Физика пласта - сборник лабораторных работ. Лабораторная работа Определение коэффициента общей (полной) пористости
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
Лабораторная работа 5 Экстрагирование образцов породы Для исследования кернов, определения их различных свойств необходимо иметь чистый образец этой породы, лишенной всех насыщающих его флюидов. Удаление органических веществ из пор породы осуществляется экстрагированием образцов в приборе типа Сокслета. Описание установки Прибор Сокслета помещается в вытяжной шкаф и включает в себя (рис. 5.1):  Рис. 5.1. Прибор Сокслета для экстрагирования образцов.
Принцип работы установки 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, стекает по сифонной трубке 3 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 CaCl4 (tкип =76,6оС), бензол С6Н6 (tкип =80оС), 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. Порядок проведения работы
Таблица 5.1.
Обработка полученных результатов
Мж= М1 – М2
Sуд=  Лабораторная работа 6 Определение удельного содержания воды в керне на приборе Дина - Старка и обводненности нефти     Рис.6.1. Прибор Дина – Старка Описание установки Прибор Дина и Старка помещается в вытяжной шкаф и включает в себя: 1 – обратный холодильник, нижний отвод которого подсоединяется к водопроводу, верхний – к канализации; 2– стеклянная ловушка, со шкалой, откалиброванной в единицах объема; 3 - колба емкостью 500 см3; 4 – образцы. Принцип работы установки В процессе нагревания колбы 3 до температуры 100оС и более пары воды, содержащейся в порах образца, вместе с парами растворителя поднимаются в холодильник 1, в котором они конденсируются. Конденсат воды и растворителя стекает в ловушку 2. Вода в результате гравитационного разделения скапливается в нижней части ловушки, а растворитель – в верхней. Момент, когда растворитель в ловушке становится совершенно прозрачным, является первым признаком того, что процесс выделения воды из образца закончен. По мере проведения опыта уровень воды в ловушке поднимается, а затем останавливается. Наличие четкой границы раздела позволяет определить численное значение объема выделившейся воды из образца Vв. В качестве растворителя можно использовать толуол С7Н8 ( tкип = 111оС ), бензин прямой перегонки, из которого отогнаны легкие фракции, кипящие до 95оС. В любом случае растворитель подбирается таким образом, чтобы температура его кипения была выше температуры кипения воды. Растворитель и вода должны быть взаимно нерастворимыми благодаря чему в ловушке имеется четкая граница раздела. Порядок проведения работы
Таблица 6.1.
Обработка полученных результатов
Мв= Vв ρв 2. Удельное содержание воды в образце: Sуд= 
Лабораторная работа 7 Определение коэффициентов водо- и нефтенасыщенности образцов породы на приборе Закса Содержание флюидов в породе называется насыщенностью. Количественно содержание в породе нефти, воды и газа оценивается коэффициентами нефте-, водо-, газонасыщенности. Это есть доля от объема открытых пор Vпор в образце, занятых нефтью Vн, водой Vв, газом Vг: коэффициент нефтенасыщенности: Sн= Vн/ Vпор коэффициент водонасыщенности: Sв= Vв/ Vпор коэффициент газонасыщенности: Sг= Vг/ Vпор Описание установки Прибор Закса помещается в вытяжной шкаф и включает в себя  Рис.7.1. Прибор Закса1 – обратный холодильник, нижний отвод которого подсоединяется к водопроводу, верхний – к канализации 2– стеклянная ловушка, со шкалой, откалиброванной в единицах объема 3- стеклянный цилиндр с пористым дном (фильтром), помещенный в горловину колбы 4 на специальные выступы 4 - колба емкостью 500 см3 5 – керн Принцип работы установки Прибор С.Л. Закса позволяет одновременно проводить выпаривание воды из образца и его экстрагирование. В процессе нагревания колбы 4 до температуры 100 оС и выше пары воды, содержащейся в порах образца, вместе с парами растворителя поднимаются в холодильник 1, в котором они конденсируются. Конденсат воды и растворителя стекает в ловушку 2. По мере проведения опыта уровень в ловушке поднимается, а затем останавливается. Вода в результате гравитационного разделения скапливается в нижней части ловушки, а растворитель – в верхней. Момент, когда растворитель в ловушке становится совершенно прозрачным и уровень воды перестает изменяться, является признаком того, что процесс выделения воды из образца закончен. Наличие четкой границы раздела между водой и растворителем в ловушке позволяет определить численное значение объема выделившейся воды из образца Vв. В качестве растворителя можно использовать толуол С7Н8 (tкип =111оС), бензин прямой перегонки, из которого отогнаны легкие фракции, кипящие до 95оС. В любом случае растворитель подбирается таким образом, чтобы температура его кипения была выше температуры кипения воды. Помимо этого, растворитель и вода должны быть взаимно нерастворимыми и иметь четкую границу раздела в ловушке. При подогреве колбы 4 пары кипящего растворителя поднимаются по трубке вверх в холодильник 1, в котором они конденсируются. Конденсат растворителя, стекает в ловушку, а оттуда в стеклянный цилиндр 3 (выполняющий функции экстрактора) растворяет нефть, содержащуюся в образце 5 Интенсивность нагрева подбирается так, чтобы образец был все время полностью погружен в растворитель и последний не переливался через края цилиндра. Таким образом происходит экстрагирование керна. По мере проведения экстрагирования уровень сконденсированного растворителя становится достаточным, чтобы покрыть весь образец, а нефть вымытая из образца постепенно стекает через пористое дно в колбу 4.Процесс экстрагирования образца считается законченным, когда растворитель в стеклянном цилиндре становится совершенно прозрачным. Порядок проведения работы
16.Извлечь образец. Образец поместить в сушильный шкаф при температуре 102-105 оС. 17.Контролировать удаление растворителя из пор образца периодическим взвешиванием.
носятся в таблицу 7.1. Таблица 7.1.
Обработка полученных результатов
Мж= М1 – М2
Мв= Vв ρв
Мн= Мж – Мв
Vн= Мн/ρн
Sн= 
Sв=  7.Коэффициет газонасыщенности студентам предлагается вычислить самостоятельно. Лабораторная работа 8 Определение коэффициента остаточной водонасыщенности образцов породы методом центрифугирования В продуктивных пластах нефтяной и газовой частей залежи содержится вода. Эту воду, оставшуюся со времени образования залежи, называют остаточной. Состояние остаточной воды и начальное распределение нефти, воды, газа определяется: - структурой порового пространства - составом пород - физико-химическими свойствами пород - физико-химическими свойствами жидкостей и газов - количеством и составом остаточных вод и др. Формы существования остаточной воды необходимо учитывать во всех процессах, в которых молекулярная природа поверхности твердой фазы играет значительную роль. Если остаточная вода в пласте в виде тонкой пленки покрывает поверхность поровых каналов, то поверхность твердой фазы остается гидрофильной. Устойчивые пленки на поверхности твердого тела возникают только при очень низком поверхностном натяжении на границе нефть-вода, при слабой минерализации остаточной воды. Если пленка воды отсутствует, то нефть соприкасается с твердой поверхностью и вследствие адсорбции ПАВ нефти поверхность коллектора становится в значительной степени гидрофильной. Фильность пород существенным образом определяет особенности фильтрационных процессов в пористых средах. Формы остаточной воды: - капиллярно связанная вода в малых капиллярах, где интенсивно проявляются капиллярные силы; - адсорбционная вода, удерживаемая силами межмолекулярного взаимодействия между водой и поверхностью поровых каналов; - пленочная вода, покрывающая гидрофильные участки породы; - свободная вода, удерживаемая капиллярными силами в дисперсной структуре на поверхностях раздела нефть-вода, газ-вода. При анализе кернового материала определяется общее количество остаточной воды без количественной оценки различных ее видов. Это связано с неопределенностью и сложностью условий ее определения по видам. Количественно оценить содержание остаточной воды в керне можно с помощью коэффициента водонасыщенности – отношения объема воды в открытых порах образца к объему открытых пор: Sв = Vв /Vо.пор . (8.1) Наиболее достоверные результаты определения количества остаточной воды в породе получены при анализе кернового материала, отобранного с применением растворов, приготовленных на нефтяной основе. Предполагается, что при подъеме керна на поверхность и в процессе его транспортирования в лабораторию существенных изменений его водонасыщенности не происходит. Для этого керны предварительно парафинируют или перевозят в закрытых сосудах под слоем нефти. Быстро и просто остаточная водонасыщенность определяется методом центрифугирования. В основе метода лежит воздействие на образец центробежных сил, возникающих при вращении керна в центрифуге. Давление, развиваемое в капиллярах центробежными силами рц ,равно: рц=4 π2 Rn2 h( ρ1-ρ2 ), (8.2) где R- радиус вращения (принимается равным расстоянию от центра оси центрифуги до середины образца); n – число оборотов ротора центрифуги; h – длина образца; ρ1 , ρ2 - плотность воды, насыщающей образец, и плотность вытесняющей фазы (при вытеснении воздухом можно принять ρ2=0). Вытеснению воды препятствуют капиллярные силы рк : рк=  , (8.3)где  - поверхностное натяжение воды на границе с вытесняющей фазой, - краевой угол смачивания,r - радиус пор. При этом вода вытесняется из всех пор образца, радиус которых больше радиуса r ,определяемого из соотношения: рц=рк . (8.4) Вначале с увеличением числа оборотов ротора центрифуги вода вытесняется из крупных пор. При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора вода вытесняется из пор меньшего размера. С некоторого момента повышение числа оборотов перестает влиять на количество воды остающейся в порах. Эту воду и считают остаточной. Результаты центрифугирования позволяют изучить распределение в керне пор по размерам. Так радиус пор, из которых при данной угловой скорости ω вытесняется вода, определяется из соотношения:  (8.5)Описание установки  Рис.8.1. Схема установки для определения остаточной водонасыщенности Центрифуга помещена в термостат и состоит из: 1 – хвостовик вала электродвигателя; 2 – вращающаяся головка с откидными стаканами, в которые вставляется пробирка с керном. На передней стенке центрифуги имеется панель приборов, на которой установлены: - главный выключатель; - регулятор числа оборотов. ВНИМАНИЕ! Установку разрешено запускать с закрытой крышкой только при нулевом положении регулятора; - тормозная кнопка, при нажатии которой, включается тормозное устройство, позволяющее уменьшить время остановки центрифуги; - тахометр, фиксирующий число оборотов центрифуги; - сигнальная лампа, загорающаяся при включении двигателя; - счетчик времени, служащий для автоматической остановки центрифуги через заданное время. Порядок проведения работы
Таблица 8.1.
Обработка полученных результатов
Мв= М2– М1, где М1 , М2 - масса сухого керна и масса керна после насыщения водой.
Мвi = Мкi – М1
Si = Мвi / Мв
рк=рц=4 π2 Rn2 h( ρ1-ρ2 ) .
|