Оразовательное учреждение
жүктеу/скачать 0,7 Mb.
|
FNGP UGNTU1
| ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
ИЗУЧЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ВПИТЫВАНИЯ ЖИДКОСТИ ПОРИСТЫМИ СРЕДАМИ 6.1. Общие положения Капиллярность – это самопроизвольное изменение высоты уровня жидкости в узких капиллярных (capillus – лат.волос) трубках. Высота подъема (или опускания) жидкости в капилляре (h) определяется по формуле Жюрена [1] , (6.1) где σ –коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела двух фаз, Н/м; θ – краевой угол смачивания на границе жидкость - твердое тело, град; r – радиус капилляра, м; ρ – плотность жидкости, кг/м3; g – ускорение свободного падения тела, м/с2. Из формулы (6.1) видно, что высота подъёма (опускания) жидкости в капилляре прямо пропорциональна величине поверхностного натяжения жидкости, косинусу угла смачивания и обратно пропорциональна радиусу капилляра и плотности жидкости. Если жидкость смачивает материал капилляра (θ<900), то происходит поднятие жидкости в капилляре на высоту h, если жидкость не смачивает материал капилляра (θ>900), то уровень жидкости в трубке располагается ниже, чем в сосуде с жидкостью. 3) узел кернодержателя ПС, где помещен образец породы; 4) узел капилляра К. Здесь установлен капилляр длиной 213 см и диаметром 0,412 мм. Капилляр свернут спирально и заключен в термостатирующий кожух; 5) узел жидкостного дифференциального манометра ДЖМ. Манометр компенсационного типа служит для замера перепада давления на концах капилляра и образца пористой среды. Дифференциальный манометр состоит из плексигласовых трубок. Ручной пресс ПР-1 в этом узле служит для заполнения манометра водным раствором хлористого кальция. Ручной пресс ПР-2 служит для регулирования давления в системе установки; 6) контрольные пружинные манометры МН. Установка позволяет исследовать фильтрацию нефти через капилляры различного размера и образцы пород разной проницаемости. На установке возможно определение давления насыщения нефти газом объемным методом. Опыты на установке проводятся в условиях "фиксированные объемные расходы - изменяющиеся перепады давления". С помощью системы редукторов через породу или капилляр пропускают жидкость с заданным объемным расходом. После достижения установившегося режима течения дифференциальным манометром измеряется перепад давления на концах капилляра или пористой среды. большого количества попутной воды. Конечный коэффициент нефтеотдачи на таких залежах оказывается невысоким. Повышение эффективности эксплуатации возможно путем учета: аномалии вязкости нефтей на стадии их проектирования и разработки. 9.2. Описание лабораторной установки В Уфимском государственном нефтяном техническом университете разработана установка для исследования аномалии вязкости, фильтрации слабоструктурированных нефтей и изучения реологических свойств нефтей (исследования проводятся на вискозиметре капиллярного типа). Исследование фильтрации на установке ведется с использованием образцов естественных пород. Установка позволяет моделировать пластовые условия по температуре, давлению, скорости фильтрации и скорости сдвига. Принципиальная схема установки показана на рисунке 9.1. В составе установки имеются следующие узлы и системы: прессы, заполненные маслом. Они приводятся в движение электродвигателем М через систему понижающих редукторов РП-1 и РП-2. Путем регулирования скорости вращения вала, крайнего к прессам редуктора, можно изменить объемный расход нефти. Редуктора позволяют изменить объемный расход жидкости от 0,1 до 1*10⁻7 см3/с; разделительные колонки РК служат для исключения контакта исследуемой жидкости с маслом, поступающим из пресса; Явления капиллярности играют большую роль в процессе вытеснения нефти водой. 6.2. Цель лабораторной работы Целью лабораторной работы является: ознакомление с понятием капиллярного впитывания жидкости пористыми средами; изучение правил и практических приемов определения капиллярно впитываемой жидкости; установление зависимости объема капиллярно впитываемой жидкости от проницаемости образца породы. 6.3. Описание лабораторной установки Принципиальная схема лабораторной установки для изучения капиллярного впитывания жидкости пористым телом приведена на рисунке 6.1. Рисунок 6.1 – Установка для изучения капиллярного впитывания жидкости пористым телом 1 - Воронка Шотта; 2 - Образец пористой среды; 3 – Краник; 4 - Подводящая трубка; 5- Микробюретка; 6 - Нулевой уровень; 7– Жидкость; 8 - Штатив с зубчатой дорожкой; 9 – Кремальера; 10. Держатель. 6.4. Порядок проведения лабораторной работы Методика опытов заключается в следующем. Образец пористой среды 2 устанавливают в воронку Шотта 1, куда с помощью краника 3 и подводящей трубки 4 подается жидкость 7 из микробюретки 5. Нулевой уровень 6 и место контакта образца 2 и пористого фильтра в воронке Шотта совпадают. В момент соприкосновения жидкости 7 с пористым телом фильтра включается секундомер и измеряется объем жидкости, впитавшейся в пористый образец 2. По мере впитывания жидкости в пористую среду происходит ее убыль из бюретки 5, что визуально определяется понижением мениска столба жидкости относительно оси 0-0. Поворотом кремальеры 9 держатель 10 поднимает по зубчатой дорожке 8 бюретку 5 до исходного состояния, т. е. до оси 0-0. При этом фиксируется время и объем капиллярно впитываемой жидкости. Процесс продолжается до полного прекращения капиллярного впитывания жидкости в образец породы. Результаты опытов записываются в таблицу 6 аномально-вязкими или неньютоновскими. Эти отклонения объясняются аномалией вязкости, обусловленной наличием пространственной структурной сетки в объеме нефти. Объемная структурная сетка состоит из частиц асфальтенов либо из кристалликов парафинов и агрегатов асфальтенов. Изучение аномалии вязкости и фильтрации неньютоновских нефтей осуществляется на экспериментальных установках. Для этой цели используются приборы ротационного и капиллярного типов. Приборы ротационного типа позволяют изучать реологические свойства высоковязких дисперсных систем - дегазированных нефтей, буровых растворов и т.д. Нефть при пластовых условиях является слабоструктурированной жидкостью. Следовательно, аномалии вязкости такой нефти следует ожидать лишь при небольших градиентах давления и скоростей фильтрации, наблюдаемых на участках, удаленных от призабойной зоны пласта. Проявление аномалии вязкости нефтей в пласте снижает эффективность процесса вытеснения и является одной из причин низкого охвата неоднородных пластов фильтрацией и вытеснением; ускоряет прорыв вытесняющей воды в добывающие скважины; залежь длительное время разрабатывается с отбором *) Лабораторная работа написана доцентом кафедры РНГМ Шамаевым Г. А. По результатам экспериментальных данных строится зависимость Vнаб = f(t) для пресной и минерализованной воды и определяются коэффициенты набухания глин по формуле 8.1.Результаты опытов анализируются и делаются выводы. 8.5. Вопросы для самоподготовки О набухании каких пластовых глин идёт речь? Что представляет собой прибор Жигача-Ярова? Какова методика проведения опыта по определению коэффициента набухания глины? По какой формуле рассчитывается коэффициент набухания? От каких факторов зависят коэффициенты А и tg β в формуле (8.1)? Чем объяснить набухание глин при контакте с водой? Какие осложнения при разработке залежей нефти и газа вызывает процесс набухания глин? жүктеу/скачать 0,7 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|