Материал: физических свойств пластовых флюидов

СПБГУАП группа 4736

о

Рис. 1.3 Принципиальная схема устройства для насыщения образцов 1 – сосуд для насыщающей жидкости; 2 – запорный кран; 3 – емкость для насыщения

образцов; 4 – трехходовой кран; 5 – ловушка для предотвращения попадания жидкости в вакуумный

насос; 6 – вакуумметр; 7 – вакуумный насос; 8 – запорный кран вакуум насоса и заполнения

системы атмосферным воздухом.

Порядок насыщения образцов - раздельное вакуумирование сухих образцов и насыщающей жидкости – 2 часа.

-перевод небольшого количества жидкости из сосуда 1 в емкость 2 (уровень жидкости 1см) , проводится капиллярная пропитка – 10 мин.

-насыщение под слоем рабочей жидкости – 2 часа, донасыщение при атмосферном давлении – 1 сутки.

3.Определяют массу насыщенного образца на воздухе (mн, г).

4.Определяют гидростатическую массу образца (mг, г) взвешиваем в стакане с рабочей жидкостью.

Все результаты измерений заносят в рабочий журнал в виде таблицы.

Обработка результатов

Определяется объем образца: Сила Архимеда: FА = σж * Vобр * g

σж – плотность рабочей жидкости, г/см.

Vобр – объем образца, см3.

g – ускорение свободного падения.

FА – 1097 * 0,0000204 * 9,81 = 0,22 Н.

Сила тяжести:

FТ = mн * g;

mг = FT – FA = mн * n - σж * Vобр * g;

путем несложных математических операций получаем:

Vобр = н − г σж

Объем пор в образце определяется по формуле:

6

СПБГУАП группа 4736

Vn = н − с σж

Коэффициент открытой пористости вычисляется по формуле:

Объемная плотность породы вычисляется по формуле:

σn = жн − г

Проницаемость

Под проницаемостью понимают свойство горных пород пропускать через себя жидкости или газы под действием перепада давления Различают три типа проницаемости – абсолютная, фазовая и относительная.

Абсолютная проницаемость - это проницаемость пористой среды при фильтрации через нее газа, не вступающего во взаимодействие с породой. Абсолютная проницаемость - свойство породы, и не зависит от свойств фильтрующегося флюида и перепада давления.

Фазовая или эффективная проницаемость характеризует проницаемость одной из фильтрующихся фаз, при наличии в породе более одного флюида. Фазовая проницаемость зависит не только от свойств породы, но и от физико-химических свойств жидкостей, их взаимодействия и насыщенности породы каждой из фаз.

Относительной фазовой проницаемостью называется отношение фазовой проницаемости к абсолютной. Относительная проницаемость породы для любого флюида возрастает с увеличением ее насыщенности этим флюидом.

Количественно проницаемость любых пород может быть определена из закона линейной фильтрации Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости;

СПБГУАП группа 4736

которой площадью 1 м2, длиной 1м и перепаде давления 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Па с составляет 1 м3/с.

Физический смысл размерности k (площадь) заключается в том, что проницаемость характеризует площадь сечения каналов пористой среды, по которым в основном происходит фильтрация. Практической единицей измерения проницаемости является дарси. 1 дарси - проницаемость пористой системы, через которую фильтруется жидкость с вязкостью 1 сантипуаз (сП), , со скоростью 1 см3/с при градиенте давления 1 атм (760 мм) и площади пористой среды 1 см2. 1 дарси = 0,981 10-12 м2.

При измерении проницаемости пород по газу в формулу следует подставлять средний расход газа в условиях образца:

Qr µrL

k = -------------

pF

Где: Q - объемный расход газа, приведенный к среднему давлению и средней температуре газа в образце. Необходимость использования среднего расхода газа в этом случае объясняется непостоянством его объемного расхода при уменьшении давления по длине образца.

Среднее давление по длине керна:

p1 + p2

p = -------------

2

Где: р1 и р2 – соответственно давление газа на входе в образец и на выходе из него. Полагая, что процесс расширения газа при фильтрации через образец происходит

изотермически по законам идеального газа, используя закон БойляМариотта, получим

2Qopo Qr = -----------

p1 + p2

Здесь Qо – расход газа при атмосферном давлении ро.

Тогда формула для определения проницаемости пород по газу запишется в виде

2Qopo rL k = ---------------

(p12 – p22 )F

8

СПБГУАП группа 4736

Абсолютную проницаемость определяют в лабораторных условиях, согласно ГОСТ 2645.2-85 «Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации».

Настоящий стандарт распространяется на горные породы, насыщенные в природных условиях нефтью, газом или водой и устанавливает метод лабораторного определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации с линейным и радиальным направлением потока газа. Сущность метода заключается в определении постоянной (стационарной) или переменной (нестационарной) скорости фильтрации газа через образец горной породы в линейном или радиальном 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.

Определение коэффициента абсолютной газопроницаемости методом стационарной фильтрации.

Подготовка образцов

- образны изготавливают из куска керна в лабораторных условиях путем его выбуривания, обрезания, обточки и шлифовки кернов.

- образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±2)°С. Для сильноглинистых пород сушку проводят в термовакуумных шкафах при температуре

(70±2)°С.

- определяют размеры образцов штангенциркулем как среднее из 3--5 определений в каждом направлении с погрешностью до 0,1 мм. Расхождение между определениями не должно превышать 0.5 мм.

Проведение исследований:

-образец цилиндрической или кубической формы помешают в резиновую манжету кернодержателя таким образом, чтобы зазор между боковой поверхностью образца и стенками манжеты был минимальным, допускающим перемещение образца в манжете;

-создают давление бокового обжима, обеспечивающее отсутствие проскальзывания газа между образцом и манжетой, не выше 2,5 МПа, с помощью предусмотренной в аппарате гидроили пневмосистемы. Давление обжима указывают в таблице результатов;

-с помощью редуктора устанавливают рабочий перепад давления, контролируя его по дифманометру или с помощью манометров до и после образца. Выполняют измерения при давлении после образца, равном атмосферному, контролируемому с помощью барометра;

-выполняют 3-кратное измерение расхода газа через образец при различных перепадах давления в пределах 1*10-3—3*10-1 МПа. Расход газа находят по калибровочной таблице,

взависимости от величины давления на выходе из образца;

-измеряют температуру опыта. Вязкость газа в зависимости от температуры находят по

9

СПБГУАП группа 4736

таблице.

- результаты обмера образца, перепады давлений, расход газа, а также вязкость газа при температуре проведения опыта и барометрическое давление записывают в рабочий журнал.

Обработка результатов:

1. Коэффициент проницаемости(выраженный в дарси) для каждого перепада давления вычисляют по формуле:

где 760 – коэффициент перевода мм рт. ст. в атм; Q – расход газа, см3/с;

µ - коэффициент динамической вязкости для газа, мПа-с; L – длинна образца, см;

Рб - барометрическое давление, мм рт. ст.;

F – площадь поперечного сечения образца, см; Р1 – давление на входе, мм рт. ст.;

Р2 – давление на выходе, мм рт. ст.;

F = π * d2/4;

Рб = Р*б – 0,0075, где Р*б – давление по барометру, Па.

2. Коэффициент проницаемости образца находят как среднее арифметическое из 3-х определений:

Кпр = Кпр1 + Кпр2 + Кпр3

3

Остаточная водонасыщенность

Остаточная водавода, оставшаяся в залежи со времён ее образования. Находится в породах коллекторах нефти и газа в виде:

-капиллярно связанной воды в узких капиллярных каналах,

-адсорбционной воды, удерживаемой молекулярными силами у поверхности твёрдого тела

-пленочной воды, покрывающие гидрофильные участки поверхности твёрдой фазы;

-свободной воды, удерживаемой капиллярными силами в дисперсной структуре.

При анализе кернового материала в образце породы обычно определяется общее количество остаточной воды без количественной оценки различных ее видов. Это объясняется неопределенностью условий существования и классификации остаточной воды и сложностью раздельного определения ее по видам.

Существует прямой и косвенные методы определения остаточной водонасыщенности

При определении остаточной водонасыщенности прямым методом обьектом испытания являются образцы пород отобранные из необводненного продуктивного интервала при использовании в качестве промывочных жидкостей растворов на нефтяной основе (РНО) или нефильтрующихся в пористую среду систем. Образцы должны быть

10