Определение абсолютной проницаемости образцов горной породы на установке стационарной фильтрации газа гк5
 Скачать 116.2 Kb.
|
|
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение абсолютной проницаемости образцов горной породы на установке стационарной фильтрации газа ГК-5. Теоретическая часть Сущность метода заключается в определении постоянной (стационарной) скорости фильтрации газа через образец горной породы в линейном направлении под действием разности давлений. Согласно линейного закона фильтрации Дарси
проницаемость рассчитывается следующим образом
Уравнения (1) и (2) справедливы при движении несжимаемой жидкости. В случае течения газа в формуле для проницаемости (2) необходимо внести уточнения, учитывающие сжимаемость газа. Пусть через образец пористой среды движется газ (рис. 1). На входе в образец давление равно Р1, расход – Q1, на выходе – соответственно Р2 и Q2.  Рис. 1. Схема течения газа через образец пористой среды. Для несжимаемой жидкости объемные скорости течения Q1 и Q2 были бы равны. Для газа же, в силу его сжимаемости, Q1 ≠ Q2 и в формуле (2) следует заменить Q на средний расход газа в образце Qср. При изотермических условиях (Т=const) объем газа (V) зависит от давления (Р) по закону Бойля – Мариотта:
Запишем закон (3) для трех состояний – до образца, после образца и в образце:
или после деления на время t:
Из (5) получаем:
Учтем, что среднее давление (Рср) в образце равно:
подставим (7) в (6):
Подставляем выражение (8) в (2):
Расход (Q2) вытекающего из образца пористой среды газа измеряется при атмосферном давлении, т.е. давление на выходе (Р2) равняется барометрическому давлению (Рбар):
Учитывая также
получим
где k – коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, м2 (мД);  – расход газа, замеренный на выходе из образца (при атмосферных условиях), м3/с; V –объем газа, прошедший через образец, м3; μ – вязкость газа при условиях ‘эксперимента (Рср, t 0C), Па*с, численные значения μ в зависимости от температуры приведены в таблице 2; ΔР – перепад давления на образце между входом и выходом, Па; Рбар – барометрическое давление, Па; L – длина образца, м; F – площадь поперечного сечения образца, м2. ОПИСАНИЕ ПРИБОРА Установка для измерения газопроницаемости, барометр, термометр, секундомер. В установку (рис. 2) газ поступает от источника давления - баллона 1 через редуктор 4, образцовый манометр 6, в кернодержатель с исследуемым керном 5, затем в газовый счетчик 2 и уходит в атмосферу.  Рис. 2. Схема приборов для определения газопроницаемости горных пород: 1 – газовый баллон; 2 – газовый счетчик; 3 – вентиль на газовом баллоне; 4 - газовый редуктор; 5 – кернодержатель; 6 – образцовый манометр. Подача газа регулируется редуктором и измеряется с помощью газового счетчика. Избыточное давление перед образцом измеряется образцовым манометром, давление после образца равно атмосферному (барометрическому) и определяется барометром-анероидом. Температура проходящего через образец газа фиксируется термометром. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Измерить длину (L) и диаметр (D) образца керна и установить его в кернодержатель. Закрыть редуктор, поворотом установочного винта против часовой стрелки и открыть вентиль на баллоне с газом. Регулируя установочным винтом на редукторе, (поворот по часовой стрелке) задать избыточное давление на входе в образец, контролируя значение давления по манометру, а объем проходящего воздуха по газовому счетчику. Через 10-30 с после установления давления (создание установившегося режима фильтрации газа через образец) на входе в образец, снять отсчет по образцовому манометру значение ΔР (кгс/см2) и с помощью газового счетчика определить расход газа Q2 (дм3/мин) через образец. Записать показания термометра (Т) и барометра (Рбар). Определить вязкость газа () в зависимости от температуры по таблице 1. Измерение повторить на 4 режимах (для разных Р и Q2), рекомендуемый интервал изменения избыточного давления составляет от 0,5 до 2,5 кгс/см2, с шагом 0,5 кгс/см2. Результаты измерений занести в табл. 2. Рассчитать остальные параметры табл. 2 и абсолютную газопроницаемость для каждого режима с учетом размерностей в таблице по следующей формуле Построить график зависимости k от Q2, Q2 от ΔР. Таблица 1. Вязкость азота и воздуха в зависимости от температуры
Таблица 2. Данные лабораторных исследований
       КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ: Что называется проницаемостью? Объясните физический смысл абсолютной проницаемости. Вывести формулу для определения абсолютной газопроницаемости. Назвать единицы измерения проницаемости в системе СИ и в смешанной системе единиц. Фазовая и относительная проницаемости. Значение проницаемости в нефтепромысловом деле. В каких пределах изменяется коэффициент проницаемости нефтяных и газовых пластов? Какое влияние на абсолютную проницаемость оказывает Р, , ,Q. Как может измениться коэффициент газопроницаемости образца горной породы, если увеличить перепад давления на образце в два раза. Как может измениться коэффициент газопроницаемости образца горной породы, если температура газа уменьшится в два раза. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,