ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Редакторы Колядкин В. В., Ульянич В. И.

Художник Веклич Ф.

Художественный редактор Влязло А. И.

Технический редактор Хохановская Т. И.

Корректоры Мирончак С. Д., Дихтяр Л. К-,

Рыбак С. X.

Сдано в набор 28.IX 1967 г. БФ 06987. Зак. № 361.

Формат бумаги 70X90/i6- Физич. печ. листов

42,75. Условн. печ. листов 49,8 +вклейка. Учетно-

издат. листов 47,9. Бум. листов 21,375. Подписано

кпечати 29.11 1968 г. Бумага типограф. № 3.

Цена 4 руб. 10 коп. Тираж 1500.

Издательство Киевского университета,

Киев, Героев революции, 4.

БЗ № 1, 1968, поз. 1 г.

Киевская книжная типография № 5.

Комитета по печати при Совете Министров УССР,

Киев, Репина, 4.

 

 

Определение физико-механических свойств горных пород

Методические указания к лабораторным работам

 

 

Самара 2012

 

 

Составитель В.В.Живаева

УДК 622.24

Определение физико-механических свойств горных пород:Метод.указания к лабораторной работе/ Самар.гос.техн.ун-т; Сост.В.В.Живаева, Самара, 2012, 26с.

Методические указания по курсу «Основы нефтегазового дела» предназначены для студентов нефтетехнологического факультета направления 130500

 

Ил.3 Табл.3. Библиогр. 4 назв.

 

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университета
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.

Каждый вскрываемый бурением пласт в нефтяной или газовой скважине характеризуется совокупностью величин. Знание этих величин необходимо буровикам, чтобы правильно выбирать состав и свойства промывочной жидкости для разбуривания данного вида пласта. Особое значение имеет продуманный выбор типа бурового раствора для вскрытия продуктивного пласта, чтобы предусмотреть возможную степень загрязнения приствольной части продуктивного пласта и своевременно принять Меры к тому, чтобы не допустить загрязнения или, в крайнем случае, свести его до минимума.

При проводке глубоких скважин очень важно знать, как состав и свойства: буровых растворов влияет на буримость горных пород. Несмотря на то, что в процессе бурения состав, свойства и механические показатели горных пород являются независимой и не контролируемой переменной, на горную породу можно влиять физико-химическими методами, снижая ее прочность, повышая деформативность, ползучесть.

К основным физико-механическим свойствам горных пород следует отнести сжимаемость, плотность, прочность, пластичность, проницаемость, способность сохранять свою структуру при электролитическом воздействии фильтратов буровых растворов (размокаемость).

 

1.1 Лабораторная работа № 1

 

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