Burkhanov_R_N__Menshina_G_F_Fizika_plasta_Meto

Министерство образования и науки Республики Татарстан Альметьевский государственный нефтяной институт

Р.Н. Бурханов, Г.Ф. Меньшина

АГНИ

ФИЗИКА ПЛАСТА

ка

е

т

Методические указания

о

и

по проведению лабораторных и организации самостоятельных работ

л

по дисциплине «Физ ка пласта»

для бакалавров направления 131000 «Нефтегазовое дело»

и

всех формбобучения

ая

б

нн

ро

т

к

е

л

Э

Альметьевск 2013

УДК 622,276.031

Бурханов Р.Н., Меньшина Г.Ф.

Физика пласта: Методические указания по проведению лабораторных и организации самостоятельных работ по дисциплине «Физика пласта» для бакалавров направления 131000 «Нефтегазовое дело» всех форм обучения. –

Альметьевск, Альметьевский государственный нефтяной институт, 2013. - 52с.

пластовых флюидов. Указания содержат приложения, в которыхАГНИдается техническая характеристика используемого лабораторного оборудования,

В методических указаниях в виде инструкций описывается порядок

проведения, используемое оборудование и краткая теория выполнения

лабораторных работ по определению физических свойств коллекторов и

вопросы для защиты лабораторных работ и задания для самостоятельной

работы студентов.

ка

е

т

Печатается по решению учебно-методическ го с вета АГНИ.

о

и

л

Рецензент:

б

и

Хузина Л.Б. - д.т.н., профессор, заведующий кафедрой БНГС АГНИ

ая

б

нн

ро

т

к

е

л

Э

©Альметьевский государственный нефтяной институт, 2013

2

Дисциплинарный модуль 1 Тема 1. Минералогические и структурные свойства коллекторов

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ГЛИНИСТОСТИ КЕРНА

	ПИПЕТОЧНЫМ МЕТОДОМ
Цель работы:	АГНИ

Определение содержания глинистых частиц через выпаривания отобранной пипеткой пробы суспензии. Пипеточный метод заключается в отборе пробы оседающей суспензии через различные промежутки времени после начала оседания и в определении содержания твердой фазы в отобранной пробе.

Этот метод обычно используется для исследования коэффициента глинистости
								ка
породы, который характеризует содержание в породе частиц р змером менее
0,1мм.							е
						т
Подготовка к выполнению лабораторной работы:
Подготовка к				о					знакомство с
	выполнению лабораторной раб					ы включает
конструкцией			и						лабораторного
	и правилами безопасного				применения
		л
оборудования, а также изучение теоретической части исследования.
Используемое оборудование:		б

Прибор для пипеточного анализа - сед ментометр (рис.1.1); вибропривод ВП-
		б
С/220 с системой управления			ичастотой и таймером (приложение 2);
электронные весы HF-320 (приложение 1); термометр; фарфоровая ступка с
	ая
пестиком; секундомер; сито лабораторное (приложение 3).
нн
Выполнение работы:

1. Навеску породы (массу навески G брать не более 180 г.) размельчают на составляющие ее зер а в фарфоровой ступке с помощью пестика и просеивают через сито на вибр приводе ВП-C/220 или вручную. Массу первоначальной

навески по оды и массу частиц, оказавшихся в поддоне (g), определяют с
помощью элекроронных весов.
	т
	к
2. Из отсева в поддоне берут навеску для анализа (массу навески указывает
преподавателье		). Обычно это не более 10 г, так чтобы в градуированном на 1000
	3
смлцилиндре создать не более чем 1 %-ную концентрацию взвешенных частиц
в воде (g1).
Э

3. Навеску переносят в цилиндр и заполняют его дистиллированной водой до метки 1000 см3 (Vв). Температуру воды в цилиндре подгоняют к 20 0С

3

добавлением горячей или холодной воды при тщательном перемешивании мешалкой.

4. Затем в цилиндр опускают закрытую пипетку, так чтобы риска на пипетке приходилась против деления 1000 см3 на цилиндре. Предварительно измеряется длина пипетки от нижнего края до риски (h).

5. Рассчитывается время осаждения частиц диаметром	менее 0,05мм с
	АГНИ
известной плотностью по формуле (плотность частиц γ принять 2,7 г/см3):
τ=h/U ,	(1.1)

где:

U – скорость осаждения частиц указанной фракции (таблица 1.1), см/сек;

h – длина пипетки от нижнего края до риски, см;																					ка
τ – время осаждения частиц, сек.
																				е			Таблица 1.1.
																			т
								Скорость оседания част ц в суспензии
																	о
																и
															л
									Скорость оседания U														Скорость оседания U
		Диаметр				Температура			(см/сек) при плотности					б				Температура					(см/сек) при плотности
										частиц (γ)													частиц (γ)
															Диаметр
		частиц, мм					оС								частиц, мм				оС
									2,7			2,5и											2,7		2,5
												б
							5		0,151			0,133								5			0,00599		0,00538
							10		0,175			0,151							10				0,00707		0,00624
		0,05					15		0,200			0,177			0,01				15				0,00813		0,00716
							20		0,225			0,199							20				0,00918		0,00810
							25			ая		0,225							25				0,01039		0,00917
									0,253
							30		0,281			0,249							30				0,01161		0,01050
							5		0,225			0,0215								5			0,00152		0,00134
							10		нн			0,0255							10				0,00177		0,00156
									0,0290
		0,02					15		0,0330			0,0290			0,005				15				0,00203		0,00179
							20		0,0375			0,0325							20				0,00230		0,00203
						ро			0,0420			0,0365							25				0,00260		0,00230
				т			25
							30		0,0465			0,0410							30				0,00290		0,00256
			к
		е
л
Э									время		осаждения			частиц			τ размером						0,05	мм истечет,
6. Когда расчетное

пипетку открывают; жидкость входит в пипетку и заполняет ее до риски, соответствующей ее объему V1.

4

7.Пипетку быстро перекрывают и извлекают из цилиндра. Затем суспензию из пипетки выливают в фарфоровую чашечку.

8.Воду выпаривают на электроплитке при спокойном кипении во избежание выброса из чашки частиц исследуемой породы. В данной работе чашечке дают остыть до комнатной температуры и затем определяют на электронных весах массу осадка (g2).

Выполнение первичных и итоговых расчетов:	АГНИ

Рассчитывается процентное содержание отобранной фракции частиц в породе по формуле:

k=[(g2*Vв/g1*V1)]*b ,

(1.2)

где:

k – содержание заданной фракции частиц в керне, % по массе;

т

b – содержание фракции, прошедшей через сито, % по массека;

Vв– объем жидкости в цилиндре, см3;

3

е

V1 – объем суспензии, отбираемой пипеткой, см ;

g2– масса сухой пробы данной фракции, г;

о

g1 – масса всей навески в цилиндре, г.

л

б

и

и

Рассчитывается процентное содержан е фракции, прошедшей через сито, по

формуле:

б

где:

b=g/G ,

(1.3)

b – содержание фракции, прошедшей через сито, % по массе;

нн

g – масса частиц, оказавшихсяаяв поддоне, г;

G – масса первоначаль ой навески породы, г.

ро

Результаты изме ений и расчетов заносятся в журнал (таблица 1.2.).

е

т

Таблица 1.2

кЖурнал исследования гранулометрического состава породы

Э

Фракция,

G,г

g,г

b,

h,

γ,

U,

τ,

Vв ,

V1,

g1,

g2,г

k,

мм

%

см

г/см3

см/сек

сек

см3

см3

г

%

л

менее 0,05

мм

5

	Седиментометр
		Прибор				седиментометр					-
		седиментометр (рис 1.1) состоит из
		литрового						градуированного
		цилиндра 4, стеклянной пипетки 2,
		стеклянного							крана		1,
		присоединенного						к	пипетке при
		помощи							АГНИ
						каучуковой				трубки,
		каучукового диска, на котором
		держится			пипетка,				стеклянного
		термостата 5 и мешалки 3,
		представляющей						собой		стержень с
		насаженным				на		конце		резиновым
		кружком					ка		взбалтывания
						для
		суспензии в цилиндре. Термостат
		наполняют			е					температуру
						водой,
		которой				во		время			опыта
			о				на уровне 20 0С. Для
		поддерживаютт
		и				температуры					воды
		контр ля
		л						термометр.			По
		испо ьзуется
	б				преподавателя						работа
	и	указанию
Рис. 1.1 Прибор для пипеточного анал за.может				быть				выполнена			без
		использования термостата.
Вопросы для самопроверки и защитыблабораторной работы:
	ая
1. Укажите метод седиментометрического анализа.
нн
2. Укажите назначение седиментометра.

3.	Укажите формулу для расчета времени осаждения частиц в суспензии при
			ро
пипеточном анализе (h - глубина погружения пипетки, V- скорость осаждения
частиц).
4.	Укажи е диаметр отверстий сита используемого обычно при
		к		анализе, мм.
седиментометрическомт
	е
л
5.	Укажите плотность частиц породы, анализируемых при пипеточном анализе,
	3
г/см .
6.	В формуле (1.3.) , используемой при пипеточном анализе какой параметр
Эхарактеризует g.

7. В формуле (1.2.), используемой при пипеточном анализе, какой параметр характеризует V.

6

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОСТИ КЕРНА ГАЗОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ КЛАРКА

Цель работы:

Определение карбонатности породы. Метод основан на химическом разложении содержащихся в породах карбонатов и на учете углекислого газа

СО2, выделяющегося при их разложении. Для учета СО2	используется
	АГНИ

газометрический метод Кларка, который основан на химическом разложении солей угольной кислоты путем действия соляной кислоты на исследуемую породу и последующем замере объема углекислого газа, образующегося в результате этой реакции.

Пояснение:	ка
Содержание карбонатных солей в породах колеблется в широких пределах.

Одни породы целиком состоят из карбонатов, другие не содержат их совсем
			е
или содержат в небольшом количестве в виде цем нтирующего материала. К
		т
первой группе в основном относятся известняки и доломиты, ко второй —
	о
кварцевые песчаники многих нефтяных и газовых мес орождений.
и
л
Вещественный состав и количество карбонатов в горных породах влияют на
многие их свойства. Поэтому изучение карбонатных пород для выяснения

условий осадконакопления, формирования вторичных пустот в виде пор и
каверн, для корреляции пород, а такжебдля выбора оптимальных условий
термического и кислотного воздействияи	на них с целью увеличения
проницаемости имеет большое значение.
б

Карбонатность некоторыхаяколлекторов (в %):

Терригенные коллектораннефти Апшеронского п-ова …………..... 9,5-21 Нефтяные песчаники Малгобека, Ташкалы …........……………...... 13

Подготовка к вып лнению лабораторной работы:

Подготовка к выполнению лабораторной работы включает знакомство с

конструкцией				и правилами безопасного применения	лабораторного
		ро
	т
оборудования, а также изучение теоретической части исследования.
	к
Испо ьзу мое оборудование и материалы:
е			определения карбонатности кернов АКН-2 -		прибор Кларка
Прибор для
л
(рис.2.1); электронные весы HF-320 (приложение 1); фарфоровая ступка с
Эпестиком; барометр-анероид; термометр; соляная кислота, раствор поваренной

соли.

7

Выполнение работы:

1. Образец керна высушивается в сушильном шкафу до постоянного веса (в работе исследуются предварительно подготовленные образцы) и растирается в фарфоровой ступке с помощью пестика.

2. Бюретку (4) и цилиндр заполняют водным раствором поваренной соли или дистиллированной воды из уравнительной склянки (6).

3. Навеска породы весом 0,5 г (а) высыпается в реакционную колбу (2), которая закрывается тщательно притёртой пробкой.

АГНИ

4. В реакционную колбу переносится указанный преподавателем объем

кислоты (Vк) и колба быстро перекрывается. Нередко для введения кислоты в

реакционную колбу используется специальная мерная бюретка.

5. Выделяющийся при воздействии соляной кислоты на

ерн углекислый газ

поступает по змеевику в бюретку

(4), вытесняя

из н ё

воду

в

кольцевое

пространство. Для установления

на

одинаковом

ка

в

кольцевом

уровне

воды

е

пространстве и в бюретке склянку (6) опускают итп сле этого часть воды из

цилиндра выпускают в склянку. Эту операц ю повт ряют до тех пор,

пока не

о

прекратится выделение углекислого газа из сс едуемого образца.

и

л

6. Определяют объём выделившегося углекислого газа по формуле:

б

и

,

(2.1)

V=V2-V1

где:

б

V – объём выделившегося углекислого газа при взаимодействии кислоты и

породы, см3;

ая

3

V1 – отсчёт по бюретке до опыта, см ;

V2 – отсчёт по бюретке после проведения опыта, см3.

нн

	7. Вычисляют содержание карбонатов в образце в пересчёте на карбонат
	кальция по формулеро			:
			т	k=(V*G)/(4,4*m) ,	(2.2)
	где:	к
		е
	К – содержание кальцита в породе, %;
	Vл– объём углекислого газа, выделяющийся при взаимодействии кислоты и
	породы, см3;
	Э

m – масса взятой породы, г;

G – масса 1 см3 углекислого газа при условиях опыта (таблица 2.2). При 20 ºС и давлении 760 мм рт. ст. G составляет 1,878 мг.

8. Результаты измерений и вычислений заносятся в журнал (таблица 2.1).

8

Таблица 2.1.

Журнал определения карбонатности керна

№	Описание	VК,	V1,	V2,	V,	m,	ρ, мг/см3	t,оC	Рб,	K,
	образца	см3	см3	см3	см3	г			мм.рт.ст	%
	керна
1
2									АГНИ

Прибор Кларка

Прибор для определения карбонатности кернов АКН-2 — прибор Кларка(рис.

2.1) состоит из термостата

(1),

реакционной

колбы

(2),

т

ка(3),

бюретки

змеевика

(внутреннейе

трубки)

(4),

цилиндра (5)

и уравнительной

стенкио

(склянки)

(6).

В

л

колбу

вставляется

б

иреакционную

пробка с мерной бюреткой (7)

и

для соляной кислоты и сливным

б

краном

(8).

Термостат

ая

заполняется водой и служит для

поддержания

заданной

температуры опыта

(термометр

нн

(10)).

До

начала

опыта

уравнительная

склянка

ро

заполняется

раствором

поваренной соли. Если в качестве

т

рабочей

жидкости использовать

дистиллированную воду, а не

е

раствор поваренной соли, то в

о

л

кРис. 2.1. Прибор Кларка

первое время до насыщения воды

углекислым

газом

получаются

Э

заниженные значения карбонатности (1 объём воды при 15 С и 760 мм.рт.ст. растворяет примерно 1 объём углекислого газа). Водный раствор поваренной соли обладает способностью не поглощать углекислый газ. До начала опыта бюретку и цилиндр заполняют раствором поваренной соли из склянки (6) с таким расчётом, чтобы вода в кольцевом пространстве и во внутренней трубке

(4) находились на одном уровне. Кран (9) между цилиндром (5) и склянкой (6).

9

Таблица 2.2

Значения G при различных давлениях и температурах

ка

АГНИ

е

т

о

и

л

б

и

ая

б

нн

ро

т

к

е

л

При 20 ºС и давлении 760 мм рт. ст. G составляет 1,878 мг.

Э

10