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 месторожденийОтчет 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-Петербург2023
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 Дарсигде k – проницаемость породы, м
2; 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 образцаРаспределение 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
|
ВыводВ 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
