V – объем газа, прошедшего через образец, см3,

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Филиал «Тюменского государственного нефтегазового университета»

(г. Нижневартовск)

 

 

Кафедра «Проектирование, строительства и эксплуатация скважин»

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

К лабораторным работам по дисциплине “Физика пласта” для студентов специальности 130503 “Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений”, 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной форм обучения

 

 

Тюмень, 2008

 

 

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Филиал "ТЮМЕНСКого ГОСУДАРСТВЕННого НЕФТЕГАЗОВого УНИВЕРСИТЕТа"

г. Нижневартовск

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по дисциплине «Физика пласта» для студентов специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной форм обучения

 

Председатель РИС ___________ /___________/ Подписи авторов: к.т.н., доцент Краснов В.Г тел ассистент Лубягина Н.В. тел

Зам директора ИНиГ по учебно-методической работе ТюмГНГУ __________________В. В. Ефремова «___»___________________2008 г. Председатель СПС __________________ С.И. Грачев Зав каф. РЭНМ __________________ С.И. Грачев Протокол № __ от ___________2008г.   Председатель учебно- методической комиссии ИНиГ _________________М.Р. Сорокина

 

Тюмень, 2008

 

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

 

 

Составители: к.т.н., доцент Краснов В.Г.

ассистент Лубягина Н.В.

 

 

Ó государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2008 г.

 

 

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Физика пласта” для студентов специальности 130503 “Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений” 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» очной и заочной форм обучения

 

Составители: к.т.н., доцент Краснов В.Г.

ассистент Лубягина Н.В.

Подписано к печати Бум.писч. №1

Заказ № Уч. изд. л.

Формат 60/90 1/16 Усл. печ. л.

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж экз.

Издательство «Нефтегазовый университет»

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

625000, г.Тюмень, ул. Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, г.Тюмень, ул.Киевская,52

Введение

Керн является важнейшим геологическим документом, содержащим информацию о физических свойствах петрографических величин горных пород, которые в свою очередь лежат в основе решения таких задач как:

- поиск и разведка месторождений нефти и газа;

-­­­­­­моделирование бассейна осадкообразования и месторож­дений нефти и газа;

- подсчёт запасов нефти и газа;

- проектирование и управление разработкой месторождения нефти и газа.

Современные лаборатории по изучению керна оснащены специальным оборудованием, позволяющим проводить широкий спектр исследований: литолого-стратиграфические, палеонтологические, геохимические, электронноскопические, петрофизические и другие специальные исследования.

Результаты исследования керна передаются в банк данных единой структурной системы хранения и исследования керна федерального фонда и региональных центров.

 

Лабораторная работа № 1

«Определение коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации»

 

Цель работы

В процессе работы следует усвоить понятие проницаемости, коэффициен­та проницаемости, его размерность. Ознакомиться с методами определения проницаемости. Усвоить предлагаемую методику по определению коэффициента абсолютной проницаемости.

Общие сведения

Проницаемость определяет одно из важнейших свойств горных пород проводить жидкости, газы и их смеси.

Различают абсолютную, эффективную и относительную проницаемости. Под абсолютной принято понимать проницаемость пористой среды, которая определяется в ней лишь одной какой-либо фазы. Под эффективной понимается проницаемость пород для какой либо жидкости (газа) при наличии в них много фазных систем. Относительную проницаемость пористой среды определяют отношением эффективной проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной.

Для оценки проницаемости горных пород пользуются линейным законом фильтрации Дарси, по которому скорость фильтрации пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости

Коэффициент пропорциональ­ности k в соотношении названный коэффициентом проницаемости, который имеет раз­мерность площади и единицы измерения его в СИ — м². До сих пор, однако, применяется внесистемная единица Дарси (Д). Проницаемость в 1 Д имеет образец породы сечением 1 см², длиной 1 см при градиенте давления в 0,1 МПа и вязкости одно­родного фильтрующегося вещества, равной 1 сПз; 1Д≈10^{-12 м2} = 1 мкм², а 1 мД~1 фм².

Сущность метода определения абсолютной газопрони­цаемости, заключается в фильтрации газа через образец горной породы в линейном направлении под действием разности давлений. При стационарной фильтрации скорость определяется известным объемом газа, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени при постоянной разности давлений; при нестационарной фильтрации скорость также определяется известным объемом газа, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени, но при переменной разности давлений на входе и выходе из образца.

Оборудование и реактивы

- вакуум-насос,

- шкаф сушильный

- весы лабораторные аналитические,

- секундомер,

- манометры и вакуумметры,

- штангенциркуль,

- эксикатор,

- кальций хлористый,

- сжатый азот или воздух в баллонах А-150,

- вода дистиллированная

КУ-ГП- калибровочная установка газопроницаемости.

Размеры исследуемых образцов:

диаметр 25,4 +_ 0,1мм и 30,0+-01мм.

высота 30,0+-0,1мм

Образец-эталон представляет собой цилиндр, с габаритами 30*30мм, для которого с необходимой точностью установлено значение газопроницаемости. Образцы предназначены для контроля точных результатов определения газопроницаемости.

Установка (рис.1) состоит из двух блоков: управления и измерения. Блок управления содержит кернодержатели для образцов цилиндрической формы (размером 30*30); образцовые манометры на 0,1 и 0,4 мПа класса 0,15 – для измерения рабочего давления фильтрации; образцовый манометр на 4 мПа класса 0,4 – для измерения давления обжима; понижающие редукторы давления воздуха; одиннадцать запорных вентилей; тумблер включения вакуум-насоса; система высокого и низкого давления. В блок измерения входят: трехтрубный измерительный пьезометр с ловушкой; газомеры с диапазоном измерений на 5 и 50 см3, пять запорных вентилей; сосуд для рабочей жидкости; электронный секундомер; линия связи секундомера с реперами пьезометров.

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема установки абсолютной газопроницаемости.

Проведение измерений

1. Образцы высушить в сушильном шкафу при t 105⁰ С до постоянного веса.

2. Поместить образцы в эксикатор с прокалённым хлористым кальцием, для охлаждения до 20 градусов С.

3. Замерить штангенциркулем размеры образцов – длину и диаметр, замеры записать в таблицу.

4. Записать показания барометра Рбар. И комнатного термометра Т.

Определение газопроницаемости проводят при стационарной или нестационарной фильтрации и осевом потоке газа.

При стационарной фильтрации (газомер), необходимо редуктором от источника давления создать разность давлений на входе и выходе образца. установить мыльную плёнку и проводить измерения, фиксируя время его проведения. Оптимальное время измерения в пределах от 50 до 500 сек. Провести четырёхкратное измерение времени фильтрации и записать в журнал.

При нестационарной фильтрации необходимо создать разрежение в системе кернодержателя и пьезометров, поднять уровень воды выше верхнего репера и провести измерение в пределах от 50 до 500 сек.

 

Порядок работы при стационарной фильтрации.

 

1. Вложить образец (эталон) в кернодержатель, открыть вентиль (10) смотри рис.1, дать обжим от 65 до 100. Падение давления на манометре 0,4 МПа в течении 5 минут не допускается.

 

2. Проверить установку на герметичность, создав разрежение в системе кернодержатель-пьезометр, поднять уровень воды выше верхнего репера и зафиксировать время. Понижение уровня в течение 20 мин не допускается.

3. Открыть вентиль 16. При включенном вакуум-насосе, через вентили 1 и 5 отвакуумировать пространство, между стен­кой кернодержателя и резиновой манжетой, закрыть вентиль 1

4. Закрыть вентиль 16, включить вакуум-насос и поместить образец в кернодержатель.

5. Открыть вентиль 7, уровнять тем самым давление в камере кернодержателя с атмосферным, затем закрыть.

6. Подать через вентиль10 давление обжима образца, показание по шкале манометра в диапазоне 65-100 делений. Закрыть вентиль 10.

7. Открыть вентиль 4, редуктором создать давление перед исследуемым образцом от 0,1 до 1,2 МПа.

8. Открыть вентиль 11 или 12 в зависимости от выбранного газомера.

9. Измерить секундомером в ручном режиме время прохождения мыльной плёнки. Оптимальное время измерения от 50 до 500 сек, результаты записать в таблицу 1.

10. Снять редуктором давление внутри образца и закрыть вентиль 10, сбросить через вентиль 7 давление обжима и закрыть вентили 3, 4, 11 и 12; отвакуумировать через вентили 1, 5 или 6 затрубное пространство кернодержателя, вынуть образец, сбросить вакуум.

11. Закрыть все вентили.

 

Порядок работы при нестационарной фильтрации.

 

1.1 Для помещения образца в кернодержатель повторить операции по пп. 1-5.

Открыть вентиль выбранного пьезометра (13,14,15), вентилем 2 создать разрежение в системе, поднимая уровень воды в пьезометре на 15-20 мм выше верхнего репера, после чего вентиль 2 закрыть и отключить насос

Открыть вентиль 9 и 8. Измерить время прохождения уровня жидкости в пьезометре от верхнего репера до выбранного промежуточного в пределах 5 до 500 сек. Показания занести в таблицу 2.

5. Обработка результатов

5.1. При стационарной фильтрации результаты обмера образца, перепады давлений, расход газа, а также вязкость газа при температуре проведения опыта и барометрическое давление записывать в таблицу 1.

 

Коэффициент проницаемости для стационарной фильтрации при линейном потоке газа вычисляют по формуле Дарси:

10³*Q*m*Рбар L

Кг = ----------------------- * -------------,

Р(Р/2+ Рбар) F

Где Кг – коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, 10^-3 мкм² (миллидарси),

Q = V/Т – расход газа замеренный на выходе из образца (при атмосферных условиях), см³/с,

V – объем газа, прошедшего через образец, см3,

Т – время фильтрации, с,

m – вязкость газа при условиях фильтрации (Рср, t⁰C), мПас (сантипауз), численные значения m в зависимости от температуры берут из таблицы,