Министерство образования и науки Российской Федерации
«Ульяновский государственный университет»
Кафедра нефтегазового дела и сервиса
Профессор П. К. Германович
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО
ФИЗИКЕ ПЛАСТА
Ульяновск
Г.
СОДЕРЖАНИЕ
1.Определение открытой пористости горной породы …………
2.Определение плотности жидкости (ГОСТ 3900)…………….. 3.Определение прочности глинистых пород по набуханию и размоканию……………………………………………………………
4.Определение карбонатности горной породы …………………..
5.Метод определения водонасыщенности горных пород ……….
6.Определение кинематической вязкости …………………………
7. Определение условной вязкости.…………………………………
8. Определение жесткости воды.……………………………………
8.1. Определение временной жесткости воды………………
8.2. Определение общей жесткости воды……………………
9. Определение поверхностного натяжения и поверхностной активности веществ на границе раздела фаз……………………….
10. Литература.…………………………………………………………
Лабораторный практикум предназначен для студентов и слушателей, обучающихся в Ульяновском государственном университете. В лабораторном практикуме дано описание и порядок проведения лабораторных работ по дисциплинам «Физика пласта»и «Физика нефтегазового пласта.
Материал изложен в той последовательности, в какой изучаются дисциплины «Физика пласта»и «Физика нефтегазового пласта.
Лабораторный практикум разработан кандидатом технических наук, профессором Германовичем П.К.
Определяют поверхностную активность ПАВ. Для этого на начальном участке 
в пределах понижения 
не более чем на 10-15 ед. по сравнению с 
чистого растворителя проводят параллельно горизонтальной оси прямую, которая пересекает все изотермы. Отрезок ординаты от до секущей прямой равен понижению поверхностного натяжения 
. Поверхностную активность 
находят для каждого ПАВ по формуле
Максимальную поверхностную активность определяют как тангенс угла на клона касаемой, проведенной к изотерме поверхностного натяжения через ее начальную точку . Тангенс угла 
выражает отношение катетов ов/оа соответствующих масштабах (рис.10).
Рис. 10. Изотермы поверхностного натяжения водных растворов трех гомологов. Графическое определение поверхностной активности
Вопросы для самостоятельной работы:
1. В сосуд с горячей водой опущена трубка. Будет ли изменяться уровень воды в трубке при остывании воды?
2. Какую жидкость можно налить в сосуд выше его краев?
3. Почему частицы мыльной пены, упавшие на чистую воду, разбегаются в стороны?
4. Почему процессы сорбции происходят длительное время?
5. Перечислить факторы, обуславливающие гистерезиес при смачивании?
Порядок проведения работы
Исследуемый образец (6) высушивается в сушильном шкафу при температуре 105±2°С в течении 10 минут и взвешивается на технических весах. После этого помещается в колбу Бунзена (5) вакуумной установки (рис.1), закрывается герметично пробкой, а в делительную воронку (3) наливают керосин в количестве 150 см³. Вакуумируют образец в колбе Бунзена в течение 5 минут с помощью насоса Камовского (1).
Открывают кран делительной воронки и заливают образец керосином (полностью).
Выдерживают 5-7 минут, после чего вынимают образец тигельными щипцами из колбы Бунзена и взвешивают на технических весах.
После этого в стакан емкостью 500-1000 см³ помещают образец породы и заливают керосином (полностью), и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 гр.
Тигельными щипцами вынимают из стакана образец породы и взвешивают стакан с керосином без образца породы. По разнице масс находят массу насыщенного керосином образца в керосине в граммах: Рн = Рск – Рс.
Результаты взвешивания заносят в таблицу 1.
Таблица 1.
| Масса сухого образца Р, г | Масса образца, насыщенного керосином в воздухе, Рк, г | Масса образца, насыщенного керосином в стакане, Рск, г | Масса стакана с керосином, Рс, г | Плотность керосина, ρ, г/см³ |
После этого вычисляют коэффициент открытой пористости горной породы mn по формуле
В основу метода положен следующий принцип: при вытекании жидкости из капилляра на нижнем его конце образуется капля, и в тот момент, когда вес P висящей капли уравновешивается силой Р – поверхностного натяжения, капля отрывается. Таким образом, вес капли является силой, стремящейся оторвать висящую каплю, а поверхностное натяжение препятствует её отрыву.
В состоянии равновесия силы Р и Р равны и поверхностное натяжение выражается формулой
где К – постоянная сталагмометра; 
– плотность жидкости; 
– число капель в данном объеме жидкости (воды). Постоянную сталагмометра К можно найти по эталонной жидкости с известным поверхностным натяжением, например по воде (см. табл.4).
Измерение постоянной К сталагмометра повторяют 3-5 раз.
Измеряют поверхностное натяжение приготовленных растворов ПАВ методом счета капель.
Сначала проводят всю серию измерений для низшего гомолога, затем, тщательно промыв сталагмометр, для более высшего гомолога. Такой порядок позволяет избежать погрешности измерений за счет возможного остатка более поверхностно-активного гомолога. Измерения повторяют 3-5 раз.
Таблица 4
Поверхностное натяжение воды на границе с воздухом, Дж/м²
| t, °С | 
| t, °С |
|
| 73,19 | 72,18 | ||
| 73,05 | 71,97 | ||
| 72,90 | 67,91 | ||
| 72,75 | 58,85 |
Обработка результатов
Лабораторная работа №2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ (ГОСТ 3900)
Цель работы – научиться определять плотность жидкости с помощью ареометра.
Отношение массы тела к объему называется плотностью. Плотность жидкости определяют ареометром (нефтеденсиметром), градуированным при температуре 20°С. Он представляет собой стеклянную трубку, расширенную внизу и имеющие на конце стеклянный шарик, заполненный дробью, специальной массой или ртутью. В верхней узкой части ареометра (нефтеденсиметра) имеется шкала с делениями (рис. 2.).
Пользование ареометром. Для определения плотности ареометр (нефтеденсиметр) погружают в жидкость: чем меньше плотность жидкости, тем глубже погружается в нее ареометр (нефтеденсиметр), поэтому счет делений шкалы ареометра всегда идет сверху вниз. Промежутки между цифрами разделены на более мелкие деления, они позволяют определять плотность с точностью до третьего знака.
Рис. 2. Нефтеденсиметр (а) и его положение при измерении
плотности жидкости (б)
Лабораторная работа №9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ И ПОВЕРХНОСТЕЙ АКТИВНОСТИ ВЕЩЕСТВ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ФАЗ
Цель работы – обнаружить на опыте поверхностное напряжение и определить поверхностную активность жидкости на границе раздела фаз.
Явления, происходящие на поверхности раздела твердых тел, жидкости и газа, имеют исключительно важное значение при изучении фильтрации пластовых жидкостей в пористой среде, имеющей значительную удельную поверхность.
В связи с этим в технологии добычи нефти наибольший практический интерес представляют измерения поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость – жидкость и жидкость – газ.
Сущность метода заключается в измерении поверхностного натяжения на границе раздела фаз путем счета капель в жидкости, выпускаемой из капилляра сталагмометра (рис.9).
Рис. 9. Установка для измерения поверхностного натяжения
по методу счета капель (сталагмометр)
Лабораторная работа №3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ПОРОД ПО НАБУХАНИЮ И РАЗМОКАНИЮ
Цель работы – обнаружить на опыте изменение прочности глинистых составляющих горных пород под воздействием различных жидкостей.
Глинистые составляющие горных пород при фильтрации воды способны набухать, что приводит к значительному уменьшению проницаемости пористой среды со временем.
В тесной связи с набуханием глинистых частиц находится размокание пород, сопровождающееся уменьшением их прочности, и как следствие, обвалом скважины. Поэтому изучение данного явления имеет большее практическое значение.
Способность глин к набуханию можно характеризовать увеличением объема образца в процентах к первоначальному объему, а также изменением его прочности. Эти характеристики зависят от состояния исследуемого образца и химического состава воды.
Сущность метода заключается в измерении объема и прочности образцов горной породы до и после помещения их в различные жидкости (3).