Файл: Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 21. 03. 01.docx

Распределение давления по длине керна, вообще говоря, нелинейно, однако из-за малых размеров керна и при малом перепаде давления на керне этой нелинейностью можно пренебречь. Поэтому среднее давление по длине керна:

, (19)

где P_абс - давление (абсолютное) на входе в керн; P_атм – атмосферное давление.

Так как манометр показывает избыточное давление над атмосферным на входе в керн, то

, (20)

где P_ман – показания манометра.

Тогда

(21)

Для приведения объёма газа Vг, замеренного расходомером при атмосферном давлении P_атм, к среднему давлению в керне P воспользуемся законом Бойля - Мариотта:

, (22)

Откуда

, (23)

Так как

, (24)

где t – время, в течение которого через керн прошёл объём воздуха по расходомеру.

Окончательная формула для определения коэффициента проницаемости горной породы по воздуху при малых давлениях будет следующей:

, (25)

В окончательном выражении для вычисления коэффициента абсолютной проницаемости учтено, что перепад давления на керне равен манометрическому давлению на входе в керн при сделанных допущениях.

Используемое оборудование и материалы:

На рисунке 7 изображена схема установки для определения абсолютной проницаемости горных пород по воздуху.

Установка состоит из редуктора 2, присоединённого к системе сжатого воздуха 1 (до 0,15 МПа). От редуктора, позволяющего регулировать давление, воздушная линия идёт на вход кернодержателя 4 с размещённым в нём керном 5. На входе в кернодержатель установлен образцовый манометр 3, показывающий давление. На выходе из кернодержателя установлен расходомер воздуха 6 для измерения объёма газа, прошедшего через керн, который в дальнейшем поступает в атмосферу.

---

Рис. 7 – Схема установки для определения абсолютной проницаемости горных пород по воздуху

Кернодержатель – капсула, в которую будет помещаться исследуемый образец керна – разборный.

Кернодержатель состоит из корпуса, на который навинчиваются крышки герметизирующими уплотнениями. В крышке имеется контрольное отверстие. Образец породы (керн) цилиндрической формы устанавливается внутрь корпуса с использованием герметизирующих уплотнений с обоих торцов керна.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Замеряются геометрические размеры образцов и вычисляется площадь поперечного сечения;

2. Собирается установка согласно схеме (рисунок 7) с помещением образца керна в кернодержатель;

3. Редуктор устанавливается на искомое давление 0,1 МПа и измеряется объём воздуха, прошедшего через образец керна, расходомером. Для лучшей воспроизводимости результатов необходимо замерять расход газа при каждом режиме не менее 3–5 минут.

4. Все измеренные величины приводятся к единой системе единиц СИ и заносятся в таблицу 7

Таблица7

№	Давление согласно показанию манометра, Рман, МПа	Объем воздуха по расходомеру, V, м3	Температура,t°C	Проницаемость образца породы Кпр, ·10-15 м2
1
2
3
4
5
6
7
8

---

Форма записи результатов лабораторной работы по определению коэффициента абсолютной проницаемости пород

Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:

1. Перечислите основные элементы приборов (установок) для определения абсолютной проницаемости горных пород.

2. Укажите различия (по предназначению) в конструкциях приборов и установок для определения абсолютной проницаемости горных пород.

3. Перечислите составные элементы установки для определения абсолютной проницаемости горных пород данной лабораторной работы.

4. Опишите принцип действия данной установки.

5. Назовите категории проницаемости горных пород и дайте их формулировки.

6. Запишите формулу Дарси для определения абсолютной проницаемости горных пород по воздуху (газу).

7. Объясните, для чего в формулу Дарси вводится объёмный расход воздуха (газа), приведённый к среднему давлению в керне.

8. Запишите окончательную формулу для определения коэффициента абсолютной проницаемости горной породы по результатам проведения данной лабораторной работы

---

Лабораторное занятие № 9. Насыщение образцов керна водой на учебной системе насыщения TS-534

Цель работы: приобретение навыков работы на учебной системе насыщения TS-534

Основные теоретические сведения :

Учебная система насыщения TS-534 компании Coretest Systems, Inc разработана для проведения экономичного и простого метода насыщения образцов горных пород со средней и высокой проницаемостью моделью пластовой воды или нефтью. Система TS-534 состоит из вакуумного насоса, улавливателя воды, вакуум-эксикатора образцов и выпускного клапана, установленного на передвижном рабочем столе.

Насыщение образцов горных пород достигается путем загрузки образцов в вакуум-эксикатор, далее заполнения эксикатора достаточным количеством насыщающей жидкости, чтобы образцы горных пород были погружены в насыщающую жидкость, по крайней мере, на ½ дюйма выше образцов. После чего эксикатор закрывается, и камера вакуумируется в течение не менее двух часов (для образцов с очень высокой проницаемостью). После того как камера и образцы горных пород с насыщающей жидкостью были провакуумированы, вакуум сбрасывается при помощи выпускного клапана, после этого крышка эксикатора может быть снята.

Выпускной клапан: когда выпускной клапан находится в положении, как показано на фотографии ниже (ручка клапана повернута влево), система готова к созданию вакуума в эксикаторе. Когда ручка выпускного клапана повернута вправо, эксикатор открыт к атмосферному давлению и вакуум в системе будет сброшен.

Для создания вакуума: поверните выпускной клапан против часовой стрелки, как сказано выше. Для сброса вакуума. поверните выпускной клапан по часовой стрелке.

Вакуумметр - отображает значение вакуума в камере эксикатора. Для достижения необходимого вакуума на образцы горных пород он должен отображать значение не менее 27+ дюймов ртутного столба.

Выпускной клапан вакуумного насоса: данный клапан должен оставаться в закрытом положении до момента смены масла в вакуумном насосе. Если уровень масла в мерном окошке вакуумного насоса, расположенном чуть выше выпускного клапана, превышает допустимый уровень (это указывает на то, что в насос попало существенное количестве насыщающей жидкости), то рекомендуется слить масло, открыв выпускной клапан. После чего закрыть выпускной клапан и заполнить вакуумный насос через верхнюю крышку новым маслом до метки, расположенной посередине мерного окна.

---

Рис. 8 Схема установки для насыщения образцов керна водой на учебной системе насыщения TS-534

1 - выпускной клапан вакуумного насоса; 2 - выпускной фильтр насоса; 3 - уловитель жидкости на насосе; 4 - емкость уловителя жидкости; 5 - вакуумный насос; 6 - вакуумметр; 7 -вакуум-эксикатор для образцов; 8 - выпускной клапан.
Емкость для улавливания жидкости: данная вакуумная колба расположена между вакуумным насосом и вакуум-эксикатором и предназначена для улавливания жидкости, которая может быть высосана из эксикатора во время вакуумирования. Очень важно, чтобы данная емкость для улавливания жидкости всегда была расположена между вакуумным насосом и эксикатором во время использования системы. Невыполнение данного требования может привести к поломке вакуумного насоса и быть причиной отказа от гарантийных обязательств.

Вакуум-эксикатор для образцов: эта камера предназначена для расположения образцов под уровнем насыщающей жидкости во время процесса насыщения. Маленький пластиковый клапан в месте подключения эксикатора к системе вакуумирования может быть использован для изолирования эксикатора от системы насыщения, в которой создан требуемый уровень вакуума.

Используемое оборудование и материалы:

Учебная система насыщения TS-534, эксикатор, образцы керна, четыре градуированных стакана (200 мл, пластиковые), дистиллированная вода.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Три стакана заполняются водой;

2. Стаканы с жидкостью помещаются в эксикатор и в них помещаются образцы керна;

3. Включается насос, что приводит к падению давления с 0 до -25;

4. При достижении нужного давления насос отключается;

5. Производится процесс насыщения в течении 4 часов;

6. После окончания процесса насыщения стаканы извлекаются из эксикатора;

7. Написание выводов по проделанной работе
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:

1. Перечислите основные элементы приборов (установок) для определения абсолютной проницаемости горных пород.

2. Укажите различия (по предназначению) в конструкциях приборов и установок для определения абсолютной проницаемости горных пород.

---