Методика виконання лабораторних робіт із фізики нафтового, газового та газоконденсатного пласта: навчально-методичний посібник. – Полтава: ПолтНТУ, 2012. – 58 с.

Навчально-методичний посібник «Методика виконання лабораторних робіт із фізики нафтового, газового та газоконденсатного пласта» призначено для студентів нафтогазових спеціальностей. У ньому розглянуто методику проведення досліджень фізичних властивостей свердловин і представлено типові алгоритми розв’язання фахових проблем. До кожної лабораторної роботи представлено теоретичні відомості з теми дослідження й описано теоретичні передумови технологічних розрахунків та проектування свердловин на основі здійснюваних процесів.

Код 60.20.08.01© А. М. Мангура, О. І. Наливайко 2012

ЗМІСТ

Вступ………………………………………………………………….........4

Лабораторна робота №1 «Визначення відкритої пористості порід-колекторів методом насичення»……………………………………………....5

Лабораторна робота №2 «Визначення газо-, водо-, нафтопроникності гірських порід»…………………………………………………………………9

Лабораторна робота №3 «Визначення карбонатності гірських порід»……………………………………………………………………….….12

Лабораторна робота №4 «Визначення кінематичної в’язкості й щільності пластової води»…………………………………..………………..15

Лабораторна робота №5 «Визначення щільності газу»………...…......18

Лабораторна робота №6 «Визначення вологовмісту в природному газі»…………………………………………………………………………… 20

Лабораторна робота №7 «Визначення температури насичення нафти і газоконденсату парафіном»……………..…………………………………....23

Лабораторна робота №8 «Визначення тиску насичення»…………….26

Лабораторна робота №9 «Визначення кількості зв’язаної води в породі»…………………………………………………………………………28

Лабораторна робота №10 «Визначення поверхневого натягу на межі розділу фаз»………………...…………………………………………………30

Лабораторна робота №11 «Визначення фазової проникності для системи «газ – вода»………………………………………………………….32

Лабораторна робота №12 «Визначення ємнісних параметрів пористого середовища за падінням пластового тиску»……………….………………..38

Лабораторна робота №13 «Методи визначення хімічного складу пластових вод»………………………………………………………………..41

Правила техніки безпеки та протипожежні заходи…………………....47 Література……………………………………………………………..….49Додатки…………………………………………………………………...51

ВСТУП

При розробленні та експлуатації газових і газоконденсатонафтових родовищ необхідні дані про колекторські властивості гірських порід. Також важливе й знання фізико-хімічних властивостей свердловинної продукції, потрібних для опису процесів фільтрації пластових флюїдів, підготовки рекомендацій до підвищення компонентовіддачі пластів.

Матеріали, які розміщенні в курсі «Фізика пласта», необхідні в майбутньому для вивчення інших дисциплін.

У лабораторному пратикумі розглядаються методи вивчення колекторських властивостей гірських порід, фізико-хімічні властивості свердловинної продукції. Наведено опис основної лабораторної апаратури, приладів, допоміжних пристроїв, їх будови та принципів роботи.

Лабораторні роботи оформляються в такій послідовності:

· стисло і чітко викласти мету роботи;

· навести схему лабораторної установки й подати методику проведення дослідів;

· викласти результати дослідів у табличному вигляді;

· представити методику обробки результатів вимірювання;

· зробити висновки.

Роботи мають бути оформленні згідно зі стандартом.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Визначення відкритої пористості порід-колекторів методом насичення

 

Мета роботи: вивчення методики визначення коефіцієнта відкритої пористості та визначення його значення на природних зразках гірської породи.

Необхідні прилади і реактиви:

1) вакуумна шафа з вакуумним насосом;

2) зразки гірської породи;

3) вимірювальний інструмент;

4) кристалізатор або ексикатор;

5) дистильована вода або гас;

6) електронні ваги.

Опис приладу (рисунок 1)

Рисунок 1 – Прилад для визначення відкритої пористості

 

Для визначення відкритої пористості гірських порід використовується вакуумна шафа 1, у якій міститься ексикатор або кристалізатор 2, із водою чи керосином 3. Зразки гірської породи 4 зважують в сухому вигляді на електронних вагах 5 і розміщують в ексикаторі 2. Вакуум створюється за допомогою вакуумного насоса й контролюється вакуометром 7. Розгерметизація шафи проводиться за допомогою вентиля 8.

Загальні поняття

Під пористістю гірської породи розуміють наявність у ній порожнеч – пор. Коефіцієнтом повної (або абсолютної) пористості m_п називається відношення сумарного об’єму пор V _пор у зразку породи до видимого його об’єму V _обр:

Вимірюється пористість у частках одиниці або відсотках. За походженням пори та інші порожнечі підрозділяються на первинні й вторинні. До первинних відносять порожнечі методу зернами, проміжки між площинами нашарування тощо, які утворюються в процесі осадонакопичення і формування породи.

Вторинні пори утворилися в результаті подальших процесів розлому і дроблення породи, розчинення, виникнення тріщин унаслідок скорочення породи, наприклад унаслідок доломітизації тощо. Структура порового простору порід зумовлена гранулометричним складом частинок, їх формою, хімічним складом порід, походженням пор, а також співвідношенням великих пор до малих. Великою мірою властивості пористих середовищ залежать від розмірів порових каналів. За величиною поровий канал продуктивних пластів умовно розділяється на три групи:

1) надкапілярні – розміри 0,5 мм;

2) капілярні – від 0,5 до 0,0002 мм;

3) субкапілярні – менше ніж 0,0002 мм.

По крупних (надкапілярних) каналах і порах рух нафти, води й газу відбувається вільно, а по капілярах – за значної участі капілярних сил.

У субкапілярних каналах рідини настільки значно утримуються силою тяжіння стінками каналів (унаслідок малої відстані між стінками каналу рідина знаходиться в сфері дії молекулярних сил, матеріалу стінок), що практично в природних умовах переміщуватися не можуть. Породи, пори яких представлені в основному субкапілярними каналами, незалежно від пористості, практично не проникні для рідин і газу (глина та глинисті сланці).

Добрими колекторами є ті породи, пори яких представлені в основному капілярними каналами достатньо великого перетину, а також надкапілярними порами.

Із сказаного виходить, що при тих, що існують в природних умовах, перепадах тиску не в усіх порожнечах рідина і газ знаходяться в русі. Разом із повною пористістю введені ще поняття коефіцієнта відкритої пористості, а також коефіцієнтів, які характеризують статичну та динамічну корисну ємність колектора.

Коефіцієнтом відкритої пористості прийнято називати відношення об’єму відкритих пор, що сполучаються, до об’єму зразка. Статична корисна ємність колектора характеризує об’єм пор і порожнеч, які можуть бути зайняті нафтою й газом. Ця величина позначається через П_с і визначається як різниця відкритої пористості та частки об’єму пор, зайнятою залишковою водою.

Залежно від перепадів тиску, що існують у пористому середовищі, властивостей рідин і характеру поверхні порід та або інша частина рідини не рухається в порах. Сюди належать нерухомі плівки біля поверхні породи, капілярно утримана рідина й т. ін. Динамічна корисна ємність колектора характеризує відносний об’єм пор і порожнеч, через які може відбуватися фільтрація нафти й газу в умовах, що існують у пласті.

Із визначення поняття повної та відкритої пористості випливають такі співвідношення, які використовуються для вимірювань:

 

де m_п – повна пористість; m₀ – відкрита пористість; V_пор – об’єм пор; V_о.пор – об’єм відкритих пор; V_обр – об’єм зразка; V_зер – об’єм зерен; G₁ – маса сухого зразка в повітрі; G₂ – маса насиченого водою зразка в повітрі; G₃ – маса насиченого водою зразка у воді; ρ_г – щільність води.

Методика проведення досліду (див. рис. 1)

Проекстраговані та висушені до постійної маси зразки гірської породи 4 зважують на аналітичних вагах 5. Заздалегідь за допомогою вимірювальних інструментів (лінійка, штангель-циркуль) вимірюють розміри зразків (діаметр і висота) – для підрахунку видимого об’єму зразка гірської породи. Після цього зразки поміщають в ексикатор 2, який заповнений рідиною насичення (вода або гас) 3. Ексикатор із зразками й рідиною насичення вміщують у вакуумну шафу I. Перед пуском вакуумного насоса 6 закривають вентиль 8 та кришку шафи. Створення вакууму у шафі контролюється вакуометром 7. Після закінчення 35 – 40 хвилин після початку вакуумування вакуумний насос відключають. Для відкриття кришки вакуумної шафи необхідно відкрити вентиль 8 для впускання в шафу повітря. Насичені водою або гасом зразки зважують, визначають приріст маси зразка. Результат заносять у таблицю 1.

 

Таблиця 1 – Результати дослідів за визначенням пористості зразків гірської породи

Номер зразків	Маса сухого зразка G1, г	Маса насиченого зразка G2, г	Приріст маси зразка ΔG, г	Об’єм зразка Vобр, г	Пористість насичення зразка m, %

Коефіцієнт пористості розраховують за формулою

,

де V_пор – об’єм пор зразка гірської породи; V_обр – видимий об’єм зразка гірської породи.

Об’єм пор гірської породи визначається як відношення приросту маси зразка ΔG до щільності рідини насичення ρ_ж.н.:

.

Якщо зразки гірської породи не мають правильної геометричної форми, то для визначення коефіцієнта пористості використовується метод І. А. Преображенського або Мельчера, для розрахунку об’ємів зразків використовується закон Архімеда.

 

Контрольні питання

1. Що називають пористістю гірської порода?

2. Які коефіцієнти пористості розрізняють у нафтопромисловій практиці й для чого необхідно знати ці коефіцієнти?

3. Які методи визначення коефіцієнтів пористості існують?

4. Які гірські породи характеризуються найбільш високими коефіцієнтами пористості та які найменшими?

5. Як розподіляються пори за розмірами порових каналів?

6. У яких каналах і порах відбувається рух пластових рідин?

7. Що таке статична і динамічна користі ємності колектора?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2