Контроліруючі питання

1. Що таке коефіцієнт фільтрації і що він характеризує?

2. Яка особливість трубки СПЕЦГЕо?

3. Від яких параметрів залежить коефіцієнт фільтрації?

4. Що таке температурна поправка і як вона визначається?

5. Як визначити коефіцієнт фільтрації при будь-якій температурі, якщо він відомий для температури експерименту?

Порядок оформлення роботи та представлення до захисту

Робота оформляється на стандартних аркушах паперу в рукописному або друкованому варіанті з зазначенням:

• найменування лабораторної роботи,

• схеми лабораторної установки,

• таблиці результатів експериментів,

• аналізу результатів експериментів та необхідні розрахунки,

• графік залежності коефіцієнта фільтрації від температури,

• висновки по підсумках роботи.

Робота представляється до захисту на наступне заняття після її виконання. Студент повинен відповісти на контролюючі питання. Робота оцінюється максимально в 5 балів.

5 Лабораторна робота №4 Розрахунок коефіцієнта фільтрації за емпіричними формулами.

Мета роботи:

студенти повинні оволодіти наступними вміннями:

- використовуючи всі параметри, встановлені лабораторними методами, визначити водні властивості гірської породи;

- вміти розрахувати коефіцієнт фільтрації за різними формулами;

- проаналізувати отримані результати і оцінити якість параметрів, отриманих у попередніх роботах;

- порівняти коефіцієнти фільтрації, розраховані за різними формулами і визначити формулу, яка може бути використана для досліджуваної гірської породи.

Завдання на підготовку до лабораторної роботи

Методи визначення коефіцієнта фільтрації поділяють на три групи: розрахункові (емпіричні), лабораторні і польові.

Розрахункові методи засновані на даних гранулометричного складу і фізичних властивостей гірських порід. Використовуючи цю залежність, багато авторів одержують емпіричні формули для розрахунку коефіцієнта фільтрації.

В основі цих методів лежать спостережені залежності між пористістю, проникністю, неоднорідністю і т.д.

Емпіричні формули - звичайно невисокої точності, використовують-ся лише для попереднього розрахунку коефіцієнта фільтрації гірських порід.

Слід зазначити, що розрахункові формули застосовуються у визначених межах (для порід із визначеним діапазоном діаметра часток, однорідних, неоднорідних і т.д.).

Частише вживають деякі емпіричні формули, яки приведені нижче:

1. Формула Хазена:

(5.1)

де: К - коефіцієнт фільтрації, м/добу;

d²₁₀ - ефективний діаметр породи, мм;

t⁰ - температура води, ⁰С;

С - емпіричний коефіцієнт, розмір якого залежить від пористості:

(5.2)

де: n -пористість, %.

Формула Хазена використовуеться для пісків із діючим діаметром від 0,1 до 3,0 мм і коефіцієнтом неоднорідності менше 5.

2. Формула Сліхтера

(5.3)

де: k - коефіцієнт фільтрації, м/добу;

М - коефіцієнт, що залежить від пористості і визначається за таблицею, складеною Сліхтером (табл.5.1);

ефективний діаметр, мм;

- коефіцієнт в’язкості, що залежить від температури води (табл.5.2)

Таблиця 5.1 - Залежність параметра М від пористості.

n	M	n	M	n	M
0.26	0. 1187	0.34	0. 2878	0.42	0. 5789
0.27	0. 1350	0.35	0. 3163	0.43	0. 6267
0.28	0. 1517	0.36	0. 3473	0.44	0. 6776
0.29	0. 1694	0.37	0. 3808	0.45	0. 7295
0.30	0. 1905	0.38	0. 4154	0.46	0. 7838
0.31	0. 2122	0.39	0. 4254	0.47	0. 8455
0.32	0. 2356	0.40	0. 4922	0.48	0. 9169
0.33	0. 2601	0.41	0. 5339	0.49	0. 9985

Таблиця 5.2 - Залежність параметра від температури води( t⁰ )

t^0
0	0. 0178
10	0. 0131
20	0. 0101

Формула Сліхтера застосовна для гірських порід з ефективним діаметром від 0,01 до 5,00 мм, звичайно для средньозернистих і частково грубозернистих пісків.

3. Формула Крюгера.

; (5.4)

q'_i =q_i /q (5.5)

де: n -пористість, %;

- сумарна питома поверхня часток;

q'_i - утримання кожної фракції в гранулометричному складі, в частках одиниці;

- середній діаметр кожної фракції, мм.

3.Формула Замаріна.

; (5.6)

де: k₀ -коефіцієнт фільтрації при температурі 0⁰С, м/добу ;

n - пористість, в частках одиниці;

d_z - діючий діаметр породи, мм:

(5.7)

де: N - число фракцій (див. лабор. 1);

- ваговий вміст фракцій, у частках одиниці (5.5)

А - параметр , який залежить від діаметра фракцій знаходять по табл. 5.3:

Таблиця 5.3 - Значення параметра А для різноманітних фракцій породи

Діаметр фракцій, мм	Параметр А	Діаметр фракцій, мм	Параметр А	Діаметр фракцій, мм	Параметр А
0,01	288,60	0,50-1,0	1,38	3,0-5,0	0,20
0,01-0,05	40,25	1,0-2,0	0,69	5,0-7,0	0,17
0,05-0,25	10,00	2,0-3,0	0,27	7,0-10,0	0,11
0,25-0,50	2,76			10,0	0,10

Порядок проведення лабораторної роботи.

1. Використовуючи матеріали гранулометричного аналізу (лаб. 1) і фізичні властивості досліджуваної гірської породи (лаб. 2), обчисляють коефіцієнти фільтрації за всіма емпіричними формулами перечисленими вище (1; 3; 4; 6).

2. Всі коефіцієнти фільтрації призводять до температур води рівним 0⁰, 10⁰ ,20⁰ і температури експеременту за формулою (4.6).

Порядок обробки результатів експериментів та здійснення висновків

1. Будують порівняльний графік зв'язку для усіх перечис-лених формул і коефіцієнта фільтрації, отриманого лабораторним шляхом за допомогою трубки СПЕЦГЕо (лаб.3).

2. Аналізують отримані результати і оцінюють якість параметрів, отриманих у попередніх роботах;

3. Порівнюють коефіцієнти фільтрації, розраховані за різними формулами і визначають формулу, яка може бути використана для досліджуваної гірської породи.