Комплексная лабораторная работа по фильтрационным характеристикам горных пород

ГОРНЫХ ПОРОД

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО

Цель исследований: изучение электропроводности и удельного электрического сопротивления горных пород в зависимости от пористости и состава порового заполнителя.

Приборы и оборудование:

· Генератор гармонического сигнала

· Милливольтметр переменного тока для измерения падения напряжения на керне и эталонном сопротивлении

· Осцилограф.

· Кернодержатель.

· Исследуемые образцы с известным значением пористости: насыщенные пресной и минерализованной водой.

Порядок проведения исследований:

2. Собрать электрическую схему для измерения электрического сопротивления образца керна.

3. Измерить геометрические параметры образцов, подлежащих исследованию.

4. Провести последовательное измерение электрического сопротивления образцов насыщенных пресной и минерализованной водой на частотах: 100 гЦ, 1 кГц и 10 кГц..

5. Рассчитать удельное электрическое сопротивление образцов. Оценить вклад минерализации поровой воды на электропроводность горной породы.

6. Допускается выполнение электрических измерений параллельно с проведением исследования теплоемкости образца керна.

Перечень обязательных вопросов при защите работы:

1. Физика исследуемого параметра. Основные физические законы, определяющие поведение образца горной породы в физических полях. Термины и определения. Единицы измерения.

2. Технология проведения измерения. Правила подготовки образца, источники возникновения погрешностей.

3. Основные расчетные формулы.

4. Связь исследуемого параметра с другими петрофизическими параметрами.

Дополнительное время на обсуждение результатов, повторные измерения, защиту отчета – 4 часа.

(Время на выполнение - 12 часов)

Цель исследования: Практическое изучение законов фильтрации жидкости в пористых средах,

ЛИТЕРАТУРА:

1. Вахромеев Г.С. Петрофизика. Учебник для вузов. Изд. ТомскГУ, 1977

1. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Учебник для вузов. Изд. 3. М..Недра, 1982
2. Кобранова В.Н. Петрофизика. Учебник для вузов. Изд 2., М..Недра, 1986

4. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика. М. Недра, 1984

Требования по отчетности и оформлению результатов:

1. Перед началом работы изучить теорию исследуемого процесса.

2. Изучить правила работы с измерительными приборами.

3. Тщательно подготовить рабочие емкости, при необходимости долить рабочую жидкость и рассчитать перепад давления. Выполнить измерения.

4. Обсудить с преподавателем результаты измерений.

5. Провести необходимые расчеты и оформить отчет по разделу в электронной форме с применением средств Microsoft office.

6. Защитить результаты работы в беседе с преподавателем.

Краткая теория:

· Проницаемость – свойство породы проводить жидкость, газы и их смеси при наличии градиента давления.

Различают: а) абсолютную (физическую),

б) фазовую.

· Абсолютная проницаемость определяется путем «продавливания через породу сухого газа или однокомпонентную жидкость.

где Q - расход газа или однокомпонентной жидкости [м³/сек],

- перепад давления на единицу длины [Па/м],

S - сечение образца, через который идет фильтрация (м²),

µ- динамическая вязкость фильтрующегося флюида, СИ®[Па с],

СГС ®[сПз] - сантипуаз,

К_пр - коэффициент проницаемости [м²] - СИ.

Внесистемная единица проницаемости [ D ] - дарси.

Проницаемость 1 D имеет образец сечением 1 см², длиной 1 см., который при градиенте давления 0.1 МПа и вязкости 1 сПз обеспечивает фильтрацию жидкости в количестве 1 см³ за 1 секунду.

СГСМ СИ

1Д» 10^-12м² = 1 мкм²;

Как это получено (опыт Дарси):

Через пористый образец с поперечной площадью S и длиной L, фильтровалась вода под действием перепада давления Р₁ – Р_2.. Было установлено, что расход воды описывается выражением:

где К_ф – коэффициент пропорциональности для исследуемой среды и жидкости.

Для различных жидкостей следует записать в виде:

где К = К_пр – проницаемость, не зависит от жидкости и характеризует только фильтр,

m - динамическая вязкость или в виде:

,

где n = - кинематическая вязкость

Единицы: динамическая вязкость m - [Па с],

кинематическая вязкость n - [м²/с],

Экспериментальная работа:

Определение вязкости рабочей жидкости: Первоначально необходимо экспериментальным путем определить вязкость жидкости, которая будет фильтроваться через пористую среду. Для этого, наблюдаем течение исследуемой жидкости через капилляр с известными параметрами.

Задаем перепад давления на капилляре DР = Р₁-Р₂ путем вывешивания подающего сосуда на заданную высоту и измеряем количество жидкости, протекающей через него за единицу времени методов взвешивания.

Согласно закону Пуазейля расход жидкости ч/з капилляр равен

Q _i=

где d - диаметр капилляра,

- перепад давления,

µ- динамическая вязкость жидкости.

Отсюда определяем динамическую вязкость µ и зная плотность жидкости ρ, определим кинематическую вязкость n= µ/ρ.

Плотность жидкости определяем методом взвешивания в тарированной мерной емкости.

Исследования провести 3 раза при различном времени истечения.

Повторить эксперимент с другим перепадом давления и сравнить результат.

В дальнейшем при исследовании образцов засыпного керна использовать полученные значения вязкости рабочей жидкости.

Параметры капилляра:

Длина рабочей области l = 12 мм, диаметр капилляра = 1.15 мм.

Определение коэффициента проницаемости макетов пористой среды.

Исследования проводятся на засыпных образцах керна в режиме фильтрации под действием гидростатического давления.

Параметры засыпных образцов:

№ обр	L (мм)	D (мм)	Размер фракций	Кп (%)
			0.125 – 0.25
			0.25 – 0.45
			0.45 – 0.63
			0.63 – 0.8

1. Задать перепад давления на образце путем установки подающего сосуда на заданную высоту.

2. Провести измерение расхода рабочей жидкости через исследуемые образцы за фиксированный отрезок времени, путем взвешивания массы фильтрующейся жидкости. Рекомендуемое время наблюдения 5 – 10 минут. Исследования проводятся на 2 образцах.

3. Определить объем жидкости по ранее измеренной плотности. Замеры провести не менее 3 раз на 2-х перепадах давления. Отработанную жидкость сливать в накопительную емкость.

4. Рассчитать коэффициент проницаемости образцов.

5. Подготовить отчет с анализом полученных результатов.

Перечень обязательных вопросов при защите работы:

1. Физика исследуемого процесса. Основные физические законы, определяющие поведение флюида в каналах течения. Природа возникновения вязкостного трения. Термины и определения. Единицы измерения.

2. Технология проведения исследования. Правила подготовки и проведения эксперимента, источники возникновения погрешностей.

3. Основные расчетные формулы.

4. Связь проницаемости с другими петрофизическими параметрами.

Дополнительное время на обсуждение результатов, повторные измерения, защиту отчета – 4 часа.

Дата добавления: 2015-03-29