04_вариант Артур

Задача 1.1 Обработать данные эксперимента по определению фракционного состава горных пород используя ситовый и седиментационный анализы. Данные эксперимента представленыв таблице 1.1

№ варианта	Размер частиц в мм. Фракционный сотав в %
	Ситовый анализ							Седиментационный анализ
	1.68-0.84	0.84-0.59	0.59-0.42	0.42-0.297	0.297-0.21	0.21-0.149	0.149-0.074	0.074-0.05	0.05-0.01	менее 0.01
4	-	-	1.5	2.5	5	10	55	20	205	3.5

Решение:

Построим кривую распределения частиц по размерам:

Преобразуем исходную таблицу (табл. 1.1.а) :

						Табл 1.1.а
Размер частиц в мм		Средний диаметр частиц фракций. D		Lg D	Доля фракций в %	Суммарная массовая концентрация. %
от	до	мм
0.01	0.01	0.01		-2.000	3.5	3.5
0.01	0.05	0.03		-1.523	2.5	6
0.05	0.074	0.062		-1.208	20	26
0.074	0.149	0.1115		-0.953	55	81
0.149	0.21	0.1795		-0.746	10	91
0.21	0.297	0.2535		-0.596	5	96
0.297	0.42	0.3585		-0.446	2.5	98.5
0.42	0.59	0.505		-0.297	1.5	100

Решение:

Используя данные Табл 1.1.а строим кривую суммарного гранулометрического состава.

Lgd 60% = -1,055, диаметр частиц равен 0.088 мм

Lgd 10% = -1.5, диаметр частиц равен 0.03162 мм

К_неод= Lgd 60% / Lgd 10% =0.088/0.03162=2,78

Таким образом, данный песок однороден, так как его коэффициент неоднородности меньше 3-х.

2.1 Обработать данные эксперимента по определению коэффициента абсолютной газопроницаемости на приборе ГК-5, если через образец горной породы прокачивают воздух при температуре Т, при этом с помощью редуктора задаваясь различными избыточными давлениями на входе в образец Р₁ (три режима фильтрации при Р₁₁, Р₁₂ , Р_{1 3}), фиксируют с помощью газового барабанного счетчика объем воздуха проходящего через образец горной породы V и время фильтрации . Давление на выходе из образца – атмосферное Ра, которое определялось по барометру – анероиду. Построить график зависимости абсолютного давления перед образцом Рабс и расходом воздуха через образец Q, к-т динамической вязкости воздуха для температуры 20 С⁰ составляет 0,0118 мПа*с. Определить к-т абсолютной газопроницаемости образца горной породы Кабс. Время фильтрации воздуха через образец на каждом режиме составляет 5 мин. Геометрические размеры образца горной породы, диаметр d=25мм, длина L=4.5 см. Образцовый манометр, фиксирующий давления на входе в образец, рассчитан на 6 кгс/см² и разделен на 30 делений. Данные эксперимента представлены в таблице 2.1.

№ варианта	Давления на входе в образец Р11,Р12,Р13 в делениях манометра	Объем проходящего через образец газа V1, V2, V3 в дм^3	Барометрическое давление Рб в мм.рт.ст	Температура опыта Т, С^0
4	2/4/6	0.5/0.75/1.25	767	23

Решение:

В системе СИ:

№ варианта	Давления на входе в образец Р11,Р12,Р13 в Па	Объем проходящего через образец газа V1, V2, V3 в м^3	Барометрическое давление Рб в Па	Температура опыта Т, С^0
4	3,92*10^4/7,84*10^4/11,76*10^4	0.0005/0,00075/0,00125	102257.974	23

Параметры	Значение параметра
	Исходное	в системе СИ
Динамическая вязкость для 23 С^0	0,019 мПа*с	0,019*10^-3 Па*с
Время фильтрации воздуха	5 м	120 с
Диаметр образца	25 мм	0.025 м
Длина	4,5 см	0,045 м

1) Определим абсолютные давления для трех режимов фильтрации:

Р_1абс=Рбар+Р₁₁=102257,94+39200=141458 Па

Р_2абс= Рбар+Р₁₂=102257,94+78400=180658 Па

Р_3абс= Рбар+Р₁₃=102257,94+117600=219858 Па

2)Расход газа Q₀ для трех режимов фильтрации:

График зависимости абсолютного давления Рабс перед образцом и расходом воздуха через образец Q₀. Проведем линию тренда:

Площадь сечения образца определим по следующей формуле:

С усредненной линии (графика) выбираем значение расхода и соответствующее ему абсолютное давление. Тогда к-т абсолютной газопроницаемости образца :

Или 56 мД

2.5 Определить коэффициент абсолютной проницаемости цилиндрического образца г/п при создании плоскопараллельной фильтрации через него азота, если известны максимальный диаметр образца 12см, диаметр центрального отверстия 2 см, высота образца 10 см, динамическая вязкость азота 10^-2 сПз, расход при создании перепада давления в 1 ат составил 1мл/мин, при давлении на выходе 1 ат.

Решение:

Переведем исходные данные в систему СИ:

Параметры	Значение параметра
	Исходное	в системе СИ
Динамическая вязкость азота	10^-2 сПз	0,01 Па*с
Диаметр образца 1	12 см	0.12 м
Диаметр образца 2	2 см	0.02 м
Высота	10 см	0.1 м
Перепад давления	1 ат	9.8*10^4 Па
Давление на выходе	1 ат	9.8*10^4 Па
Расход жидкости	1 мл/мин	1.67*10^-8 м^3/сек

Коэффициент абсолютной проницаемости по газу при плоскорадиальной фильтрации флюидов равен:

3.9 Определить общую пористость горной породы, если породу разделили на две части и одну из них измельчили. Масса сухого измельченного образца взвешенного в воздухе составляет 16 г, объем зерен породы этого образца составляет 6 см³, объем сцементированного образца горной породы – 9,9см³, масса этого образца – 20г.

Решение:

Определим плотность сцементированного образца г/п:

Определим плотность измельченного образца г/п:

Общая пористость:

д,ед.

3.10 Определить геометрический объем образца горной породы, покрытого непроницаемой парафиновой пленкой, если он погружен в воду с плотностью ρ_в=1г/см³, для следующих исходных данных: масса высушенного образца взвешенного в воздухе составляет м₁=20 г , масса этого же образца с пленкой парафина м₂=20,9 г , плотность парафина ρ_п=0,9г/см³, масса образца с парафином взвешенного в воде составляет м₂=10 г .

Решение:

Объем образца с парафиновой оболочкой составляет:

Объем парафина вычисляется по формуле:

Геометрический объем образца находим по формуле:

4.1 Обработать данные эксперимента по определению коэффициента карбонатности горных пород объемным методом на приборе Кларка и определить карбонатность и тип горной породы. Данные для опыта представлены в таблице.

№ варианта	Масса навески горной породы мг.	Начальный объем жидкости в измерительном цилиндре (V2) мл	Конечный объем жидкости в измерительном цилиндре (V1) мл	Объем соляной кислоты (Vк)	Температура опытов град С.	Барометрическое давление опыта мм.рт.ст
4	226	15	65	10	18.5	764

Решение:

при условиях опыта(из Приложения 2) _т =1,897 мг/см³

Объем V выделившегося во время реакции газа равен:

V = (V₁ – V₂) – V_к= (65-15)-10=40 мл.

Карбонатность рассчитывается по формуле:

76.3%

Данная порода относится к доломитовому известняку (содержит 50-95% СаСО₃).

5.1. Определить истинную плотность минералов, слагающих образец горной породы

при использовании стеклянного пикнометра и в качестве жидкости раствор хлористого кальция с плотностью 1175 кг/м3 для предложенных данных.

№ варианта	Масса пикнометра, г
	Высушенного и взвешенного в воздухе, М0, г	С жидкостью и взвешенного в воздухе М1, г	Сухого с навеской горной породы и взвешенного в воздухе М2, г	С жидкостью, с навеской горной породы и взвешенного в воздухе,М3
4	32.5	132.5	35	133.5

Решение:

Масса навески в пикнометре

=(35-32,5)10^-3 =0,0025 кг

Масса жидкости в пикнометре без навески горной породы

=(132,5-32,5)10^-3=0,1 кг

Объем жидкости в пикнометре без навески горной породы

м³.

Масса жидкости в пикнометре с навеской горной породы

кг

Объем жидкости в пикнометре с навеской горной породы

м³

Объем навески горной породы в пикнометре

=(8,6-8,51)10^-5=8,5110^-7 м³

Истинная плотность минералов слагающих горную породу

кг/м³

6.2 Определить коэффициент начальной водонасыщенности образца горной породыпо методу центрифугирования. Табл.6.2.

№ варианта	Масса сухого образца М0, г	Масса насыщенного образца М1, г	Режим вращения ротора центрифуги, об/мин	Плотность жидкости, г/см3	Межфазное натяжение мН/м и угол смачиваемости, град		Масса образца после центрифугирования М2, г
4	23	28	1300	1.04	60	60	24

Решение:

8.7 Определить коэффициент Пуассона для образца горной диаметром 25 мм, если при нагружении образца силой 25 кН относительная продольная деформация породы составила 0,025, а коэффициент упругой деформации Юнга – 10⁶ КПа.

Решение:

Поперечная относительная деформация:

Коэффициент Пуассона равен:

9.4. Определить теплопроводность образца горной породы для следующих исходных данных: масса образца 35 г, длина образца 30 мм, диаметр 25 мм, время нагрева 30 мин, перепад температур на торцах образца 0,25 С⁰.

Решение:

Коэффициент теплопроводности определяется по формуле:

Площадь:

Количество тепла определим из формулы:

где c — удельная теплоёмкость. Из справочного руководства для известняка доломитизированного удельная теплоемкость С=1,1 кДж/кг*К

Q=1,1*1000*35*10^-3*0,25=9,625 Дж

Вт/(м*К)