Определение радиуса контура питания

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тюменский Государственный Университет

Физический факультет

Кафедра МФПиС

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ФИЗИЧЕСКОМУ ПРАКТИКУМУ

Дисциплина: физика нефтяного и газового пластов

Тюмень 2004 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лабораторная работа №1

Определение пористости................................................................... 3

Лабораторная работа №2

Определение проницаемости породы.............................................. 5

Лабораторная работа №3

Определение радиуса контура питания......................................... 10

Лабораторная работа №4

Определение упруго-прочностных свойств горных пород.......... 12

Лабораторная работа №5

Определение коэффициента нефтеотдачи...................................... 13

Лабораторная работа №6

Определение кривой капиллярного давления............................... 15

Задания ……………………………………………..……………………………17

Лабораторная работа №1

Определение пористости методом взвешивания

Цель работы: определить петрофизические свойства кернового материала:

1. Общую и эффективную пористости

2. Коэффициент остаточной водонасыщенности

3. Начальную нефтенасыщенность

4. Плотность минерального скелета образца

Приборы и материалы: керновый материал, весы, центрифуга, капиляриметр.

Краткая теория

Метод взвешивания.

Для определения петрофизических параметров кернового материала на практике часто используется метод взвешивания. Измеряются следующие величины:

1. Р1-вес сухого образца

2. Р2-вес образца полностью насыщенного водой

3. Р3-вес образца полностью насыщенного водой, взвешенного в воде

4. Р4-вес образца с остаточной водой

Простая связь Р=mg (где m-масса изучаемого объекта, g-ускорение свободного падения) позволяет перейти в расчетах к соответствующим массам m1, m2, m3, m4, которые в свою очередь можно представить в следующем виде:

(1)

где Vrock-объём скелета,

Vporo-поровый объём,

ρrock-плотность скелета породы,

ρwater-плотность воды, которая заполняет поровый объём.

Решая систему уравнений (1) получим следующие выражения для параметров:

Лабораторная работа №2

Определение проницаемости породы

Цель работы: определить проницаемость горной породы на керне при помощи пермеаметра AP – 608.

Оборудование: автоматический пермеаметр АР – 608.

Схема установки:

Краткая теория:

Проницаемость пористой среды можно определить по образцам, отобранным из пласта, или непосредственным исследованием пласта. Для оценки проницаемости кернов в основном применяются два метода. Первый метод предусматривает использование небольших цилиндрических образцов диаметром примерно 20 мм и длиной 25 мм. Метод применим для определения проницаемости выдержанного по составу и достаточно однородного пласта. Второй метод применяется на кернах, отобранных непосредственно из скважины. Диаметр кернов обусловлен типом колонкового долота, длина 30—50 см. В обоих случаях в качестве рабочего агента можно применять газ или любую жидкость, исключающую химическое взаимодействие с минералами породы.

Отобранные в скважине керны первоначально содержат остаточную нефть и воду. Перед определением проницаемости их подвергают соответствующей подготовке. Прежде всего из керна параллельно напластованию выбуривают цилиндрические образцы. Эти образцы высушивают в печи или экстрагируют в приборах Сокслета с последующей сушкой. Подготовка образца предусматривает полное извлечение жидкости из пор и 100%-ное насыщение его воздухом. Затем образец вставляют в кернодержатель прибора для определения проницаемости.

Далее задается некоторый перепад давления в керне и замеряется скорость течения через него жидкости или газа. Чтобы убедиться, что проницаемость замеряется при ламинарном режиме фильтрации, лучше всего задавать несколько различных перепадов и по полученным результатам строить график. Для ламинарного режима фильтрации кривая на графике имеет вид прямой линии, проходящей через начало координат. Искривление прямой указывает па начало турбулентности. Наклон прямолинейного участка кривой выражается значением , по которому вычисляют проницаемость образца.

Клинкенберг показал, что проницаемость изменяется в зависимости от того, применяется ли в качестве рабочего агента газ или жидкость, не реагирующая с породой. Это изменение проницаемости объясняется проскальзыванием газа — явлением, хорошо известным при течении газа в капиллярах. Явление проскальзывания газа встречается в тех случаях, когда диаметр капилляра соизмерим с длиной среднего свободного пробега молекулы газа.

Средний свободный пробег молекулы газа является функцией размера молекулы и кинетической энергии газа. Следовательно,«эффект Клинкенберга» зависит от свойств газа, который используется в качестве рабочего агента при определении проницаемости пористой среды. На рис.1 приведен график, выражающий проницаемость пористой среды, определенной при различных средних давлениях.

В качестве рабочего агента использовались водород(1), азот(2), углекислый газ(3).

Следует заметить, что для каждого газа существует своя прямая, выражающая зависимость замеренной проницаемости образца от величины, обратной среднему давлению, при котором производилось определение проницаемости. Значения проницаемости, полученные при использовании в качестве рабочего агента газа с меньшим молекулярным весом, располагаются на прямей, имеющей наибольший наклон, что указывает на максимальное проявление эффекта проскальзывания. При экстраполяции прямых до значений среднего давления, равного бесконечности (1/P = 0), все они сходятся в одной точке.

Проницаемость в этой точке, обозначенная kж, должна равняться проницаемости этого образца, определенной по жидкости. Клинкенберг и другие установили, что проницаемость пористой среды для инертной гомогенной однофазной жидкости действительно равна проницаемости, определенной по газу при отсутствии проскальзывания газа Зависимость между наблюдаемой проницаемостью и величиной, обратной среднему давлению, выражается следующим образом:

(1)

где kж - проницаемость пористой среды для однофазной жидкости, полностью насыщающей норовое пространство; kг - проницаемость пористой среды для газа, полностью насыщающего поровое пространство; P — среднее давление газа, при котором определена проницаемость для газа; b - постоянная для данного газа и данной пористой среды.

Постоянная b в уравнении зависит от среднего свободного пробега молекулы газа и размера поровых каналов пористой среды. Так как проницаемость отражает размер, поровых каналов пористой среды, то коэффициент b должен определяться величиной проницаемости.

На рис.2. приведен график зависимости b от kж, построенный по данным исследования 175 образцов. Значение коэффициента b увеличивается с уменьшением проницаемости, так как эффект проскальзывания с уменьшением размера поровых каналов пропорционально возрастает.

Хотя вода считается веществом, не реагирующим с породой в обычном смысле слова, во многих нефтяных коллекторах встречаются набухающие в воде глины, которые делают воду наиболее реагирующим агентом из всех используемых для определения проницаемости. Жидкости, реагирующие с породой, изменяют внутреннюю геометрию порового пространства. Это обстоятельство не исключает применения закона Дарси для определения проницаемости данной породы, но влияет на результаты ее измерения.

Экспериментально находится зависимость давления от времени. Начальный объемный расход вычисляется по формуле

V – объем пор, p_i , t_i - давления в соответствующие моменты времени, получаются экспериментально, β – коэффициент сжимаемости газа по давлению. Произведение расхода на давление на входе:

Из закона Дарси для линейной фильтрации газа найдем производную по давлению:

Это обыкновенное дифференциальное уравнение с разделяющимися

переменными. Решая его, получаем:

Проведем интегрирование.

Чтобы найти проницаемость (по Клинкенбергу) замкнем это уравнение следующим соотношением:

Подставив (3.6) в (3.5) и решая это уравнение, получим проницаемость. α – известна из эксперимента.

Лабораторная работа №3

Определение радиуса контура питания

Цель работы: расчет радиуса контура питания по экспериментальным данным, полученным при помощи экспериментального лабораторного комплекса Autoscan.

Оборудование: AutoScan

Краткая теория: в основе данной работы лежит задача гидромеханики о притоке жидкости в скважину, вскрывшую пласт большой мощности на пренебрежимо малую величину. Стационарная фильтрация описывается уравнением Лапласа, в данном случае для сферически симметричной системы:

Граничные условия для этой задачи имеют вид:

Здесь R к – радиус контура питания (искомая величина), P атм – атмосферное давление, P c находится экспериментально, r c =5мм.

Решением данного уравнения будет:

Или, подставив граничные условия:

Из закона Дарси

получим:

Или, чтобы найти объемный расход, умножим на площадь поверхности фильтрации:

Тогда R к можно найти по формуле:

Экспериментально находятся также Q , μ (вязкость), k (проницаемость).

Лабораторная работа №4

Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!