ГОСТ 26450.2-85 Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации.
ГОСТ 26450.2-85
Группа А09
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ПОРОДЫ ГОРНЫЕ
Метод определения коэффициента
абсолютной газопроницаемости при
стационарной и нестационарной фильтрации
Rocks. Method for determination
of absolute gas permeability coefficient
by stationary and non-stationary filtration
ОКСТУ 0209
Срок действия с 01.07.86
до 01.07.91*
_______________________________
* Ограничение срока действия снято
по протоколу N 7-95 Межгосударственного Совета
по стандартизации, метрологии и сертификации
РАЗРАБОТАН Министерством геологии СССР, Министерством нефтяной промышленности, Министерством газовой промышленности
ИСПОЛНИТЕЛИ
В.И.Петерсилье, канд. г.-м. наук; Э.Г.Рабиц, канд. г.-м. наук; Л.А.Коцеруба, канд. г.-м. наук; А.Г.Ковалев, канд. г.-м. наук; Я.Р.Морозович, канд. г.-м. наук
ВНЕСЕН Министерством геологии СССР
Зам. министра В.Ф.Рогов
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 февраля 1985 г. N 424
Настоящий стандарт распространяется на горные породы, насыщенные в природных условиях нефтью, газом или водой, и устанавливает метод лабораторного определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации с линейным и радиальным направлением потока газа для получения информации о фильтрационных свойствах изучаемых пород.
Стандарт не распространяется на рыхлые горные породы.
Сущность метода заключается в определении постоянной (стационарной) или переменной (нестационарной) скорости фильтрации газа через образец горной породы в линейном или радиальном направлении под действием разности давлений. При стационарной фильтрации скорость определяется известным объемом газа, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени при постоянной разности давлений; при нестационарной фильтрации скорость также определяется известным объемом газа, прошедшим через образец за фиксированный отрезок времени, но при переменной разности давлений на входе и выходе из образца.
1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ
1.1. Метод отбора образцов - по ГОСТ 26450.0-85.
2. ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТЫ И РЕАКТИВЫ
2.1. Оборудование, инструменты и реактивы - по ГОСТ 26450.0-85 "Породы горные. Отбор и подготовка образцов для определения коллекторских свойств. Общие требования" со следующим дополнением:
установка для определения абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации (чертеж), конструкция которой предусматривает наличие источника давления или разрежения, регулятора давления, кернодержателя и измерителей давления и расхода газа и удовлетворяет следующим требованиям:
при стационарной фильтрации источником давления служит баллон с газообразным азотом или воздухом или компрессор сжатого воздуха. Газ очищают от паров воды и загрязняющей пыли с помощью фильтра и хлористого кальция;
измерителями давления служат технические или образцовые пружинные манометры, мановакуумметры двухтрубные с ртутным или водяным заполнением с длиной шкалы 800 мм, микроманометры;
в качестве измерителей расхода газа используют газомеры любых конструкций;
при нестационарной фильтрации источником разрежения служит вакуум-насос, источником давления (для пневмообжима) - баллон с газообразным азотом или воздухом или компрессор сжатого воздуха;
в качестве измерителя объема и изменения перепада давления используют однотрубный или двухтрубный пьезометр с известными характеристиками, расчет которых в виде таблицы коэффициентов представлен в обязательном приложении 3;
в кернодержателе для линейной фильтрации боковая поверхность образца зачехляется в тонкостенную резиновую манжету, прижимаемую к боковой поверхности образца под действием давления газа или жидкости, допускается использовать толстостенные резиновые конические муфты с внутренним цилиндрическим или квадратным отверстием для образца;
в кернодержателе для радиальной фильтрации уплотнению подлежат торцевые поверхности цилиндрического образца с осевым отверстием и плоскопараллельными торцами. Уплотняющими прокладками служат диски из мягкой листовой резины; в одной из прокладок предусмотрено отверстие для сообщения осевой полости образца с источником давления или разрежения.
Принципиальная схема установки для определения газопроницаемости
1 - источник давления; 2 - редуктор высокого давления; 3 - редуктор низкого давления; 4 - осушитель газа;
5 - фильтр; 6 - трехходовой кран; 7 - манометр; 8 - кернодержатель; 9 - расходомер; 10 - пьезометр;
11 - вакуумный насос
3. ПОДГОТОВКА К АНАЛИЗУ
3.1. Образцы изготавливают из куска керна в лабораторных условиях путем его выбуривания, обрезания, обточки и шлифовки кернов.
3.2. Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре (105±2) °С. Для сильноглинистых пород сушку проводят в термовакуумных шкафах при температуре (70±2) °С.
3.3. Определяют размеры образцов штангенциркулем как среднее из 3-5 определений в каждом направлении с погрешностью до 0,1 мм. Расхождение между определениями не должно превышать 0,5 мм.
4. ПРОВЕДЕНИЕ АНАЛИЗА
4.1. Определение газопроницаемости при стационарной фильтрации проводят при линейном или радиальном направлении потока газа.
4.1.2. При радиальном потоке образец помещают в кернодержатель радиальной фильтрации и уплотняют торцевые поверхности с помощью струбцинного зажима, устанавливая осевое давление, обеспечивающее отсутствие проскальзывания газа между образцом и торцевыми уплотнениями, не выше 2,5 МПа. Давление уплотнения указывают в таблице результатов. Измерение проницаемости выполняют в соответствии с п.4.1.1.
4.2. Определение газопроницаемости при нестационарной фильтрации проводят при линейном или радиальном направлении потока газа.
4.2.1. При линейном потоке образец устанавливают в кернодержатель в соответствии с п.4.1.1. Подключают к кернодержателю пьезометр и краном соединяют вход с малой трубкой. Выключают источник разрежения и, осторожно открывая вентиль, поднимают уровень воды в пьезометре на 15-20 мм выше верхнего репера. Проводят 3-кратное измерение времени изменения положения уровня жидкости в пьезометре от верхнего репера до выбранного промежуточного репера. Время изменения положения уровня жидкости устанавливают не менее 50 с. Если время до выбранного репера меньше указанного, переключают пьезометр на большую трубку и повторяют операции по п.4.2.1.
4.2.2. При радиальном потоке образец помещают в кернодержатель для радиальной фильтрации в соответствии с п.4.1.2. Измерение проницаемости выполняют в соответствии с п.4.2.1.
5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. При стационарной фильтрации результаты обмера образца, перепады давлений, расход газа, а также вязкость газа при температуре проведения опыта и барометрическое давление записывают в рабочий журнал или специальную перфокарту в соответствии с рекомендуемым приложением 1.
5.1.1. Коэффициент проницаемости для стационарной фильтрации при линейном потоке газа вычисляют по формуле
Вязкость азота и воздуха в зависимости от температуры
|
|
|
, °С | Вязкость, МПа·с | |
| азот | воздух |
10 | 0,01715 | 0,01758 |
11 | 0,01721 | 0,01763 |
12 | 0,01726 | 0,01768 |
13 | 0,01731 | 0,01773 |
14 | 0,01736 | 0,01778 |
15 | 0,01741 | 0,01783 |
16 | 0,01746 | 0,01788 |
17 | 0,01751 | 0,01793 |
18 | 0,01756 | 0,01798 |
19 | 0,01761 | 0,01803 |
20 | 0,01766 | 0,01812 |
21 | 0,01768 | 0,01818 |
22 | 0,01771 | 0,01822 |
23 | 0,01773 | 0,01829 |
24 | 0,01776 | 0,01834 |
25 | 0,01778 | 0,01840 |
26 | 0,01782 | 0,01845 |
27 | 0,01786 | 0,01849 |
28 | 0,01791 | 0,01854 |
29 | 0,01795 | 0,01858 |
30 | 0,01799 | 0,01863 |
31 | 0,01803 | 0,01867 |
32 | 0,01807 | 0,01872 |
33 | 0,01812 | 0,01877 |
34 | 0,01816 | 0,01881 |
35 | 0,01820 | 0,01886 |
36 | 0,01824 | 0,01890 |
37 | 0,01828 | 0,01895 |
38 | 0,01833 | 0,01899 |
39 | 0,01837 | 0,01904 |
40 | 0,01841 | 0,01909 |
Соотношения между единицами измерений в системе СИ и используемыми в практике при определении проницаемости приведены в справочном приложении 2.
5.1.2. При радиальном потоке коэффициент проницаемости вычисляют по формуле
Остальные обозначения в соответствии с п.5.1.1.
5.2. При нестационарной фильтрации результаты обмера образца, вязкость воздуха при температуре проведения опыта, величину барометрического давления, а также используемые в процессе опыта размеры между реперами пьезометра и время фильтрации при изменении перепада давления между выбранными реперами записывают в рабочий журнал или специальную перфокарту в соответствии с рекомендуемым приложением 1.
5.2.1. Коэффициент проницаемости при нестационарной фильтрации и линейном потоке газа вычисляют по формуле
1.1.
5.2.2. При радиальном потоке коэффициент проницаемости вычисляют по формуле
5.4. Допустимые погрешности измерения газопроницаемости не должны превышать максимальных погрешностей, расчет которых приведен в справочном приложении 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое
Таблица 1
Форма записи результатов при определении коэффициента абсолютной газопроницаемости
с примером записи результатов (стационарная фильтрация)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабо- ратор- ный номер образ- ца | Диа- метр керна, диа- метр цилин- дри- чес- кого образ- ца, , , см | Высота керна, высота цилин- дри- ческого образца, длина ребра кубика, , , , см | Пло- щадь попе- речного сечения цилин- дри- ческого образ- ца, , см | Диа- метр осе- вого отверс- тия керна, , см | Время про- хож- дения газа через обра- зец , , , с | Сред- нее время про- хож- дения газа через обра- зец , с | Объем газа, про- шед- шего через обра- зец, , см | Расход газа, , см /с | Пере- пад дав- ле- ния, , 0,1 МПа | Баро- метри- ческое дав- ление, , 0,1 МПа | Приведен- ный перепад давления, , 0,1 МПа | Дав- ление обжи- ма, , 0,1 МПа | Тем- пера- тура, , °С | Вязкость газа, пропус- каемого через образец, , МПа·с | Коэф- фици- ент абсо- лютной газо- прони- цае- мости, , 10 мкм |
104 | 2,65 | 3,05 | 5,70 | - | 54,7 |
| 5 | 0,09 | 6·10 | 0,098 | 0,10 | 1,2 | 21 | 1,768·10 | 14,2 |
|
|
|
|
| 54,3 | 54,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 54,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2
Форма записи результатов при определении коэффициента абсолютной газопроницаемости
с примером записи результатов (нестационарная фильтрация)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Лабо- ратор- ный номер обра- зца | Диа- метр керна, диа- метр цилин- дричес- кого обра- зца, , , см | Высота керна, высота цилин- дричес- кого обра- зца, длина ребра кубика, , , , см | Пло- щадь попе- речного сечения цилин- дри- ческого обра- зца, , см | Диа- метр осевого отверс- тия керна, , см | Время про- хож- дения менис- ка, , , , с | Сред- нее время про- хож- дения менис- ка, , с | Тем- пера- тура, , °С | Вязкость воздуха, , МПа·с | Коэф- фициент, | Дав- ление обжима, , 0,1 МПа | Коэф- фициент абсо- лютной газо- прони- цае- мости, , 10 мкм |
1001 | - | 2,3 | - | - | 68,1 |
| 20 | 1,812·10 | 1,54·10 | 1,2 | 982 |
|
|
|
|
| 68,2 | 68,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 68,0 |
|
|
|
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
РАЗМЕРНОСТЬ, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Для перевода используемых в практике единиц измерения при определении проницаемости в единицы системы СИ используют приведенные ниже соотношения:
|
|
|
|
Измеряемая величина | Обозначения | Единицы, применяемые на практике при определении проницаемости | Единицы системы СИ |
Проницаемость | 1 дарси | 0,9869·10 м 1 мкм 1 мкм (микрометр квадратный) | |
|
| 1 миллидарси | 10 мкм |
Расход | 1 см /с | 1 см /с=10 м /с | |
Площадь | 1 см | 1 см =10 м | |
Длина | 1 см | 1 см=10 м | |
Давление* | 1 атм. физ. | 1,01325·10 Па 10 МПа (мегапаскаль) | |
Вязкость (динамическая) | 1 пуаз | 10 Па·с=1 дПа·с (деципаскаль-секунда) | |
|
| 1 сантипуаз | 10 Па·с=1 мПа·с (миллипаскаль-секунда) |
________________
* На практике давление измеряют пружинными, ртутными или водяными манометрами. Для перевода в физические атмосферы пользуются следующими соотношениями:
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное
ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ
ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Принципиальная схема устройства двухтрубного пьезометра
1 - кернодержатель радиальный; 2 - кернодержатель линейный; 3 - двухтрубный пьезометр;
4 - сосуд для жидкости
Оптимальной является конструкция аппарата со следующими размерами пьезометрических трубок:
диаметр малой трубки - 0,25-0,30 см;
диаметр большой трубки - 2,50 см;
Вычисления производят следующим
образом.
Определение мертвого объема не требует высокой точности ввиду малого влияния этой величины на точность измерения проницае
мости.
5. Вычисляют диаметр трубки с погрешностью - 0,01 см:
Таблица 1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубка пьезометра | Реперы | Множитель | Температура, °С | |||||
|
|
| 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
Малая | 10 | 1,83 | 1,84 | 1,84 | 1,85 | 1,85 | 1,86 | |
| 10 | 6,67 | 6,69 | 6,70 | 6,72 | 6,74 | 6,76 | |
| 10 | 6,77 | 6,79 | 6,81 | 6,83 | 6,85 | 6,86 | |
Большая | 10 | 2,02 | 2,03 | 2,04 | 2,04 | 2,05 | 2,05 | |
| 10 | 2,17 | 2,17 | 1,18 | 1,19 | 2,19 | 2,20 |
Продолжение
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Трубка пьезометра | Реперы | Множитель | Температура, °С | ||||||
|
|
| 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
Малая | 10 | 1,87 | 1,87 | 1,88 | 1,88 | 1,90 | 1,90 | 1,90 | |
| 10 | 6,79 | 6,82 | 6,83 | 6,86 | 6,88 | 6,90 | 6,90 | |
| 10 | 6,90 | 6,92 | 6,94 | 6,97 | 6,99 | 7,01 | 7,02 | |
Большая | 10 | 2,06 | 2,07 | 2,08 | 2,08 | 2,09 | 2,10 | 2,10 | |
| 10 | 2,21 | 2,22 | 2,23 | 2,24 | 2,25 | 2,25 | 2,25 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое
ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЗАКОНА ДАРСИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ
1. При измерении газопроницаемости возникают отклонения от закона Дарси. Основными источниками этих отклонений являются скольжение газа, особенно заметное в области низких давлений и малых проницаемостей, и потери давления, пропорциональные квадрату фильтрации, несущественные лишь в области малых перепадов давления.
Максимально допустимые величины перепада давления в процессе определения следует устанавливать из условий сохранения линейного закона фильтрации (см. п.2).
для каждого образца вычисляют величину коэффициента скольжения, как
Номограмма для вычисления поправки к газопроницаемости за счет скольжения газа
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное
ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
АБСОЛЮТНОЙ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ
1. Стационарная фильтрация
Погрешность измерения коэффициента абсолютной газопроницаемости в соответствии с расчетной формулой определяют как:
зца.
1.1. Погрешность измерения барометрического давления
1.2. Погрешность измерения рабочего перепада давлений
1.2.1. Манометр с водяным заполнением.
1.2.2. Образцовый пружинный манометр класса 0,5, предел измерения 0,4 МПа.
1.3. Погрешность члена
1.3.1. Манометр с водяным заполнением
1.3.2. Пружинный манометр
1.4. Погрешность измерения объема
1.5. Погрешность оценки вязкости
Тогда
1.6. Погрешность измерения времени
1.7. Погрешность определения размеров образца
1.9. Суммарная погрешность измерения проницаемости при применении гидро- или пневмообжима
1.9.1. При измерении давления пружинным манометром
1.9.2. При измерении давления водяным манометром
1.10. Суммарная погрешность измерения проницаемости при применении обжима с помощью резиновых муфт
2. Нестационарная фильтрация газа
Погрешность измерения коэффициента абсолютной газопроницаемости в соответствии с расчетными формулами определяется как:
Текст документа сверен по:
официальное издание
Породы горные. Методы определения коллекторских свойств.
ГОСТ 26450.0-85 - ГОСТ 26450.2-85: Сб. ГОСТов. -
М.: Издательство стандартов, 1985