Определение коэффициентов газопроницаемости горных пород

Способность пород продуктивных пластов пропускать через себя под действием градиента давления какой-либо флюид - жидкость, газ или газожидкостную смесь, называют проницаемостью.

Проницаемыми являются практически все осадочные породы, так как почти все содержат большее или меньшее количество сообщающихся друг с другом пор, которые в принципе способны пропускать через себя жидкости и газы. Породы, в которых имеются только закрытые и субкапиллярные поры, оказывают столь большое сопротивление течению жидкости или газа, что их считают практически непроницаемыми (глины, аргиллиты, каменная соль и др.). Проницаемость осадочных пород с увеличением давления всестороннего сжатия уменьшается более значительно, чем по­ристость не только за счет уменьшения пористости, но и в большей степени, за счет сокращения площади сечения сверхкапиллярных поровых каналов и превращения части их в капиллярные или замкнутые поры.

Одной из главных физических характеристик коллектора является абсолютная (физическая) проницаемость. Абсолютной называют проницаемость пористой среды при фильтрации через нее одной какой-либо, фазы - жидкости или газа, химически инертных по отношению, к породе в качестве фильтрующегося агента используют сухой воздух или газ, так как почти невозможно найти инертную по отношению к породе капельную жидкость.

Другая физическая характеристика фазовая (эффективная) проницаемость - проницаемость породы для данного газа или жидкости, при наличии в порах другой какой-либо фазы.

Относительная проницаемость - отношение фазовой проницаемости данной пористой среды к ее физической проницаемости.

Для количественной оценки проницаемости в лаборатории обычно пользуются законом линейной фильтрации Дарси, согласно которому скорость фильтрации прямо пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости фильтрующегося агента.

Q k (p₁-p₂)

--- = ----- ------- (1.1)

F η l

где Q - объемный расход жидкости, м³/с;

к - коэффициент пропорциональности, называемый абсолютной проницаемостью, м²;

р₁, р₂ соответственно давления на входе в образец и на выходе из него, Па

F – площадь фильтрации, м²

η - динамическая вязкость фильтрующегося флюида, Па*с

l - длина образца пористой породы, м.

Из формулы (1.1) следует, что абсолютная проницаемость

h l Q

k=----------- (1.2)

(p₁ – p₂)F

Так как газ является сжимаемым телом, его объемный расход в разных по длине образца сечениях непостоянен. Поэтому при измерении проницаемости породы по газу в формулу (1.2) необходимо подставлять, объемный расход газа, приведенный к среднему давлению в образце, под которым понимают среднее арифметическое давлений на входе и выходе образца. Считают, что газ расширяется изотермически в соответствии с законом Бойля-Мариотта. С учетом этого, формула (1.2) примет вид:

2Q₀ p₀ η_r l

k=-------------- (1.3)

(p₁-p₂)F

где:Q₀ - объемный расход газа при атмосферном давлении, м³/с

p₀ - атмосферное давление, Н/м²;

η - вязкость газа при нормальных условиях, Па*с.

Если фильтрация происходит в течение τ секунд, то при вычислении коэффициента газопроницаемости в формуле (1.3) в знаменателе присутствует τ. Размерность проницаемости в Международной системе единиц

[k]=м²

За единицу проницаемости в 1 м² принимают проницаемость такой пористой среды, через образец которой в 1 м длиной и площадью поперечного сечения 1 м² при перепаде давлений 1 Па ежесекундно профильтровывается 1 м³ флюида вязкостью 1 Па*с

На практике обычно пользуются меньшей единицей, именуемой Дарси (D).Проницаемость в 1D равна 1,02 мкм²,т.е. приблизительно в 10¹² раз меньше единицы проницаемости в 1 м².Проницаемость в 0,001 D называют миллидарси

Проницаемость коллекторов нефтяных и газовых месторождений изменяется от нескольких миллидарси до 2 - 3 D.

1.2.Лабораторная работа № 2

Дата добавления: 2015-04-24