Принцип работы установки
Сжатый газ из баллона 1 поступает через редуктор высокого 2 и низкого 3 давлений в хлоркальциевую трубку 4, где он обезвоживается, и далее следует в кернодержатель 5, в котором находится исследуемый образец Кернодержатель состоит из корпуса со струбциной и резинового манжета. Корпус кернодержателя разборный и включает в себя центральную часть, для установки образца керна и две крышки, необходимые для герметизации корпуса сверху и снизу. Резиновая манжета вставлена в центральную часть корпуса и служит для боковой герметизации образца горной породы Расход проходящего через образец газа измеряется газомером 6 и секундомером; давление газа перед образцом замеряют по образцовому манометру 7. Контрольный манометр на редукторе низкого давления 3, рассчитанный на давление до 0,6 МПа, устанавливается на входной линии и служит для контроля за давлением входящей струи газа, которое не должно превышать 0,4 МПа.
Допускается применение стандартных баллонов высокого давления типа А-150 по ГОСТ 949-73 с азотом иди воздухом. Для регулировки давления газа используется газовый редуктор.
Газ очищается от механических примесей и воды в воздушном фильтре и хлоркальциевой трубке Хлоркальциевая трубка состоит из цилиндрической стальной трубки, наполненной хлористым кальцием, который поглощает водяные пары из проходящего газа.
Рисунок 5 - Установка для определения абсолютной проницаемости
пород
Порядок работы
Для исследования абсолютной проницаемости горной пород используют образцы керна цилиндрической формы диаметром около 30 мм и длиной не менее 25 мм. Штангенциркулем измеряют диаметр и длину образца в пяти сечениях с точностью до 0,02 см. и определяют среднеарифметические величины.
Поместить образец в кернодержатель, расположив его в нижней чести манжеты. Пространство, образовавшееся над керном, закладывают специальными кольцами, подбирая их по высоте так, чтобы верхние кромки кольца и манжеты были приблизительно на одном уровне. Надевают нижнюю и верхнюю части кернодержателя и плотно прижимают их друг к другу с помощью струбцины.
Перед началом работы с газом необходимо проверить, чтобы все краны на установке были в закрытом состоянии. Создают боковой обжим керна, для того чтобы исключить прохождение газа между стенками образца и манжеты. Два этого необходимо открыть кран на баллоне с газом и при помощи редуктора и крана бокового обжима установить давление в пределах 1-1,5 МПа, проконтролировав его манометром бокового обжима.
Открыв кран подачи газа к нижней части кернодержателя и добившись установившегося режима фильтрации газа через образец (для этого замеряют расход газа при помощи газового счетчика и секундомера), замеряют скорость продвижения мыльных пузырьков по градуированной трубке. Установившимся считается режим, когда при постоянном значений давления на манометре установленном до керна, расход газа при его замерах отличается не более чем на 2%. Замеряют окончательные значения давления и расхода газа. Точность замеров этих параметров соответственно составляет: 0,001 Па и 0,1 сек.
Измерения производятся при 3-4 равных значениях давления и расходах газа. При этом необходимо иметь в виду, что при использовании такого типа газового счетчика, точность замера расхода газа уменьшается при больших скоростях фильтрации. Поэтому рекомендуется при помощи крана подачи газа давать расход не превышающий 2 см3/с.
По окончании измерений закрывают кран на баллоне с газом, закрывают все краны на аппаратуре и извлекают образец горной породы из кернодержателя.
Коэффициент абсолютной проницаемости пород рассчитывают по формуле (5), которая определяется в соответствии с линейным законом фильтрации Дарси:
(5)
где КПР – коэффициент абсолютной проницаемости породы, мкм 2;
Q - объемный расход газа, м 3/с;
μ - вязкость газа, Па·с.;
L - длина образца, м.;
F - площадь поперечного сечения образца, м2;
Р - давление фильтрации, Па.
Из вычисленных 3 – 4 значений КПР определяют среднее.
Точность расчета коэффициента проницаемости составляет 0,001 мкм2. Все результаты исследования оформляются в виде таблицы 7.
Таблица 7 - Результаты исследования пород при определении абсолютной проницаемости
| Вид информации | Значение | |||
| Длина образца (L), м | ||||
| Диаметр образца (d), м | ||||
| Продолжение таблицы 7 | ||||
| Площадь сечения (F), м 2 | ||||
| Вязкость газа (μ), Па·с | ||||
| Давление до керна (Р), Па | ||||
| Объём проходящего газа (V), м 3 | ||||
| Время прохождения объема (Т), с | ||||
| Объемный расход газа (Q), м3/с | ||||
| Вычисленное значение коэффициента проницаемости (КПР), мкм 2 | ||||
| Среднее значение коэффициента абсолютной проницаемости (КПР), мкм2 | ||||
Вопросы для самопроверки
1 Определение проницаемости горной породы.
2 Факторы, определяющие изменение величины проницаемости горной породы.
3 Понятия абсолютной, эффективной и относительной проницаемостей горной породы.
4 В каком образце величина абсолютной проницаемости горной породы будет больше – в изготовленном параллельно напластованию или перпендикулярно?
5 Методика определения абсолютной проницаемости на установке ГК-5.
6 Какое главное требование предъявляется к газу, используемому при определении абсолютной проницаемости горной породы.
7 Каким образом производится расчет КПР?
8 Имеется ли взаимосвязь между открытой пористостью и абсолютной проницаемостью?