напряжения и пустот.

Принцип работы капиллярного контроля

Для осуществления капиллярного контроля проникающая индикаторная жидкость наносится на поверхность. Благодаря капиллярным силам она проникает даже в самые мелкие трещины и дефекты. Затем появляются индикаторные следы контрастного цвета, которые свидетельствуют о наличии трещин, пор или царапин. После завершения контроля проявитель следует удалить очистителем или водой.

Особенности капилярноего контроля

Известно, что капиллярный метод, как и ультразвуковой, визуальный и рентгенографический относится к неразрушающим типам контроля. Он по праву признан очень надежным и эффективным методом. Для проведения капиллярного контроля потребуется предварительная тщательная подготовка поверхности, наличие квалифицированных специалистов, качественного оборудования и средств для контроля.

Возможные недостатки данного метода

Среди недостатков такого вида контроля следует отметить относительную длительность процесса (до 1,5 часов), большую трудоемкость, сложность автоматизации результатов, субъективность и достоверность результатов.

Обращайтесь к нам, и наша компания ООО «Производственно-внедренческое предприятие «СНК» (ООО «ПВП «СНК») предоставит Вам все необходимое и самое качественное для капиллярного контроля: образцы для цветной дефектоскопии, расходные материалы, ультрафиолетовые лампы и источники ультрафиолетового излучения.

Капиллярность

Капиллярность — или капиллярность — это способность узкой трубки вытягивать жидкость вверх против силы тяжести.

Высота жидкости в трубке из-за капиллярности может быть рассчитана

h = 2 σ cosθ / (ρ gr) (1)

где

h = высота жидкости ( фут, м)

σ = поверхностное натяжение (фунт / фут, Н / м)

θ = угол контакта ( θ = 0 для чистой трубы)

ρ = плотность жидкости ( фунт / фут ³ , кг / м ³ )

g = ускорение свободного падения (32.174 фут / с ² , 9,81 м / с ² )

r = радиус трубы (фут, м)

Поверхностное натяжение

Поверхностное натяжение обычно измеряется в дин / см или Н / м .

2

Капиллярность, как и поверхностное натяжение, уменьшается с повышением температуры. Однако изменение температуры в большинстве задач невелико и незначительно.

Пример — Повышение капиллярности воды в трубке

Повышение капиллярности в чистой трубке (θ = 0) с диаметром 2 мм и температурой воды 20 ^o C с плотностью 1000 кг / м ³ можно рассчитать как

h = 2 (0.0728 Н / м) cos (0) / ((1000 кг / м ³ ) (9,81 м / с ² ) (2 10 ^-3 м))

= 0,0074 м

= 7,4 мм

Повышение капиллярности в трубках

Повышение капиллярности в чистых круглых стеклянных трубках для дистиллированной воды, пресной воды и ртути при температуре 20 ^o C (68 ^o F) :

.

Capillary Control Images, Stock Photos & Vectors

В настоящее время вы используете более старую версию браузера, и ваши возможности могут быть неоптимальными. Пожалуйста, подумайте об обновлении. Учить больше. ImagesImages homeCurated collectionsPhotosVectorsOffset ImagesCategoriesAbstractAnimals / WildlifeThe ArtsBackgrounds / TexturesBeauty / FashionBuildings / LandmarksBusiness / FinanceCelebritiesEditorialEducationFood и DrinkHealthcare / MedicalHolidaysIllustrations / Clip-ArtIndustrialInteriorsMiscellaneousNatureObjectsParks / OutdoorPeopleReligionScienceSigns / SymbolsSports / RecreationTechnologyTransportationVectorsVintageAll categoriesFootageFootage homeCurated collectionsShutterstock SelectShutterstock ElementsCategoriesAnimals / WildlifeBuildings / LandmarksBackgrounds / TexturesBusiness / FinanceEducationFood и DrinkHealth CareHolidaysObjectsIndustrialArtNaturePeopleReligionScienceTechnologySigns / SymbolsSports / RecreationTransportationEditorialAll categoriesEditorialEditorial главнаяРазвлеченияНовостиРоялтиСпортМузыкаМузыка домойПремиумBeatИнструментыShutterstock EditorМобильные приложенияПлагиныИзменение размера изображенияКонвертер файловСоздатель коллажейЦветовые схемыБлог Главная страница блогаДизайнВидеоКонтроллерНовости

---

PremiumBeat blogEnterprisePric ing

Войти

Зарегистрироваться

Меню

ФильтрыВсе изображения

• Все изображения
• Фото
• Векторы
• Иллюстрации
• Редакционные
• Видеоряд
• Музыка

---

• Поиск по изображению

Контроль капилляров

Сортировать по

Самое актуальное

Свежее содержание

Тип изображения

Все изображения

Фото

Векторы

Иллюстрации

Ориентация

Все ориентации

По горизонтали

По вертикали

Цвет .

Модели капиллярного давления — PetroWiki

На этой странице представлен обзор моделей для расчета капиллярного давления на основе взаимосвязи с другими свойствами коллектора.

Leverett j -функция

Leverett и соавторы, ^[1] на основе оценки данных капиллярного давления газа / воды для дренажа и впитывания в рыхлых песках, предложили следующее определение:

……………….. (1)

Функция j ( S _w ), определенная в Eq.1 , многим известна как «функция Леверетта j ». j -функция получается из экспериментальных данных путем построения графика против S _w . Комбинация часто считается оценкой среднего гидравлического радиуса поровых каналов. Однако зависимость проницаемости от направления усложняет эту интерпретацию: какую проницаемость следует использовать? Хотя проницаемость только для одного направления — это один ответ, этот выбор часто недоступен.

Функция j использовалась для корреляции данных капиллярного давления для пород с аналогичными типами пор и смачиваемостью, но с различной проницаемостью. ^[2] Заявки включают распределение запасов нефти во время переговоров по объединению. Однако следует быть очень осторожным при сопоставлении данных с Eq. 1 использовать проницаемости, измеренные в одном направлении. Возможно, часть разброса, характерного для корреляций j -функций, является результатом несовместимых направлений измерения проницаемости.

Пропорциональности Ур. 1 резюмируют интуитивное ожидание связи между капиллярным давлением, межфазным натяжением (IFT) и проницаемостью, которое широко используется. Иногда cos θ включается рядом с σ _gw в определение функции j , хотя Леверетт так не писал. Хотя угол смачивания должен влиять на капиллярное давление, функция косинуса может быть неправильной функцией для включения в определение функции j .Действительно, зависимость капиллярного давления от краевого угла может быть довольно сложной. Тем не менее, в традиционной процедуре регулировки капиллярного давления для смачивания используется функция косинуса:

……………….. (2)

Эта процедура Eq. 2 применялся для преобразования капиллярных давлений ртути в капиллярные давления нефти / воды, газа / нефти и газа / воды. Результаты неоднозначны: иногда это работает хорошо, а иногда нет.

Модель Томера

Томер ^[3] предложил модель следующей формы для описания данных капиллярного давления при закачке ртути:

……………….. (3)

, в котором S _Hg — насыщенность ртути. Функция Томеера имеет три параметра:

• Пороговое давление P _ct
• Геометрический фактор поры G
• Насыщение ртутью при бесконечном капиллярном давлении S _Hg∞

(Томер написал уравнение 3 с объемным насыщением ртути вместо насыщения ртутью.Объемное насыщение ртутью равно произведению пористости и насыщения ртутью. Объемное насыщение ртутью подходит для образцов неправильной формы, собранных из бурового шлама.) Томер связал абсолютную проницаемость с тремя параметрами Eq. 3 .

Брукс и Кори

Brooks and Corey, ^[4] , расширяя более раннюю работу Кори, ^[5] предложили следующее соотношение для капиллярного давления во время первичного дренирования нефти из нефтенасыщенной пористой среды во время вторжения газа:

……………….. (4)

S _или — это остаточная нефтенасыщенность, которая остается в поре при высоком капиллярном давлении. P _ct , пороговое давление, приблизительно соответствует давлению, при котором газовая фаза достаточно соединена для обеспечения потока. Брукс и Кори связали параметр λ с распределением размеров пор. Для узких распределений λ больше 2; для широких распределений λ меньше 2. Ур. 4 должен быть репрезентативным для любого процесса первичного дренажа при условии, что пористая среда однородна и сильно смачивается фазой дренажа; то есть угол смачивания, измеренный в фазе смачивания, должен быть небольшим.

Брукс и Кори не предоставляют никаких предложений по оценке остаточной нефтенасыщенности и порогового давления в Eq. 4 . Типичные значения остаточной нефтенасыщенности колеблются от 8 до 40%. Томас и др. . ^[6] предложил следующее выражение для грубой оценки пороговых давлений газа / воды для низкопроницаемых (менее 1 мД), водонасыщенных песчаников и известняков:

……………….. (5)

(0,43 близко к 0,5 в функции Леверетта). Для этого выражения подходящими единицами измерения являются миллидарси для проницаемости k и psi для порогового давления P _cgwt . Ур. 5 должен применяться к парам жидкостей, отличным от газа и воды, если он настроен на разницу IFT.

Бентсен и Анли

Бентсен и Анли ^[7] предложили следующее выражение для капиллярного давления для процесса первичного дренажа, в котором пористый образец, изначально насыщенный водой, заполняется масляной фазой:

……………….. (6)

P _cs — параметр с единицами измерения давления для управления формой функции капиллярного давления. Бентсен и Анли разработали Eq. 6 после качественного аргумента. Эти авторы сообщили о диапазоне параметров для нескольких систем «порода / нефть / вода», но они не предложили средств для оценки этих параметров.

Альпак-Лейк-Эмбид модель

Интересная модель была предложена Альпаком и др. . ^[8] для представления отношений капиллярного давления и относительной проницаемости. Для капиллярного давления они предложили выражение, которое может быть получено путем применения основных термодинамических аргументов к концепциям капиллярного давления. Их модель связывает капиллярное давление с изменением поверхности раздела нефть / вода и площади раздела вода / твердое тело с водонасыщенностью. Альпак и др. . ^[8] применил свою модель к данным по дренажу и впитыванию с большим успехом.Исследования в ближайшие годы могут показать, полезен ли такой подход к интерпретации капиллярного давления.

Номенклатура

Жидкость	Поверхностное натяжение — σ —
	Н / м	дин / см
Этиловый спирт	0,0223	22.3
Ртуть	0,465	465
Вода 20 o C	0,0728	72,75
Вода 100 o C	0,0599	58,9

G	=	геометрический фактор поры в функции Томера
j ( S w )	=	Leverett j -функция
к	=	проницаемость, л 2 , мкД
P c	=	капиллярное давление, м / л 2 , psi
P cgo	=	капиллярное давление между газовой и нефтяной фазами, м / л 2 , psi
P корова	=	капиллярное давление между масляной и водной фазами, м / л 2 , psi
P cgw	=	капиллярное давление между газовой и водной фазами, м / л 2 , psi
P вес	=	пороговое капиллярное давление между газовой и водной фазами, м / л 2 , psi
P кт	=	пороговое капиллярное давление, м / л 2 , psi
P CS	=	параметр формы в функции Бентсена-Анли, м / л 2 , psi
ю. или	=	насыщенность нефти
S или	=	остаточная насыщенность нефти
S или	=	остаточная насыщенность нефти при вытеснении вода / нефть
S OS	=	шкала насыщенности масла для модели Stone I
S w	=	насыщенность воды
S wi	=	неснижаемая или остаточная насыщенность воды
θ	=	угол контакта, град.
λ	=	параметр распределения пор по размерам в функциях Кори
σ gw	=	межфазное натяжение газ / вода, м / т 2 , дин / см
Φ	=	пористость

Список литературы

1. ↑ Леверетт, М.C. 1941. Капиллярное поведение в пористых телах. Пер. из AIME 142 (1): 152-169. http://dx.doi.org/10.2118/941152-G .; см. также Leverett, M.C., Lewis, W.B., and True, M.E. 1942. Исследования поведения нефтяных месторождений на основе размерных моделей. Пер. из AIME 146 (1): 175-193. SPE-942175-G. http://dx.doi.org/10.2118/942175-G
2. ↑ Браун, Х.В. 1951. Исследования капиллярного давления. J Pet Technol 3 (3): 67-74. SPE-951067-G. http://dx.doi.org/10.2118/951067-G
3. ↑ Thomeer, J.H.M. 1960. Введение геометрического фактора пор, определяемого кривой капиллярного давления.J Pet Technol 12 (3): 73-77. SPE-1324-G. http://dx.doi.org/10.2118/1324-G
4. ↑ Брукс, Р.Х. и Кори, A.T. 1964. Гидравлические свойства пористых сред. Документ по гидрологии № 3, Государственный университет Колорадо, Форт-Коллинз, Колорадо, 22–27.
5. ↑ Кори, A.T. 1954. Взаимосвязь между относительной проницаемостью газа и нефти. Producers Monthly 19 (ноябрь): 38–41.
6. ↑ Томас, Л.К., Кац, Д.Л., и Тек, М.Р. 1968. Явления порогового давления в пористых средах. SPE J. 8 (2): 174–184.SPE-1816-PA. http://dx.doi.org/10.2118/1816-PA
7. ↑ Бентсен, Р.Г. и Анли Дж. 1976. Новая модель капиллярного давления вытеснения. Дж. Кан Пет Технол 15 (3). PETSOC-76-03-10. http://dx.doi.org/10.2118/76-03-10. Для дальнейших приложений модели см. Bentsen, R.G. и Анли, Дж. 1977. Использование методов оценки параметров для преобразования данных центрифуги в кривую капиллярного давления. SPE J 17 (1): 57-64. SPE-5026-PA. http://dx.doi.org/10.2118/5026-PA
8. ↑ ^{8,0 8.1} Альпак, Ф.О., Лейк, Л.В., и Эмбид, С.М. 1999. Проверка модифицированного уравнения Кармана-Козени для моделирования двухфазной относительной проницаемости. Представлено на Ежегодной технической конференции и выставке SPE, Хьюстон, Техас, 3-6 октября 1999 г. SPE-56479-MS. http://dx.doi.org/10.2118/56479-MS

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел для предоставления ссылок на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Относительная проницаемость и капиллярное давление

Капиллярное давление

Измерение капиллярного давления и относительной проницаемости

Методы определения порового давления

PEH: относительная проницаемость_и_капиллярное давление

Страница чемпионов

Стефан Иглауэр

Категория

.