Рбар – барометрическое давление, 0,1 Мпа,
L – длина образца в см,
F - площадь поперечного сечения образца, см2
Соотношения между единицами измерений СИ и используемыми в практике при определении проницаемости приведены в приложении.
Форма и пример записи результатов при определении коэффициента проницаемости при стационарной фильтрации.
Таблица 1.
| № обр | L, см | D, см | Рбар 0,1МПа | V, см3 | m, спз | Р, 0,1МПа | T, с | Кпр, млД |
5.2. При нестационарной фильтрации результаты обмера образца, Вязкость воздуха при температуре проведения опыта, величину барометрического давления, а также используемые в процессе опыта размеры между реперами пьезометра и время фильтрации при изменении перепада давления между выбранными реперами записывать в Таблицу 2.
Коэффициент проницаемости при нестационарной фильтрации и линейном потоке газа вычисляют по формуле:
С L
Кг = -------- * -------,
Т F
Где С - постоянный коэффициент, зависящий от геометрических размеров прибора и условий проведения опыта. Приводится в специальном приложении,
Т – время фильтрации в заданных пределах (выбранных реперах), с,
L - длина образца в см,
F - площадь поперечного сечения образца, см2
Форма и пример записи результатов при определении коэффициента проницаемости при нестационарной фильтрации.
Таблица 2
| № обр | L, см | D, см | Коэф-т С | T, с | Рбар 0,1МПа | T, с | Кпр, млД |
6. Контрольные вопросы.
1.Дать определение:
- проницаемости;
- абсолютной проницаемости;
- эффективной проницаемости;
- относительной проницаемости.
2.Физическая сущность коэффициента проницаемости.
3.Размерность коэффициента проницаемости в системе СИ.
4.Внесистемная единица размерности коэффициента проницаемости – Дарси.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
«Определение коэффициента открытой пористости жидкостенасыщением. Расчет объемной и кажущейся минералогической плотностей»
1. Цель работы:
1. Усвоить понятие определения:
- пористости,
- общей пористости,
- закрытой пористости,
- эффективной пористости
2. Изучить сущность метода определения пористости.
3. Освоить методику проведения анализа и обработки результатов.
Общие сведения
С точки зрения фильтрации одной из характеристик горной породы имеет значение та его поровая часть, в которой движется жидкость. Отношение объёма пор Vn к общему объёму элемента V породы определяет её пористость m0
Пористость по условиям её образования подразделяют на первичную и вторичную. Первичная пористость образуется в процессе отложения материала; вторичная пористость образуется в результате процессов происходящих за период осадкообразования.
По своему виду различают общую пористость, открытую, закрытую и эффективную, которые характеризуются своими коэффициентами:
- общая пористость представлена всеми пустотами в объёме породы
kп=Vn/V,
- открытая пористость образована открытыми пустотами, сообщающимися между собой и с поверхностью образца
kпо =Vvo/V,
- закрытая пористость образована изолированными пустотами и порами не сообщающимися с системой открытых пор
kпз =Vпз/V,
- эффективная пористость представляет собой разность между открытой пористостью и объёмом остаточной воды
kп эф= kпо (1- kво),
kво - коэффициент остаточной водонасыщенности
Сущность метода заключается в определении пустотного пространства образца (по разности масс сухого и насыщенного жидкостью образца), его внешнего объема (по разности масс насыщенного жидкостью образца в воздухе и в насыщающей жидкости) и вычислении коэффициента пористости путем деления первого объема на второй.
Под объемной плотностью понимают массу единицы объема породы с ненарушенной структурой. Для определения объемной плотности необходимо измерить массу сухого образца и его внешний объем.
Под кажущейся минералогической плотностью понимают массу единицы объема породы с ненарушенной структурой, т.е. с закрытыми порами. Кажущуюся минералогическую плотность определяют вычислением из данных взвешиваний, выполненных для определения открытой пористости.
Оборудование и реактивы
- вакуум-насос,
- шкаф сушильный,
- весы лабораторные аналитические,
- манометры и вакуумметры деформационные образцовые,
- эксикатор,
- бумага фильтровальная,
- кальций хлористый,
- вода дистиллированная,
- натрий хлористый,
- устройство для насыщения образцов (чертеж)
Проведение анализа
1. Высушить образцы в сушильном шкафу при температуре (105)С до постоянной массы Р1 с погрешностью до 0,001г. – для образцов массой менее 20г. и с погрешностью до 0,01г. – для образцов массой более 20г. Записать сухой вес образца Р1 в таблицу №2.
2. Перед взвешиванием образцы охладить в эксикаторе над прокаленным хлористым кальцием. В этом же эксикаторе образцы хранить до насыщения рабочей жидкостью.
3. Приготовить модель рабочей жидкости путем растворения в дистиллированной воде солей, преобладающих в составе пластовой воды. Определить плотность рабочей жидкости - rж ареометром, занести в таблицу №2.
4. Насыщение образцов рабочей жидкостью провести следующим образом:
4.1. Сухие взвешенные образцы установить в кристаллизатор в один ряд и поместить в емкость 3 устройства для насыщения (см. чертеж).
4.2. В сосуд 1 залить рабочую жидкость.
4.3. Вакуумировать отдельно рабочую жидкость и образцы. Жидкость вакуумировать до прекращения интенсивного выделения пузырьков газа. Время вакуумирования образцов выбрать в соответствии с рекомендуемой таблицей № 1.
4.4. По истечении времени вакуумирования перекрыть кран вакуум-насоса 8 и произвести слив небольшого количества отвакуумированной жидкости через кран 2 таким образом, чтобы слой жидкости покрыл дно кристаллизатора на высоту 1,0 см. для созданий условий капиллярной пропитки.
4.5. Поднимать ступенями уровень жидкости по мере повышения уровня капиллярной пропитки.
4.6. По окончании капиллярной пропитки поднять уровень жидкости на высоту не менее 1,0 см. над поверхностью образцов и вакуумировать до прекращения интенсивного выделения пузырьков газа.
4.7. Выключить вакуум-насос, медленно открыть кран 8 и извлечь кристаллизатор с образцами. Кристаллизатор закрыть крышкой, для предотвращения испарения воды и, как следствие, изменения минерализации жидкости.
4.8. Оставить образцы в жидкости для насыщения при атмосферном давлении. Время для донасыщения образцов выбрать в соответствии с таблицей № 1.
5. После окончания процесса донасыщения образцы взвесить гидростатически, определяя массу образца, погруженного в жидкость – Р2. Для этого над левой чашей весов поместить мостик, на который поставить стакан с отвакуумированной рабочей жидкостью, которой насыщены образцы. Из кристаллизатора, где находятся насыщенные образцы, извлечь образец и поместить его в корзину из тонкой проволоки, которую подвесить к дужке левой чашке весов. Образец при этом должен быть погружен в стакан с жидкостью под ее уровень и не должен касаться стенок и дна стакана в момент взвешивания. Уровень жидкости в стакане в момент достижения равновесия должен быть приведен к одной и той же отметке для всех образцов. Определить массу образца помещенного в жидкость с подвеской – (Р2+А). Образец поместить обратно в кристаллизатор под уровень жидкости. По окончании гидростатического взвешивания каждой партии образцов определить гидростатическую массу подвески (корзинки) – А. Занести в таблицу №2.
6. Провести взвешивание насыщенных образцов в воздухе. Вынуть образец из кристаллизатора и удалить избыток жидкости с его поверхности. Эту операцию провести с помощью смоченной в этой же жидкости фильтровальной бумаги или обкатыванием образца на стекле, пока поверхность образца не потеряет блеск и не станет матовой. Определить массу насыщенного жидкостью образца в воздухе – Р3. Занести в таблицу №2.
Обработка результатов
Коэффициент открытой пористости Кп в процентах вычисляют по формуле:
Р3-Р1
Кп = ----------- * 100%,
Р3-Р2+А
где Р1 – масса сухого образца горной породы, г.;
Р2 – масса насыщенного жидкостью образца горной породы в насыщающей жидкости, г.
Р3 – масса насыщенного жидкостью образца горной породы в воздухе, г.
А – масса подвески в жидкости, г.
По результатам взвешивания образца вычисляют объемную плотность rп, г/см 3 , по формуле:
Р1* rж
rп = -----------------,
Р3-Р2+А
где rж - плотность рабочей жидкости, г/см 3
И кажущуюся минералогическую rк.м.п, г/см 3 , по формуле:
Р1* rж
rк.м.п. = ---------------
Р1-Р2+А
Таблица 1
Таблица 2
Форма и пример записи результатов при определении коэффициента открытой пористости
| № обр | Р1, г | Р2, г | Р3, г | А, г | rж, г/см3 | Кп,% | rп, г/см3 | rкмп, г/см3 |
5. Контрольные вопросы.
1. Дать определение:
- пористости,
- первичной пористости,
- вторичной пористости,
- общей пористости,
- закрытой пористости,
- эффективной пористости.
2. Плотность породы её определения.
3. Сущность метода по определению пористости.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
«Определение остаточной водонасыщенности методом центрифугирования»
Цель работы
1. Усвоить понятие остаточной воды.
2. Усвоить понятие водонасыщенности
3. Усвоить способы определения водонасыщенности.
4. Изучить метод определения водонасыщенности центрифугированием.
5. Освоить методику обработки результатов.
Общие сведения
Поровое пространство продуктивных пластов насыщенно нефтью, водой и газом, чтобы определить количество углеводородов, необходимо знать их количественное соотношение.
Остаточной водой считают ту воду, которая находится в нефтегазоносном пласте на момент начала эксплуатации. Эта вода может находиться в виде капельной, плёночной, менисковой воды углов пор, в форме капелярно-удержанной.
Существует два способа определения первоначальной насыщенности породы жидкостью.
Прямой способ - заключающийся в отборе образцов породы и измерении их насыщенности.
Косвенный способ – предусматривает определение насыщенности породы путем измерения некоторых её физических свойств.
Для определения первоначальной насыщенности породы прямым способом существует несколько методов. Эти методы предусматривают или испарение жидкости, насыщающей образец породы или вымывание её растворителями или посредством центрифугирования.
Метод центрифугирования основан на вытеснении свободной воды из образца под действием центробежных сил. Он заключается в центрифугировании насыщенных водой образцов и взвешивании их до и после центрифугирования, после чего определяют объем воды, оставшийся в образце. Продолжительность опыта должна быть достаточна для стабилизации количества воды, оставшейся в образце.
Оборудование и реактивы
- вакуум-насос
- шкаф сушильный
- весы лабораторные аналитические
- манометры и вакуумметры деформационные образцовые
- бумага фильтровальная
- вода дистиллированная
- прибор для насыщения образцов
Для определения оставшейся водонасыщенности необходимо выбуренные образцы, подобранные с одинаковой литологической характеристикой, предварительно отмытые от солей, высушенные в печке взвесить в сухом состоянии (определить Р1).
а) Произвести насыщение образцов дистиллированной либо пластовой водой.
б) Взвесить насыщенные образцы. (определить Р3).
в) Произвести центрифугирование образца.
г) Взвесить образец после центрифугирования (определить Р4).
Обработка результатов
Остаточная водонасыщенность определяется по формуле
Р4-Р1
Sв = ---------- *100%
Р3-Р1
где Р1 – вес сухого образца
Р3 – вес образца насыщенного водой
Р4 – вес образца с водой, оставшейся в нем после центрифугирования
Рекомендуется центрифугировать образцы при 3000об/мин, 4000 об/мин, 6000об/мин, t =30мин, но не более 60мин.
Для закладки образцов необходимы специальные герметические стаканы из пластмассы или дюралюминия
Таблица 1
| № образца | Р1,г. | Р3,г | Р4,г. | Кво,% |
4. Контрольные вопросы
1. Характер содержания воды в породе.
2. Способ определения водонасыщенности.
3. Методы определения первоначальной насыщенности пород.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
«Определение карбонатности горных пород объемным методом»
1. Цель работы:
1. Усвоить определение карбонатности горных пород;
2. Освоить методику определение карбонатности.
Общие сведения
Карбонатные породы характеризуются наличием вторичной пористости выраженной системой каналов большого размера образовавшихся в результате выщелачивания или растрескивания первичного материала слагающего породу. Неоднородность карбонатных пород осложняет их исследование в частности при определении пористости.
Для определения карбонатности пород используют методы, основанные на измерении выделившегося углекислого газа при реакции образца породы с соляной кислотой.
Под карбонатностью Ск понимают общее содержание в породе солей угольной кислоты (Н2СО3), измеряемое в весовых процентах. Наличие информации о карбонатности позволяет более полно характеризовать породу, как коллектор и правильно классифицировать ее.
Отбор образцов
Отбирают карбонатные образцы: капают на кусочек керна соляную кислоту, и если происходит реакция (шипение), то образец считается карбонатным.