Методические указания по дисциплине «Вскрытие и разобщение продуктивных пластов» для лабораторных работ специальности 130504. 65 «Бурение нефтяных и газовых скважин» всех форм обучения (стр. 3 из 7)
2 Классификация размеров пор?
3 Суть метода определения коэффициента открытой эффективной пористости путем насыщения образца жидкостью?
4 Что такое гидростатическое взвешивание?
1.4 Лабораторная работа № 3
Тема: Определение коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной фильтрации.
Цель работ: Получение информации о фильтрационных свойствах изучаемых пород.
Проницаемостью называют способность горной породы пропускать через себя жидкость, газ или их смесь под действием перепада давления.
Выделяют абсолютную, фазовую и относительную проницаемости.
Абсолютная проницаемость - проницаемость пористого пространства для однофазной среды, которая заполняет это пространство. Абсолютная проницаемость не должна зависеть от свойств фильтруемой среды (жидкости или газа). Для ее оценки обычно используют воздух или газ, чтобы избежать физико-химического взаимодействия с матрицей породы, которое может изменить проницаемость.
Фазовая проницаемость - проницаемость пород для определенной жидкости или газа при наличии в пористом пространстве многофазовой среды. Фазовая проницаемость зависит от соотношения фаз, насыщающих поровое пространство. Так, при водонасыщенности 80 % фазовая проницаемость для нефти практически равна нулю.
Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение фазовой проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной.
Проницаемость характеризуется коэффициентом
, м2 который определяется в соответствии с линейным законом фильтрации Дарси
Кпр = Q·μ·L/DР·F, (5)где Q - объемный расход газа в единицу времени, м3/с;
m - динамическая вязкость газа при условиях фильтрации, Па×с;
L - длина пористой среды (образца), м;
DР - перепад давления, Па;
F - площадь фильтрации, м2.
Размерность коэффициента проницаемости м2, мкм2. Проницаемость пород нефтяных и газовых месторождений изменяется от 10-3 до 2-3 мкм2.
Сущность метода заключается в определении постоянной (стационарной) скорости фильтрации газа через образец горной породы в линейном или радиальном направлении при действии перепада давлений. Скорость фильтрации определяется известным объемом газа, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени (при постоянной разности давлений).
Оборудование и материалы
1 Установка для определения абсолютной газопроницаемости при стационарной фильтрации (рисунок 3).
2 Источник давления - газообразный сжатый азот или воздух.
1 - источник давления; 2 - редуктор высокого давления; 3 - редуктор низкого давления; 4 - осушитель газа; 5 - фильтр; 6 - трехходовой кран; 7 - манометры; 8 - кернодержатель; 9 - расходомер; 10 - пьезометр; 11 - вакуумный насос.
Рисунок 3 - Принципиальная схема установки для определения
газопроницаемости образцов горных пород
Подготовка к работе
1 Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±2)°С.
2 Размеры образцов определяют с точностью до 0,1 мм, измеряя 3-5 раз в каждом направлении. Расхождения между измерениями не должны быть более 0,5 мм.
Проведение работы
Образец цилиндрической или кубической формы помещают в резиновую манжету кернодержателя так, чтобы зазор между боковой поверхностью образца и стенками манжеты был минимальным, допускающим перемещение образца в манжете. Создают давление бокового обжима не выше 2,5 МПа с помощью предусмотренной в аппарате гидро- или пневмосистемы. Давление обжима образцов указывают в таблице результатов. С помощью редуктора устанавливают рабочий перепад давления, контролируя его по дифманометру или с помощью манометров, установленных до и после образца. Выполняют измерения при давлении после образца, равном атмосферному, контролируемому с помощью манометра. Выполняют 3-кратное измерение расхода газа через образец при различных перепадах давления (в пределах 1×10-3 - 3×10-1 MПa).
Обработка результатов
1 При стационарной фильтрации результаты обмера образцов, сведения о перепадах давления, расходе газа, вязкости газа и температуре проведения опыта, барометрическом давлении записывают в таблицу 3.
Таблица 3 - Форма записи результатов при определении коэффи-
циента абсолютной газопроницаемости
| Диаметр керна, диаметр цилиндрического образца, Д, d, см. | Высота керна, высота цилиндрического образца, длина ребра кубика, Н, h, L, см | Площадь поперечного сечения, F, см2 | Время прохождения газа через | Объем газа, прошедшего через | Расход газа, Q=V/t, см3/с | Перепад давления, DР, МПа | Барометрическое давление, | Приведенный перепад давления, | Давление обжима Р0, МПа | Температура, Т, °С | Вязкость газа, пропускаемого через образец, m, мПа×с | Коэффициент абсолютной газопроницаемости, Kг×10-3, мкм2 |
| 2,65 | 3,05 | 5,52 | 54,7 54,3 54,5 | 5 | 0,09 | 6×10-3 | 0,098 | 0,10 | 1,2 | 21 | 1,768×10-2 | 14,2 |
2 Коэффициент проницаемости для стационарной фильтрации при линейном потоке газа вычисляют по формуле
(6)где
- коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданномсреднем давлении в образце, 10-3 мкм2 (миллидарси);
- расход газа, замеренный на выходе из образца(при атмосферных условиях), см3/с;
V - объем газа, прошедший через образец, см3;
t - время фильтрации, с;
m - вязкость газа при условиях фильтрации (
, t° С) мПа×с;ΔΡ - перепад давления на образце между входом и выходом, МПа;
- барометрическое давление, МПа;L - длина образца, см;
F - площадь поперечного сечения образца, см2.
Соотношения между единицами измерений в системе СИ и используемыми в практике при определении проницаемости приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Соотношение единиц измерений
| Измеряемая величина | Обозначение | Единицы, применяемые на практике для измерения проницаемости | Единицы системы СИ |
| Проницаемость | Кпр | 1 дарси (Д) 1миллидарси (мД) | 0,9869×10-12м2 » 1 мкм2 10-3мкм2 |
| Расход | Q | 1 см3/c | 10-6 м3/с |
| Площадь | F | 1 см2 | 10-4м2 |
| Длина | L | см | 10-2м |
| Давление* | Р | 1 атм.физ. | 1,01325×105Па » 10-1мПа |
| Вязкость (динамическая) | m | 1 пуаз 1 сантипуаз | 10-1 Па×с = 1 дПа×с 10-3 Па×с = 1 мПа×с |
| ________________________________________________________________ Примечание. * На практике давление измеряют с помощью манометров (пружинных, ртутных, водяных). Для перевода в физические атмосферы пользуются следующими соотношениями: 1 кгс/см2 = 0,967841 (атм. физ.) 1 мм рт. ст. = 13,1579 ×10-4 (атм. физ.) 1 мм вод. ст. = 0,967841×10-4 (атм. физ.) | |||
Контрольные вопросы к лабораторной работе № 3
1 Что такое проницаемость горной породы, единицы измерения?
2 Виды проницаемости?
3 Суть закона фильтрации Дарси?
2 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ
ПРИ ВСКРЫТИИ И РАЗОБЩЕНИИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ
1414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414141414 НА ИЗМЕНЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ КОЛЛЕКТОРА