Материал: Разработка залежей высоковязких нефтей и битумов с применением тепловых методов

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рисунок 1.2.2 – Устройство прибора «Дарсиметр» 1 – кернодержатель; 2 – электронный измерительный блок; 3– компьютер с ПО

Кернодержатель предназначен для ручной загрузки керна, прост в использовании, в конструкции используются качественные материалы и надёжные присоединительные фитинги.

Электронный измерительный блок (рис. 1.2.3, 1.2.4) производит измерение газопроницаемости керна. В состав прибора входят надёжные и высокоточные средства измерения и контроля.

Рисунок 1.2.3 – Электронный измерительный блок (лицевая панель):

1 – фильтр; 2 – фитинг для подключения трубки нижнего поршня кернодержателя; 3 – фитинг для подключения трубки обжима кернодержателя; 4 – фитинг для подключения трубки верхнего поршня кернодержателя;5 – тумблер переключения между режимами работы; 6 – манометр; 7 – регулятор давления; 8 – пульт управления; 9 – ручки для транспортировки

12

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Рисунок 1.2.4 – Электронный измерительный блок (задняя панель):

1 – разъём для подключения прибора к компьютеру; 2 – выключатель электрической сети 220 В; 3 – разъём для подключения питания 220 В; 4 – фитинг для подключения рабочего газа (воздух, азот, гелий); 5 – фитинг для подключения к источнику сжатого воздуха; 6 – регулировка обжима кернодержателя; 7 – табличка с порядковым номером и датой изготовления прибора; 8 – место заземления прибора

Поправка Клинкенберга.

С целью исключения влияния отклонений от закона Дарси за счёт потери давления необходимо выполнять измерение проницаемости в режимах, обеспечивающих линейность связи «расход – перепад давления», т. е. режим измерения выбирается в области прямолинейного участка зависимости Q = f (ΔP).

Эффект скольжения газа проявляется в наличии зависимости измеренной и вычисленной по закону Дарси величины проницаемости от среднего давления в образце. Величина проницаемости, измеренная при среднем давлении, приближающемся к пластовому Рср → Рпл, является абсолютной (Кабс) и близка к величине проницаемости по жидкости, не реагирующей с породой.

Величина абсолютной газопроницаемости Кабс связана с величиной проницаемости, измеренной при заданном давлении, соотношением:

13

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

где Кабс – абсолютная проницаемость; Кг – значение газопроницаемости, определённое при данном среднем дав-

лении (Рср);

b– коэффициент скольжения (Клинкенберга), зависящий от типа породы

ифильтруемого газа.

Значение Кабс может быть получено непосредственными измерениями при различных средних давлениях или путём введения поправки на скольжение на величину Кг.

Непосредственное измерение Кабс выполняется путём определения проницаемости при трёх-четырёх различных Рср и построения зависимости Кг = f (1/Pср); величину Кабс находят экстраполяцией зависимости на (1/Pср) = 0.

Максимально допустимые величины перепада давления в процессе определения следует устанавливать из условий сохранения линейного закона фильтрации.

Введение поправки на скольжение в величину Кг выполняется следующим образом:

На коллекции образцов, являющейся представительной по отношению к исследуемому массиву, определяют Кг при различных средних давлениях и строят зависимости Кг = f (1/Pср).

Для каждого образца вычисляют величину коэффициента скольжения и строят зависимость b= f (Кабс).

5. Форма записи исходных данных и результатов расчётов.

Исходные данные и результаты исследования записываем в таблицу результатов измерений (табл. 1.2.3).

Строим график зависимости проницаемости горных пород от коэффициента пористости, определённого на приборе «Поромер».

Таблица 1.2.3 – Результаты измерений и вычислений

1.3 Определение краевого угла смачивания с применениемоптического прибора OCA 15EC

Цель лабораторной работы заключается в усвоении теоретических и получении практических навыков по работе с современным оборудованием по определению краевого угла смачивания OCA 15EC.

14

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

1. Физические основы.

Угол смачивания (или краевой угол смачивания) – это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз (рис. 1.3.1). Измеряется методом лежащей капли.

Рисунок 1.3.1 – Лежачая капля на твёрдой подложке.

1 – жидкость; 2 – газ (воздух); 3 – твёрдое тело; Θ – краевой угол смачивания

Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия).

Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:

1)Молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;

2)Молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.

Для разработки нефтегазовых месторождений определение смачивающих свойств жидкостей является важной задачей, так как от поверхностных свойств, контактирующих в пластовой системе сред зависят такие параметры как фазовая проницаемость, остаточная нефте- и водонасыщенность, устойчивость эмульсии к разрушению (при обезвоживании и обессоливании продукции скважин).

В данной лабораторной работе краевой угол смачивания будет определяться по методу лежачей капли.

Существует несколько методов определения краевого угла, они подразделяются на статические и динамические. В статических методах поверхностное

15

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

натяжение определяется у сформировавшейся поверхности, находящейся в равновесии. Динамические методы связаны с разрушением поверхностного слоя. В случае измерения поверхностного натяжения растворов (особенно полимеров или ПАВ) следует пользоваться статическими методами. В ряде случаев равновесие на поверхности может наступать в течение нескольких часов. Динамические методы могут быть применены для определения равновесного поверхностного натяжения и динамического поверхностного натяжения.

Кстатическим можно отнести методы:

1.Метод поднятия в капилляре.

2.Метод Вильгельми.

3.Метод лежачей капли.

4.Метод определения по форме висячей капли.

5.Метод вращающейся капли.

Кдинамическим относятся следующие методы:

1.Метод дю Нуи (метод отрыва кольца).

2.Сталагмометрический, или метод счета капель.

3.Метод максимального давления пузырька.

4.Метод осциллирующей струи.

5.Метод стоячих волн.

6.Метод бегущих волн.

По той причине, что изучение каждого из методов займёт большое количество времени и сил учащихся, а также потребует немалых технических ресурсов, в данном методическом указании предлагается изучить один из самых простых методов – метод лежащей капли.

Метод лежачей капли является стандартным методом измерения краевого угла. Для этого капля освещается с одной стороны источником рассеянного света, что позволяет наблюдать с другой стороны контур этой капли.

2. Аппаратура, оборудование и материалы.

Устройство для определения краевого угла смачивания представлено на рисунке 1.3.2, основные составные части обозначены цифрами: 1 – предметный столик (оснащён системой магнитного скольжения), 2 – высокочувствительная оптическая система с шестикратным зумом и со встроенным бесступенчатым фокусом, с возможностью регулирования угла наклона (также предусмотрена высокоскоростная съёмка 159 кадров/с), 3 – LED – лампа, 4 – система дозирования, 5 – компьютер со специальным программным обеспечением.

16