Файл: Методические указания к лабораторным работам для студентов направления 21. 03. 01.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 230
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №1. Определение кинематической вязкости нефтепродуктов
Лабораторная работа № 2. Определение открытой пористости керна методом насыщения керосином
Лабораторная работа № 3. Экстрагирование образцов породы
Лабораторная работа № 4. Определение плотности породы методом гидростатического взвешивания
Лабораторная работа № 6. Определение остаточной водонасыщенности методом центрифугирования
Лабораторная работа№ 7. Определение остаточной нефтенасыщенности горных пород
Лабораторная работа № 8. Определение коэффициента абсолютной проницаемости пород
Лабораторное занятие № 9. Насыщение образцов керна водой на учебной системе насыщения TS-534
- инертность к породе;
- не должна быть токсичной;
- не вызывать деформацию образца керна.
Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать установку по следующей схеме:
Рис.2 - Схема установки для определения открытой пористости керна методом И.А. Преображенского
Порядок выполнения работы:
1. Определяют массу сухого чистого образца керна в воздухе (m1) путем взвешивания. Для этого необходимо достать образец, обмотать его проволокой и подвесить на весах;
2. Образец помещается в нижнюю колбу 4;
3. Склянка Бунзина заполняется керосином до половины. Кран 1 должен быть закрыт (Рис.2);
4. Заполняется нижняя колба 4 керосином из склянки Бунзина путем открытия крана 1;
5. Образец насыщается керосином. Открывается кран 2 на насос и выкачивается воздух. Пузырьки газа выделяются за 2 минуты. Показание манометра составит 20 мм.рт.ст.;
6. При открытии крана 2 доливается жидкость в емкость с образцом;
7. Выключается насос, открывается кран 2 и уровни жидкости в
буфере и манометре выравниваются;
8. Взвешивается насыщенный керосином образец в подвешенном состоянии в жидкости (m2). Для этого необходимо наполнить стакан керосином и расположить его на специальной подставке на весах;
9. Поверхность освобождается от избытка керосина;
10. Взвешивается образец, насыщенный керосином в воздухе (m3);
11. По полученным результатам рассчитывается пористость образца керна:
(6)
где mоткр – коэффициент открытой пористости, %; m1 – масса сухого чистого образца породы в воздухе, г; m2 – масса насыщенного керосином образца породы в керосине, г; m3 – масса насыщенного керосином образца породы в воздухе, г.
12. Результаты лабораторной работы заносятся в таблицу 2
Таблица 2
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1. Как называется метод определения открытой пористости сцементированных пород?
2. Какой коэффициент пористости определяется методом Мельчера?
3. Укажите формулу для определения открытой пористости
4. Укажите единицу измерения коэффициента пористости.
5. Как определяется объем открытых пор по методу И.А. Преображенского.
6. Что такое эффективная пористость?
7. В чем отличие открытой и эффективной пористости?
Цель работы: очистка образца (керна) путем экстракции с помощью растворителя от насыщающих его флюидов, для получения сухого образца для дальнейших исследований.
Основные теоретические сведения:
Экстракция (от лат. extraho - извлекаю) - метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстрагента). Экстракция может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной. Простейший способ экстракции из раствора - однократная или многократная промывка экстрагентом в делительной воронке. Делительная воронка представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя жидкости. Для непрерывной экстракции используются специальные аппараты - экстракторы, или перколяторы.
Экстрагирование образцов керна производится применением углеводородных растворителей с температурой кипения ниже 100°С во избежание вторичной перегонки воды, содержащихся в пористой среде коллектора. В качестве растворителей могут быть применены четыреххлористый углерод (tкип. = 76,6°С), бензол (tкип. = 80°С) или спиртобензольная смесь (бензол + этиловый спирт в соотношении 1:1). Четыреххлористый углерод обладает большой летучестью и токсичностью, поэтому его обычно не используют. Бензол является легковоспламеняющейся жидкостью, что также ограничивает возможности его использования. Поэтому в учебных лабораториях обычно применяют спирто-бензольную смесь.
Используемое оборудование и материалы:
- прибор Сокслета;
- колбонагреватель;
- весы лабораторные;
- сушильный шкаф;
- эксикатор;
- образцы породы (керн);
- растворитель
- бумага фильтровальная;
Рис. 3 Схема прибора Сокслета: где 1 – плоскодонная стеклянная колба; 2 – экстрактор; 3 – сифонная трубка; 4 – холодильник; 5 – обратная теплоизолированная трубка; 6 – образцы горной породы.
Аппарат Сокслета состоит из плоскодонной колбы, объем которой определяется целью проводимых работ. В соответствии с этим подбирается и размер второго элемента – экстрактора, который соединяется с горловиной колбы. Для герметичности соединения смазываются вакуумной смазкой. В верхний разъем экстрактора вставляется шлифом холодильник, к которому снизу вверх подается водопроводная вода. Все три элемента аппарата крепятся в специальных держателях (муфтах) с резиновыми манжетами.
Экстрактор имеет в нижней части шлиф и пробку, в которой проходит по центру капилляр сифона, конец которого через У-образный изгиб впаян в нижнюю часть экстрактора (над глухим дном). Парообразный растворитель через кольцевое пространство в пробке проходит в паропровод, который рекомендуется теплоизолировать листовым асбестом (в крайнем случае ватой). Затем пары растворителя поступают внутрь холодильника, и при конденсации растворитель стекает в экстрактор.
После достижения уровнем сконденсированного растворителя верхней кромки сифона за счет срабатывания эффекта подноса, растворитель весь стекает в колбу прибора (завершается один цикл перегонки, экстрагирования). Затем процесс при дальнейшем нагревании прибора повторяется многократно. Экстрагирование считается завершенным, когда последний слив растворителя из экстрактора обеспечивает условие абсолютной прозрачности его в нижней части экстрактора.
Порядок выполнения работы:
1. Взвесить образец на аналитических весах;
2. Завернуть образец керна в фильтровальную бумагу;
3. Собрать прибор Сокслета:
а) плоскодонная колба размещается на столе и заполняется растворителем (объем - ¾ от общего объема колбы);
б) экстрактор размещается на столе и в него опускается образец. Далее экстрактор соединяется с плоскодонной колбой;
в) холодильник устанавливается поверх экстрактора;
г) обеспечивается подвод и отвод воды от холодильника путем соединения его трубками со специальным краном.
4. Заполнить холодильник жидкостью;
5. Включить нагреватель и довести температуру до начала кипения растворителя. В процессе нагревания колбы 1 пары кипящего растворителя поднимаются по трубке 5 в верхнюю часть экстрактора 2, а затем в холодильник 4, в котором они конденсируются. При
этом конденсат, стекая в экстрактор растворяет нефть, содержащуюся в образцах. По мере проведения экстрагирования уровень сконденсированного растворителя и нефти, вымытой из образца, постепенно поднимается, наполняет экстрактор, пока не доходит до уровня высоты колена в сифонной трубке 3, после чего стекает по ней обратно в колбу 1. Первый цикл экстрагирования считается законченным, когда весь растворитель из экстрактора перетекает в колбу 1. Затем цикл накопления и стока повторяется снова. Экстрагирование считается законченным, когда после многих циклов цвет растворителя в экстракторе становится совершенно прозрачным. Время экстрагирования зависит как от свойств образцов, так и от характеристик насыщающей его нефти; и может продолжаться 6-24 и более часов.
В качестве растворителя можно использовать четыреххлористый углерод CCl4 (tкип = 76,6ºС), бензол С6Н6 (tкип = 80ºС), спиртобензольную смесь и др. В любом случае растворитель подбирается таким образом, чтобы температура его кипения была ниже температуры кипения воды и в колбе 1 происходил процесс кипения только растворителя.
6. Отключить нагреватель и дать прибору остыть в течение 5 минут;
7. Разобрать прибор Сокслета и извлечь образец;
8. Поместить образец в сушильный шкаф при температуре 105ºС;
9. После высушивания образец помещается в эксикатор, прибор в котором поддерживается постоянная влажность (за счёт хлористого кальция) и в котором образец постепенно остывает.
10. Взвесить образец;
11. Записать полученные данные в таблицу 3
Таблица 3
- не должна быть токсичной;
- не вызывать деформацию образца керна.
Для выполнения лабораторной работы необходимо собрать установку по следующей схеме:
Рис.2 - Схема установки для определения открытой пористости керна методом И.А. Преображенского
Порядок выполнения работы:
1. Определяют массу сухого чистого образца керна в воздухе (m1) путем взвешивания. Для этого необходимо достать образец, обмотать его проволокой и подвесить на весах;
2. Образец помещается в нижнюю колбу 4;
3. Склянка Бунзина заполняется керосином до половины. Кран 1 должен быть закрыт (Рис.2);
4. Заполняется нижняя колба 4 керосином из склянки Бунзина путем открытия крана 1;
5. Образец насыщается керосином. Открывается кран 2 на насос и выкачивается воздух. Пузырьки газа выделяются за 2 минуты. Показание манометра составит 20 мм.рт.ст.;
6. При открытии крана 2 доливается жидкость в емкость с образцом;
7. Выключается насос, открывается кран 2 и уровни жидкости в
буфере и манометре выравниваются;
8. Взвешивается насыщенный керосином образец в подвешенном состоянии в жидкости (m2). Для этого необходимо наполнить стакан керосином и расположить его на специальной подставке на весах;
9. Поверхность освобождается от избытка керосина;
10. Взвешивается образец, насыщенный керосином в воздухе (m3);
11. По полученным результатам рассчитывается пористость образца керна:
(6)где mоткр – коэффициент открытой пористости, %; m1 – масса сухого чистого образца породы в воздухе, г; m2 – масса насыщенного керосином образца породы в керосине, г; m3 – масса насыщенного керосином образца породы в воздухе, г.
12. Результаты лабораторной работы заносятся в таблицу 2
Таблица 2
| Наименование величины | Обозначение | Результат |
| Масса сухого чистого образца в воздухе | m1 | |
| Масса насыщенного керосином образца в керосине | m2 | |
| Масса насыщенного керосином образца в воздухе | mж | |
| Пористость образца | mпор | |
Вопросы для самопроверки и защиты лабораторной работы:
1. Как называется метод определения открытой пористости сцементированных пород?
2. Какой коэффициент пористости определяется методом Мельчера?
3. Укажите формулу для определения открытой пористости
4. Укажите единицу измерения коэффициента пористости.
5. Как определяется объем открытых пор по методу И.А. Преображенского.
6. Что такое эффективная пористость?
7. В чем отличие открытой и эффективной пористости?
Лабораторная работа № 3. Экстрагирование образцов породы
Цель работы: очистка образца (керна) путем экстракции с помощью растворителя от насыщающих его флюидов, для получения сухого образца для дальнейших исследований.
Основные теоретические сведения:
Экстракция (от лат. extraho - извлекаю) - метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстрагента). Экстракция может быть разовой (однократной или многократной) или непрерывной. Простейший способ экстракции из раствора - однократная или многократная промывка экстрагентом в делительной воронке. Делительная воронка представляет собой сосуд с пробкой и краном для слива нижнего слоя жидкости. Для непрерывной экстракции используются специальные аппараты - экстракторы, или перколяторы.
Экстрагирование образцов керна производится применением углеводородных растворителей с температурой кипения ниже 100°С во избежание вторичной перегонки воды, содержащихся в пористой среде коллектора. В качестве растворителей могут быть применены четыреххлористый углерод (tкип. = 76,6°С), бензол (tкип. = 80°С) или спиртобензольная смесь (бензол + этиловый спирт в соотношении 1:1). Четыреххлористый углерод обладает большой летучестью и токсичностью, поэтому его обычно не используют. Бензол является легковоспламеняющейся жидкостью, что также ограничивает возможности его использования. Поэтому в учебных лабораториях обычно применяют спирто-бензольную смесь.
Используемое оборудование и материалы:
- прибор Сокслета;
- колбонагреватель;
- весы лабораторные;
- сушильный шкаф;
- эксикатор;
- образцы породы (керн);
- растворитель
- бумага фильтровальная;
Рис. 3 Схема прибора Сокслета: где 1 – плоскодонная стеклянная колба; 2 – экстрактор; 3 – сифонная трубка; 4 – холодильник; 5 – обратная теплоизолированная трубка; 6 – образцы горной породы.
Аппарат Сокслета состоит из плоскодонной колбы, объем которой определяется целью проводимых работ. В соответствии с этим подбирается и размер второго элемента – экстрактора, который соединяется с горловиной колбы. Для герметичности соединения смазываются вакуумной смазкой. В верхний разъем экстрактора вставляется шлифом холодильник, к которому снизу вверх подается водопроводная вода. Все три элемента аппарата крепятся в специальных держателях (муфтах) с резиновыми манжетами.
Экстрактор имеет в нижней части шлиф и пробку, в которой проходит по центру капилляр сифона, конец которого через У-образный изгиб впаян в нижнюю часть экстрактора (над глухим дном). Парообразный растворитель через кольцевое пространство в пробке проходит в паропровод, который рекомендуется теплоизолировать листовым асбестом (в крайнем случае ватой). Затем пары растворителя поступают внутрь холодильника, и при конденсации растворитель стекает в экстрактор.
После достижения уровнем сконденсированного растворителя верхней кромки сифона за счет срабатывания эффекта подноса, растворитель весь стекает в колбу прибора (завершается один цикл перегонки, экстрагирования). Затем процесс при дальнейшем нагревании прибора повторяется многократно. Экстрагирование считается завершенным, когда последний слив растворителя из экстрактора обеспечивает условие абсолютной прозрачности его в нижней части экстрактора.
Порядок выполнения работы:
1. Взвесить образец на аналитических весах;
2. Завернуть образец керна в фильтровальную бумагу;
3. Собрать прибор Сокслета:
а) плоскодонная колба размещается на столе и заполняется растворителем (объем - ¾ от общего объема колбы);
б) экстрактор размещается на столе и в него опускается образец. Далее экстрактор соединяется с плоскодонной колбой;
в) холодильник устанавливается поверх экстрактора;
г) обеспечивается подвод и отвод воды от холодильника путем соединения его трубками со специальным краном.
4. Заполнить холодильник жидкостью;
5. Включить нагреватель и довести температуру до начала кипения растворителя. В процессе нагревания колбы 1 пары кипящего растворителя поднимаются по трубке 5 в верхнюю часть экстрактора 2, а затем в холодильник 4, в котором они конденсируются. При
этом конденсат, стекая в экстрактор растворяет нефть, содержащуюся в образцах. По мере проведения экстрагирования уровень сконденсированного растворителя и нефти, вымытой из образца, постепенно поднимается, наполняет экстрактор, пока не доходит до уровня высоты колена в сифонной трубке 3, после чего стекает по ней обратно в колбу 1. Первый цикл экстрагирования считается законченным, когда весь растворитель из экстрактора перетекает в колбу 1. Затем цикл накопления и стока повторяется снова. Экстрагирование считается законченным, когда после многих циклов цвет растворителя в экстракторе становится совершенно прозрачным. Время экстрагирования зависит как от свойств образцов, так и от характеристик насыщающей его нефти; и может продолжаться 6-24 и более часов.
В качестве растворителя можно использовать четыреххлористый углерод CCl4 (tкип = 76,6ºС), бензол С6Н6 (tкип = 80ºС), спиртобензольную смесь и др. В любом случае растворитель подбирается таким образом, чтобы температура его кипения была ниже температуры кипения воды и в колбе 1 происходил процесс кипения только растворителя.
6. Отключить нагреватель и дать прибору остыть в течение 5 минут;
7. Разобрать прибор Сокслета и извлечь образец;
8. Поместить образец в сушильный шкаф при температуре 105ºС;
9. После высушивания образец помещается в эксикатор, прибор в котором поддерживается постоянная влажность (за счёт хлористого кальция) и в котором образец постепенно остывает.
10. Взвесить образец;
11. Записать полученные данные в таблицу 3
Таблица 3
| Наименование величины | Обозначение | Результат |
| Масса образца до экстрагирования | m1 | |
| Масса образца после экстрагирования | m2 | |
| Масса жидкости | mж | |
| Удельное содержание жидкости в образце | Sуд | |