Файл: Определение абсолютной проницаемости образцов горной породы на установке стационарной фильтрации газа гк5.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.01.2024

Просмотров: 27

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение абсолютной проницаемости образцов горной породы на установке стационарной фильтрации газа ГК-5.
Теоретическая часть
Сущность метода заключается в определении постоянной (стационарной) скорости фильтрации газа через образец горной породы в линейном направлении под действием разности давлений.

Согласно линейного закона фильтрации Дарси
(1)

проницаемость рассчитывается следующим образом
(2)

Уравнения (1) и (2) справедливы при движении несжимаемой жидкости. В случае течения газа в формуле для проницаемости (2) необходимо внести уточнения, учитывающие сжимаемость газа. Пусть через образец пористой среды движется газ (рис. 1). На входе в образец давление равно Р1, расход – Q1, на выходе – соответственно Р2 и Q2.



Рис. 1. Схема течения газа через образец пористой среды.
Для несжимаемой жидкости объемные скорости течения Q1 и Q2 были бы равны. Для газа же, в силу его сжимаемости, Q1 ≠ Q2 и в формуле (2) следует заменить Q на средний расход газа в образце Qср.

При изотермических условиях (Т=const) объем газа (V) зависит от давления (Р) по закону Бойля – Мариотта:

P.V=const
(3)

Запишем закон (3) для трех состояний – до образца, после образца и в образце:

V1. P1 = V2. P2 = Vср.Pср
(4)

или после деления на время t:

Q1. P1 = Q2. P2 = Qср.Pср.
(5)

Из (5) получаем:



(6)

Учтем, что среднее давление (Рср) в образце равно:
(7)

подставим (7) в (6):



(8)

Подставляем выражение (8) в (2):
(9)

Расход (Q2) вытекающего из образца пористой среды газа измеряется при атмосферном давлении, т.е. давление на выходе (Р2) равняется барометрическому давлению (Рбар):

Р2 = Рбар
(10)

Учитывая также

Р1 = Р2+ ΔР = Рбар + ΔР,
(11)

получим

,
(12)

где k – коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, м2 (мД); – расход газа, замеренный на выходе из образца (при атмосферных условиях), м3/с; V –объем газа, прошедший через образец, м3; μ – вязкость газа при условиях ‘эксперимента (Рср, t 0C), Па*с, численные значения μ в зависимости от температуры приведены в таблице 2; ΔР – перепад давления на образце между входом и выходом, Па; Рбар – барометрическое давление, Па; L – длина образца, м; F – площадь поперечного сечения образца, м2.
ОПИСАНИЕ ПРИБОРА

Установка для измерения газопроницаемости, барометр, термометр, секундомер.

В установку (рис. 2) газ поступает от источника давления - баллона 1 через редуктор 4, образцовый манометр 6, в кернодержатель с исследуемым керном 5, затем в газовый счетчик 2 и уходит в атмосферу.




Рис. 2. Схема приборов для определения газопроницаемости горных пород: 1 – газовый баллон; 2 – газовый счетчик; 3 – вентиль на газовом баллоне; 4 - газовый редуктор; 5 – кернодержатель; 6 – образцовый манометр.

Подача газа регулируется редуктором и измеряется с помощью газового счетчика. Избыточное давление перед образцом измеряется образцовым манометром, давление после образца равно атмосферному (барометрическому) и определяется барометром-анероидом. Температура проходящего через образец газа фиксируется термометром.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1. Измерить длину (L) и диаметр (D) образца керна и установить его в кернодержатель.

  2. Закрыть редуктор, поворотом установочного винта против часовой стрелки и открыть вентиль на баллоне с газом.

  3. Регулируя установочным винтом на редукторе, (поворот по часовой стрелке) задать избыточное давление на входе в образец, контролируя значение давления по манометру, а объем проходящего воздуха по газовому счетчику.

  4. Через 10-30 с после установления давления (создание установившегося режима фильтрации газа через образец) на входе в образец, снять отсчет по образцовому манометру значение ΔР (кгс/см2) и с помощью газового счетчика определить расход газа Q2 (дм3/мин) через образец. Записать показания термометра (Т) и барометра (Рбар).

  5. Определить вязкость газа () в зависимости от температуры по таблице 1.

  6. Измерение повторить на 4 режимах (для разных Р и Q2), рекомендуемый интервал изменения избыточного давления составляет от 0,5 до 2,5 кгс/см2, с шагом 0,5 кгс/см2. Результаты измерений занести в табл. 2.

  7. Рассчитать остальные параметры табл. 2 и абсолютную газопроницаемость для каждого режима с учетом размерностей в таблице по следующей формуле




  1. Построить график зависимости k от Q2, Q2 от ΔР.

Таблица 1.

Вязкость азота и воздуха в зависимости от температуры

Температура t, 0С
Вязкость газа, мПа*с

азот
воздух

18
0.01756
0.01798

19
0.01761
0.01803

20
0.01766
0.01812

21
0.01768
0.01818

22
0.01771
0.01822

23
0.01773
0.01829

24
0.01776
0.01834

25
0.01778
0.01840

26
0.01782
0.01845

27
0.01786
0.01849

28
0.01791
0.01854

29
0.01795
0.01858

30
0.01799
0.01863

34
0.01816
0.01881

35
0.01820
0.01886

Таблица 2.

Данные лабораторных исследований

№ п/п
Наименование измеряемых величин
Обозна-

чение
Ед. измерения
Результаты опытов

1
2
3
4
5

1
Диаметр образца
D
см
2,8

2
Длина образца
L
см
2,8

3
Площадь сечения образца
F
см2
36,94

4
Температура
Т
° С
24

5
Барометрическое давление
Рбар
105 Па
0,15

6
Вязкость азота (воздуха)

мПа.с
0,01776

7
Давление после образца абсолютное:
Р2
105 Па
0,15

8
Перепад давления на образец

(1 кгс/см2=0,98066 105 Па)
ΔР
кгс/см2
10
15
20
25
30

105 Па
0,98
1,47
1,96
2,45
2,94

9
Давление перед образцом абсолютное
Р1
105 Па
1,13
1,62
2,11
2,6
3,09

10
Расход газа
Q2
дм3/мин
5,83
9,50
14,01
18,30
23,10

см3/с
97,17
158,33
233,5
305
385

11
Коэффициент абсолютной проницаемости керна

k
10-15 м2 (мД)
31,26
24,5
21,3
18,3
16,3
















КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

  1. Что называется проницаемостью?

  2. Объясните физический смысл абсолютной проницаемости.

  3. Вывести формулу для определения абсолютной газопроницаемости.

  4. Назвать единицы измерения проницаемости в системе СИ и в смешанной системе единиц.

  5. Фазовая и относительная проницаемости.

  6. Значение проницаемости в нефтепромысловом деле.

  7. В каких пределах изменяется коэффициент проницаемости нефтяных и газовых пластов?

  8. Какое влияние на абсолютную проницаемость оказывает Р, , ,Q.

  9. Как может измениться коэффициент газопроницаемости образца горной породы, если увеличить перепад давления на образце в два раза.

  10. Как может измениться коэффициент газопроницаемости образца горной породы, если температура газа уменьшится в два раза.


Смотрите также файлы