Подсчет результатов
Водонасыщенность горной породы находят по формуле
,
где 
– объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, %;
– суммарный объем пор, %;
где – объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, см³;
– плотность горной породы (2,30…2,70 г/см³);
– масса породы, взятая для испытания, г.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Что понимается под водонасыщенностью горной породы?
2. Как влияет вода на фильтрационные свойства пластовых систем?
3. Вода переохлаждения до температуры ниже 0 °С (метастабильные состояние). За
счет чего при встряхивании она замерзает и одновременно нагревается до 0 °С?
Лабораторная работа №6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ
Цель работы – ознакомиться с устройством термостата, вискозиметра, научиться на опыте измерять кинематическую вязкость нефтепродуктов.
Сущность определения кинематической вязкости заключается в измерении времени истечения определенного объема испытуемой жидкости через капиллярную трубку вискозиметра под влиянием силы тяжести.
Аппаратура
В зависимости от прозрачности нефтепродукта и уровня его вязкости по ГОСТ 33 следует применять вискозиметры следующих конструкций: ВПЖТ-1, ВПЖТ-2, ВПЖТ-4 (типа Пинкевича), ВНЖТ. Наибольшее распространение для измерения вязкости прозрачных жидкостей при любых температурах находит вискозиметр ВПЖТ-4 (типа Пинкевича).
Для поддержания строго постоянной температуры во время определения кинематической вязкости применяют термостатирующие устройства, в которые помещают вискозиметры.
В зависимости от температуры определения вязкости в термостатирующие устройства заливают различные жидкости:
- спирт этиловый технический (гидролизный) по ГОСТ 17299 или спирт этиловый синтетический по ГОСТ 11547, или технический изооктан по ГОСТ 4095 для температуры от минус 60 до плюс 15 °С;
- дистиллированную воду (ГОСТ 6709) для температуры от 15 до плюс 60 °С;
- глицерин по ГОСТ 6824 или глицерин, разбавленный водой в соотношении 1:1, или светлое нефтяное масло (для температуры выше 60 °С), или 25%-й раствор (водный) азотнокислого аммония по ГОСТ 22867 для температуры выше плюс 90 °С.
1 – стеклянная или металлическая колба; 2 – приемник-ловушка; 3 – обратный холодильник
Описание прибора
Прибор (рис. 6) состоит из стеклянной или металлической колбы (1), приемника-ловушки (2) и обратного холодильника (3).
Подогрев колбы осуществляется электронагревателем или электроплиткой с закрытой спиралью.
Подготовка к испытанию
Образец горной породы массой 25±0,5 г взвешивают на технических весах с точностью до 0,02 г и помещают навеску в хорошо просушенную колбу. Затем
цилиндром отмеривают 100 см³ растворителя, тщательно перемешивают содержимое колбы до полного растворения испытуемого нефтепродукта и прибавляют в колбу несколько кусочков фаянса, фарфора или несколько капилляров для равномерного нагрева и предотвращения выброса раствора из колбы в процессе кипения.
Узкогорлую колбу (см. рис. 6) соединяют с отводной трубкой чистого и сухого приемника-ловушки непосредственно при помощи шлифа, а широкогорлую – при помощи перехода и шлифов.
При отсутствии аппарата с нормальными шлифами, а также в случае использования металлической колбы, соединения производят посредством корковых пробок. В этом случае срезанный конец отводной трубки приемника-ловушки должен опускаться в колбу на 15-20 мм, а нижний край косо срезанного конца трубки холодильника должен находиться против середины отводной трубки. Во избежание пропуска паров корковые пробки заливают коллодиумом.
При большой разнице между температурой в помещении и температурой воды, поступающей в холодильник, верхний конец трубки холодильника следует
Резиновой грушей засасывают нефтепродукт в вискозиметр до метки 
. При этом необходимо следить, чтобы в каппиляре и расширениях не образовывалось пузырьков воздуха, разрывов и пленок. В тот момент, когда уровень нефтепродукта достигнет метки , вискозиметр вынимают из сосуда с нефтепродуктом и быстро переводят в нормальное положение. Снимают резиновую трубку с отводного патрубка.
Подготовленный вискозиметр с пробой нефтепродукта с помощью держателей или штатива устанавливают в строго вертикальном положении в подготовленный заранее термостатирующий сосуд. При этом вискозиметры нужно закреплять так, чтобы верхнее расширение оказалось в жидкости термостата. В термостате устанавливают необходимую температуру с точностью ±0,01°С и выдерживают её до проведения отсчетов на вискозиметре при выбранной температуре не менее 15 мин.
При измерении температуры в термостате термометром с выступающим столбиком ртути или спирта вводят поправку к показанию термометра.
Поправку на выступающий столбик (∆t) в °С вычисляют по формуле
где 
– коэффициент, который для ртутного термометра равен 0,00016, для спиртового – 0,001;
– высота выступающего столбика ртути или спирта, выраженная в градусах деления шкалы термометра;
– заданная температура в термостате, °С;
– температура окружающего воздуха вблизи середины выступающего столбика ртути или спирта, °С (определяется вспомогательным термометром, резервуар которого находится на середине высоты выступающего столбика).
Положительную поправку вычитают из заданного значения температуры определения вязкости, а отрицательную – прибавляют к нему и поддерживают во время испытаний подсчитанную таким образом температуру.
Засасывают грушей жидкость в колено примерно до одной трети
давление равнялось 753,5 мм рт. ст. Тогда согласно таблице приложения величина P будет равна 1,860 и содержание Ca CO3 в породе составит
По результатам работы делается вывод о содержании карбонатов в горной породе.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Что понимается под карбонатностью горной породы?
2. Как можно увеличить проницаемость призабойной зоны скважины?
3. На чем основано определение карбонатности горной породы?
Лабораторная работа №7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВНОЙ ВЯЗКОСТИ
Цель работы – ознакомиться с устройством вискозиметра ВУ-200 (рис. 8) и техникой измерения условной вязкости нефти.
Условная вязкость является безразмерной величиной и определяется по ГОСТ 6268. В стандартах РФ для определения условной вязкости принят вискозиметр. В котором число условных градусов выражают отношением времени истечения 200 см³ испытуемого продукта при температуре испытания ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 20 С°. Число условных градусов при температуре t обозначается знаком °ВУ.
В условных градусах оценивается вязкость очень немногих нефтепродуктов, преимущественно темных. В таких единицах выражают вязкость нефти, мазутов, топлив для тихоходных дизелей и т.п.
Сущность метода заключается в определении отношения времени истечения испытуемого нефтепродукта из вискозиметра ВУ-200 при температуре испытания ко времени истечения 200 см³ дистиллированной воды при температуре 20 °С (водное число).
Описание прибора
Прибор для определения карбонатности горной породы (рис. 5) состоит из конической колбы (2) с припаянной отводной трубкой, газовой бюретки (5), уравнительной склянки на 150 см³ (8), подставки и стойки (7). Коническая колба закрывается ампулой (1) со шлифом. Объем ампулы около 2 см³, в нее помещают образец горной породы.
Газовая бюретка емкостью 50 см³ с ценой деления 0,1 см³ в верхней части имеет краны (6). Бюретку соединяют с уравнительной склянкой резиновой трубкой и заполняют подкрашенной дистиллированной водой.
Порядок проведения работы
Измеряют температуру помещения и барометрическое давление. Собирают прибор по схеме, представленной на рис. 5. Смазывают краны и шлифы вакуумной смазкой. После чего проверяют прибор на герметичность, для этого открывают краны (6) бюретки, поднимают уравнительную склянку так, чтобы уровень воды в бюретке находился на нулевом делении. Закрывают кран бюретки, сообщающийся с атмосферой, и опускают уравнительную склянку до низа газовой бюретки и выдерживают в таком положении 15 мин. Затем поднимают уравнительную склянку в первоначальное положение. Если при этом уровень воды в бюретке установится на нулевое положение, прибор считается герметичным и готов к работе, в противном случае необходимо устранить причину негерметичности и вновь проверить прибор.
Наливают цилиндром 10 см³ соляной кислоты (осторожно) и переливают в колбу прибора так, чтобы кислота не попала на шлиф.
Высушенный при 105-107°С до постоянной массы образец породы тщательно растирается в ступке и помещается в ампулу в количестве 1,8-2 г таким образом, чтобы он не попал в шлиф. Затем вставляют ампулу в колбу. После этого устанавливают уровень воды в бюретке на нулевое положение и Условную вязкость испытуемого продукта в °ВУ подсчитывают по формуле
где 
– время истечения из вискозиметра 200 см³ испытуемого нефтепродукта при
температуре испытания t, °С;
– водное число вискозиметра, с.
Между условной и кинематической вязкостью установлена эмпирическая зависимость, которая выражается следующими приближенными формулами:
для 
от 1 до 120 
для >120
или 
.
Этими пересчетами можно пользоваться при переводе кинематической вязкости в градусы условной вязкости для практической оценки нефтепродуктов. Обратный перевод градусов ВУ в для расчетных целей делать не рекомендуется, так как определение условной вязкости недостаточно точно, а главное, условная вязкость не отражает физических свойств жидкости, но таблицы перевода существуют.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Что характеризует вязкопластическую жидкость?
2. Чем отличается вязкопластическая жидкость от вязкой жидкости?
3. Какое воздействие оказывает деформация сдвига на структуру нефтяной системы, если она вызывает уменьшение ее вязкости?
| см³ | % | |||||
Описывают характер разрушения образцов во время размокания в жидкости. Например, в образце №2 наблюдали образование трещин, частичное разрушение и т.д.
После этого делают вывод о способности исследуемых образцов обеспечивать прочность нефтяных скважин, а также о способности обеспечивать проницаемость пористой среды.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Отчего зависит интенсивность набухания глин?
2. Что определяет деформации горных пород?
3. Чем может быть охарактеризована способность глинистых пород к набуханию?
Постоянная жесткость воды (
) обуславливается присутствием в ней всех остальных солей кальция и магния – хлоридов, сульфатов, нитратов и силикатов.
Все эти соли, а также часть солей. Вызывающих карбонатную жесткость. Не разлагаются при кипячении.
Присутствующие в воде соли могут взаимодействовать между собой с образованием малорастворимых соединений:
Кроме того, высокое содержание хлоридов в воде является показателем её коррозионных свойств.
Общая жесткость воды (
) характеризуется содержанием в ней всех солей кальция и магния – хлоридов, сульфатов, бикарбонатов, нитратов и силикатов.
Определение временной жесткости воды
Временную жесткость воды определяют путем перевода бикарбонатов кальция и магния в хлориды этих же металлов титрованием соляной кислотой
с последующим подсчетом временной жесткости по количеству израсходованной кислоты.
Порядок проведения работы
В коническую колбу наливают 50 см³ испытуемой воды, добавляют 2-3 капли метилоранжа и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты до появления слабо-розового цвета.
Временная жидкость:
Рис. 3. Пенетрометр:
1 – шкала; 2 – зубчатая рейка; 3 – пусковая кнопка; 4 – стержень; 5 – конус; 6 – образец породы; 7 – подвижный столик
Описание пенетрометра
Основной деталью пенетрометра расположен диск с циферблатом (3), разделенным на 360 делений. Стрелка на диске связана зубчатой рейкой (2). На основании крепится столик (7), на который помещается испытуемая порода (6).
После установки конуса опускают зубчатую рейку до соприкосновения со стержнем, в котором закреплен хвостовик конуса, и ставят стрелку циферблата на ноль.
Одновременно пускают в ход секундомер и нажимают пусковую кнопку пенетрометра, давая конусу свободно давить на породу в течение 15 с, после чего отпускают кнопку, прекращая давление конуса. Затем снова опускают зубчатую рейку и плунжер с конусом, тщательно очищают конус и насухо вытирают.
K – поправочный коэффициент раствора трилона Б к данной его нормальности.
ПРИМЕЧАНИЯ:
1. Кислые воды перед анализом должны быть нейтрализованы щелочью в присутствии метилоранжа.
2. Воду, загрязненную нефтью, рекомендуется титровать в присутствии индикатора кислотного (хромоген черный [ЭРИО-Т]), лучше при нагревании. В такой воде индикатор постепенно обесцвечивается.
3. Воду, имеющую температуру ниже 10-12 °С, перед титрованием следует подогреть.
4. При жесткости воды выше 20 мг экв/дм³ можно производить титрование пробы воды 0,1 н.раствором трилона Б. При жесткости от 0,5 до 20 мг экв/дм³ следует пользоваться 0,05 мг экв/дм³ применять 0,01 н.раствор трилона Б.
Расхождения между последовательными определениями не должны превышать 2%.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Какие вещества содержат пластовые воды?
2. Какую воду называют «жесткой»?
3. Каков уровень кислотности природных вод?
Испытуемый продукт заливается в стеклянный цилиндр. Температуру продукта измеряют до и после измерения плотности по термометру ареометра или дополнительным термометром. Температуру поддерживают постоянной с погрешностью не более 0,2°С. Чистый и сухой ареометр (нефтеденсиметр) опускают в жидкость, держа его за верхний конец (см. рис. 2). После того как ареометр (нефтеденсиметр) установится, т.е. перестанет опускаться (установившийся ареометр (нефтеденсиметр) не должен касаться стенок цилиндра), производят отсчет по делениям шкалы ареометра (нефтеденсиметра) на уровне верхнего края мениска нефтепродукта. При отсчете глаз наблюдающего должен находиться на уровне мениска.
Отсчет по шкале ареометра соответствует плотности жидкости при температуре испытания.
Измеренную температуру округляют до ближайшего значения температуры, указанной в приложении 1 ГОСТ 3900. Для пересчета плотности на температуру 20°С пользуются таблицей 1 приложения 1 ГОСТ 3900. За результат испытания принимают среднее арифметическое двух определений.
Сходимость метода признается достоверной, если расхождение между двумя результатами определений, полученными одним исполнителем, не превышает 0,0006 г/см³ для темных и непрозрачных продуктов.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Что показывает плотность нефти?
2. Чем отличается плотность жидкости от ее удельного веса?
3. Какие приборы применяются для определения плотности жидкости?
4. Как рассчитать плотность вещества?
Описание прибора
Сталагмометр (см. рис.9) представляет собой стеклянную трубку с расширением (2) в средней части, заканчивающуюся толстостенным капилляром. Метки (1) и (3) обозначают объем вытекающей жидкости. К верхнему концу трубки присоединяют резиновый шланг с грушей (5) и зажимом (4). Сталагмометр укрепляют на штатив так, чтобы нижний срез капилляра располагался строго горизонтально.
Порядок выполнения работы
Из исходных растворов готовят по 5-6 разведений разных концентраций для каждого поверхностно-активное вещество (ПАВ) путем последовательного разбавления вдвое. Для этого нумеруют 5-6 чистых сухих колб (или стаканов) и в каждую из них отмеряют цилиндром по 50 см³ дистиллированной воды. Затем в колбе №1 вносят с помощью цилиндра 50 см³ исходного раствора ПАВ и тщательно перемешивают. Из колбы №1 переносят 50 см³ исходного раствора в колбу №2. После тщательного перемешивания отбирают 50 см³ раствора и переносят в колбу №3 и т.д. Выдерживают колбы при комнатной температуре 15 минут. Периодически перемешивают содержимое колб плавными круговыми движениями для установления адсорбционного равновесия.
Устанавливают постоянную прибора (сталагмометра) по воде следующим образом. Исследуемую жидкость наливают в стакан, который поднимают так, чтобы конец капилляра погрузился в жидкость. С помощью груши набирают жидкость выше верхней метки (3), избегая образования пузырьков воздуха. Закрывают зажим, опускают стакан на стол, открывают осторожно зажим, и жидкость начинает капать из цилиндра. Когда уровень жидкости с нижней меткой (1) счет капель заканчивают.
Расчет поверхностного натяжения исследуемых жидкостей производят по отношению в 
эталонной жидкости (воды).
где Vn – суммарный объем пор, см³;
Vобр – видимый объем образца, см³;
P – масса сухого образца в воздухе, г;
Pк – масса образца, насыщенного керосином в воздухе, г;
Pнк – масса образца, насыщенного керосином в керосине, г;
Pс – масса стакана с керосином, г;
Ρ – плотность керосина, г/см³.
По значению коэффициента делают вывод о величине пористости исследуемой горной породы.
Вопросы для самостоятельной работы:
1. Какие породы имеют наибольшую пористость?
2. Какие факторы влияют на пористость нефтесодержащих пород?
3. Что характеризует коэффициент пористости?
Данные о концентарциях исследуемых растворов, а также результаты измерения и расчетов для каждого ПАВ заносят в табл. 5.
Вычисляют поверхностное натяжение по формуле
Для разбавленных растворов (основная формула для вычисления)
где 
– поверхностное натяжение исследуемой жидкости;
– число капель воды;
– число капель испытуемой жидкости.
Строят для всех изучаемых ПАВ изотермы поверхностного натяжения на миллиметровой бумаге, откладывая на оси абсцисс значение концентрации, а на оси ординат-поверхностное натяжение. Масштаб при построении графика выбирают таким образом, чтобы углы наклона начальных участков изотерм горизонтальной оси составляли от 30 до 60 °С. В начале оси ординат следует отложить наименьшее значение из полученных в опытах или близкое в нему округленное число.
Таблица 5
| Концентрация ПАВ, моль/л | Измерения числа капель | Поверхностное натяжение , Дж/м²
| |||
| среднее | |||||
| Вода | |||||
| |||||
| |||||
| … |
Рекомендуемый масштаб по оси ординат: 1 см = 
Полученные точки обозначают разными цветами ил разными фигурами и соединяют плавными линиями по лекало.
Лабораторная работа№1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТКРЫТОЙ ПОРИСТОСТИ ГОРНОЙ ПОРОДЫ
Цель работы – научиться на опыте определять объем связанных поровых каналов, обеспечивающих фильтрацию жидкости или газа.
Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пустот (пор), не заполненных твердым веществом. Такая пористость носит название полной пористости. Полная пористость включает абсолютно все поры горной породы (открытые и закрытые) независимо от их формы, величины и взаимного расположения.
Данные о пористости необходимы для оценки абсолютных запасов нефти, а также для сравнения различных пластов или различных участков одного и того же нефтяного пласта.
Сущность метода определения открытой пористости заключается в сравнении масс образца породы до и после насыщения его жидкостью.
Рис. 1.Вакуумная установка: