Файл: Отчет по лабораторной работе 4 Определение коэффициента абсолютной проницаемости горных пород.docx
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 88
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений
Отчет по лабораторной работе № 4:
«Определение коэффициента абсолютной проницаемости горных пород»
Выполнил: ст. группы ЭХТ-21-1 _____________ /Мамаев Д. В./
Проверил: доцент /Подопригора Д.Г./Санкт-Петербург
2023
Цель работы:
Определение коэффициента абсолютной проницаемости пород.
Краткие теоретические сведения:
Проницаемость — это способность горных пород пропускать через себя жидкости и газы.
Согласно закону Дарси, существует однозначная линейная взаимосвязь между скоростью фильтрации флюида и градиентом пластового давления. Коэффициент пропорциональности в этой взаимосвязи и является характеристикой проницаемости пласта.
Проницаемость - структурно-чувствительное свойство пласта, поэтому проницаемость зависит от структуры порового пространства - эффективного размера пор, связанности поровой структуры, соотношения открытых и закрытых пор и т.д.
Для характеристики проницаемости нефтесодержащих пород введены понятия:
- абсолютная проницаемость;
- эффективная проницаемость (или фазовая);
- относительная.
Абсолютной проницаемостью называется проницаемость пористой среды при движении в ней лишь одно какой-либо фазы (газа или однородной жидкости). Коэффициент абсолютной проницаемости теоретически характеризует только физические свойства породы. Установлено, что при движении жидкости в пористой среде на величину ее проницаемости оказывают влияние физико-химические свойства жидкостей. Поэтому в качестве абсолютной проницаемости принято считать проницаемость пород, определенную по газу (азоту).
Измерение абсолютной проницаемости пород по воздуху (газу) в формулу Дарси
где k – проницаемость породы, м2; Q – объемный расход в единицу времени, м3 /с; η – динамическая вязкость, Па·с; F – площадь фильтрации, м2; ΔР – перепад давления, Па; L – длина пористой среды, м.
Для решения следует подставить средний расход воздуха в условиях образца
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:
 , | |
где
– давление (абсолютное) на входе в керн;
– атмосферное давление.Так как манометр показывает избыточное давление над атмосферным на входе в керн, то
 , |
где
– показания манометра.Тогда
 | |
Для приведения объёма газа
, замеренного расходомером при атмосферном давлении 
, к среднему давлению в керне
воспользуемся законом Бойля – Мариотта:  , | |
Откуда
 | |
Так как
 , |
где
– 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:
 |
В окончательном выражении для вычисления коэффициента абсолютной проницаемости учтено, что перепад давления на керне
равен манометрическому давлению на входе в керн 
при сделанных допущениях.Эффективной (или фазовой) проницаемостью называется проницаемость пород для данного газа или жидкости при наличии или движении только в порах многофазных систем.
Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение эффективной проницаемости этой среды к абсолютной ее проницаемости.
Используемое оборудование и материалы:
На рисунке 1 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.1. Принципиальная 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.
Ход работы:
1.Замеряются геометрические размеры образцов и вычисляется площадь поперечного сечения;
2. Собирается установка согласно схеме (рисунок 1) 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 1.
Пример вычислений:
Диаметр и длина первого образца:
D = 26 мм =0,026 м,
L = 47 мм =0,047 м
Площадь поперечного сечения керна:
F =0,00053 м2
Формула для определения проницаемости пород по газу:
Вычислим значение абсолютной проницаемости для первого образца:
| Измерение | Давление на входе Р0, кПа | Объем газа, вышедший через керн V, м3  | Проницаемость К,  2 |
| 1 | 100 | 0,0002 |  |
| 2 | 1000 | 0,002 | 546*10-15 |
2
546 * 10-15 
2Таблица 1. Результаты работы в табличном виде
| Номера скважин | Номера образцов |  ,кПа | , cм3 105 |  ,0С | K*10-15,м2 | Примечания |
| 2101 | 1 2 3 4 5 6 | 100 1000 100 1000 100 1000 100 1000 100 1000 100 1000 | 2 20 1 4 1 9 3 19 2 28 1 5 | 180 |  546 145 379 167 407 163 530 158 687 133 389 |  МПа мкПаּс |
Вывод
В ходе данной лабораторной работы мы смогли определить абсолютную проницаемость образцов с помощью формулы Дарси. Проницаемость горных пород пласта - способность пород пласта пропускать жидкость и газ при перепаде давления.
При относительно небольших перепадах давления в нефтеносных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.). Но при сверхвысоком давлении все горные породы проницаемы