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

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Санкт-Петербургский горный университет»

Кафедра бурения скважин


Физика пласта
Методические указания к лабораторным работам

для студентов направления 21.03.01

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2022
УДК 622.24 (073)

ФИЗИКА ПЛАСТА Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский горный университет. Сост.: И.С. Фиалковский, И.А. Страупник. СПб, 2022. – 40 с.
Изложены краткие теоретические сведения, дано описание лабораторных стендов методика и порядок выполнения работ. Приведены вопросы для самоконтроля.

Предназначены для студентов бакалавриата направления 21.03.01 «Нефтегазовое дело».

Табл. 7. Ил. 8. Библиогр.: 7 назв.
Научный редактор проф. М.В. Двойников

 Санкт-Петербургский

горный университет, 2022 г.

Введение

Дисциплина «Физика пласта» изучается студентами (бакалаврами) одной из первых в цикле специальных дисциплин, предусмотренных учебными планами по направлению 21.03.01 Нефтегазовое дело. В рамках дисциплины излагаются материалы о физических и физико-химических свойствах горных пород, нефти, воды и газа в пластовых условиях и закономерности их изменения в процессе эксплуатации залежей нефти и газа. Все эти сведения о пласте, пластовых флюидах широко используются при составлении проектов разработки залежей и их реализации, а также при проведении технологических операций в процессе эксплуатации месторождения. В соответствии с этим, при изучении ряда профилирующих специальных дисциплин широко используются сведения о физических свойствах горных пород, пластовых жидкостей и газов

---

Основной целью выполнения лабораторных работ является закрепление и углубление знаний студентов в области физики пласта. Перед выполнением лабораторных работ студенты должны ознакомиться с лабораторными стендами, методиками проведения лабораторных работ и получить индивидуальные задания для выполнения работ. После выполнения каждой работы необходимо подготовить отчет и сделать выводы на основе полученных результатов.

Лабораторная работа №1. Определение кинематической вязкости нефтепродуктов

Цель работы: определение кинематической вязкости производится посредством капиллярного вискозиметра.

Основные теоретические сведения

Вязкость – внутреннее трение. Свойство жидкости (газа) сопротивляться перемещению её слоев относительно друг друга.

Вязкость обычно подразделяют на динамическую и кинематическую. Единицы измерения динамической вязкости в СИ - Па·с, кинематической – м²/с. Кинематическая и динамическая вязкость связаны между собой по формуле:

(1)

Измерение вязкости осуществляется с помощью вискозиметров. В зависимости от способа измерения вискозиметры подразделяются на капиллярные (вискозиметры истечения), шариковые, ротационные, вибрационные и ультразвуковые.

В данной работе используется капиллярный вискозиметр типа ВПЖ (вискозиметр для прозрачных жидкостей). При пользовании капиллярными вискозиметрами измеряется время истечения известного количества (объема) жидкости сквозь капиллярные трубки определенного диаметра.

Вискозиметр представляет собой U-образную трубку Рис.1, в колено 1 которой впаян капилляр 7. При измерении вязкости жидкость из резервуара 4 течет по капилляру 7 в расширение 6.



Рис.1. Схема капиллярного вискозиметра


Используемое оборудование и материалы:

- Стеклянный вискозиметр;

- Образец нефти или нефтепродукта (бензин, дизельное топливо и т.п.);

Порядок выполнения работы:

1. Через колено 2 в вискозиметр заливают пробу нефти примерно на половину уровня резервуара 6.

2.Закрывают пальцами отверстия 2 и 3 и при помощи резиновой груши перемещают нефть в колено 1 выше метки М1, грушу снимают.

---

3. Отмечают время, за которое жидкость протечет между отметками М1 и М2.

4. Опыт повторяют минимум 3 раза, среднее значение заносят в таблицу 1.

Таблица 1

Экспериментальные данные

№	Образец	Время, с
1
2
3

Обработка результатов эксперимента

Кинематическую вязкость определяют по формуле:

(2)

где - время истечения нефти, с; - постоянная вискозиметра, зависящая только от геометрических размеров вискозиметра

---

Лабораторная работа № 2. Определение открытой пористости керна методом насыщения керосином

Цель работы: определение открытой пористости керна методом И.А. Преображенского.

Основные теоретические сведения:

Пористость является важнейшим свойством, отличающим нефтяные и газовые пласты от «обычных» сплошных сред, его величина будет определять, при прочих равных условиях, объем резервуара, заполненного каким-либо углеводородом в естественных залежах или, объем искусственно созданного газового месторождения подземного хранилища газа.

Под пористостью породы-коллектора понимают наличие в ней пустот, заключенных между зернами в гранулярных коллекторах, а также каверн и трещин в карбонатных коллекторах. Количественно пористость характеризуется коэффициентом пористости, который представляет собой отношение объема пор (трещин, каверн), к геологическому объему породы и выражается в долях единицы или процентах. В нефтегазовой геологии различают три вида пористости:

- полная (или общая);

- открытая (или пористость насыщения);

- динамическая (или эффективная).

Полная пористость включает все поры (пустоты) открытые и закрытые, независимо от их формы и взаимного расположения. Коэффициент полной пористости определяется отношением суммарного объема всех пор (пустот) открытых и закрытых к видимому (геометрическому) объему породы:

(3)

где m_пор– общая пористость; V_откр– суммарный объем открытых пор образца; V_закр– суммарный объем закрытых пор образца; V_обр –геометрический объем образца;

Общую (полную) пористость определяют по методу Мельчера (объемным способом).

Открытая пористость также называется чистой пористостью насыщения, так как она определяет емкостную характеристику коллектора, то есть запасы нефти (газа или воды).

Коэффициентом открытой пористости называется отношение суммарного объема пор образцов, заполняющихся данной жидкостью, к видимому объему образца:

---

(4)

Коэффициент открытой пористости определяется по методу И.А. Преображенского сравнением масс сухого и насыщенного керосином образца для расчета объема керосина, вошедшего в поровое пространство керна, а объем образца (керна) – по разности масс насыщенного образца в воздухе и погруженного в керосин того же образца, то есть методом гидростатического

взвешивания насыщенного керосином образца.

Эффективная пористость (называется иногда динамической) характеризуется той частью объема пор, которая занята только движущейся жидкостью при установившемся движении. Коэффициентом эффективной пористости называется отношение объема, по которому происходит движение жидкости, к объему горной породы:

(5)

Понятие эффективной пористости предполагает наличие в породах таких пор (или части объема, связанных между собой пор), в которых движение жидкости практически не происходит. Это субкапиллярные и некоторые капиллярные поры, в которых жидкость находится в связанном состоянии. Очевидно, что доля объемов жидкости, участвующих и не участвующих в фильтрации, будет определяться создаваемыми перепадами давления (градиентами давлений).

Пористость большинства коллекторов составляет от 5 до 30 %, но, как правило, находится в пределах 10-20 %. Карбонатные залежи обычно имеют меньшую пористость, чем терригенные, однако последние могут иметь большую проницаемость.

Используемое оборудование и материалы:

Для насыщения образцов керна жидкостью необходимо использование следующего оборудования:

- вакуумный насос;

- сосуд с кюветой с образцом;

- емкость для жидкости (для раздельного вакуумирования жидкости и образца);

- устройства для перепуска жидкости в кювету с образцами.

Для взвешивания образцов керна необходимо использование следующего оборудования:

- аналитические весы;

- стаканчик с рабочей жидкостью (керосин, дистиллированная вода или модель пластовой воды);

- металлическая или капроновая нить (леска) для подвешивания образца.

К рабочей жидкости предъявляются следующие требования:

---