Определение остаточной водонасыщенности методом центрифугирования

 

Определение остаточной водонасыщенности методом центрифугирования от­носится к косвенным лабораторным методам.  

• Для исследования допускается использование образцов пород, отобранных из продуктивного интервала на любой стадии разработки месторождений и при использовании  в бурении скважин любых промы­вочных растворов.      

Исследования ведутся на образцах цилиндрической формы, высверленных из куска керна в направлении параллельно напластованию породы, проэкстрагированных и высушенных в сушильном шкафу.

В основе метода лежит воздействие на образец насыщенный водой центробежными силами, возникающими при кручении образца в центрифуге. Вы­теснению воды из породы препятствуют капиллярные, силы. Вначале, с увели­чением числа оборотов ротора центрифуги, жидкость вытесняется из круп­ных пор, за счет перепада давления на торцах образца, когда перепад превысит величину ка­пиллярного давления, развиваемого в них менисками. При дальнейшем увели­чении числа оборотов центрифуги жидкость вытесняется из пор меньшего раз­мера. С некоторого момента повышение числа оборотов ротора практически перестаёт влиять на количество оставшейся в порах воды. Эту воду и счи­тают остаточной

Измеряя количество выделившейся жидкости как функцию числа оборо­тов ротора, можно построить зависимость "капиллярное давление - водонасыщенность". Опыт на центрифуге может воспроизводить вытеснение  воды нефтью и газом. В центрифуге под давлением центробежных сил между фазами возникает давление (Р), равное капиллярному, значение которого определяется формулой:

 

Р = 4,04 R n h (ρ₁– ρ₂),                             (3.4)

 

где: R - радиус вращения (принимается равным расстоянию от центра оси центрифуги до середины длинны образца), м;

        n  - число оборотив ротора центрифуги в секунду,

        h  - длина образца, м;

        ρ₁, ρ₂ - плотность воды, насыщающей образец и плотность вытесняющей фазы соответственно, (при вытеснении воздухом можно принять р₂ = О).

 

Необходимая аппаратура и принадлежности

 

Установка для насыщения образца под вакуумом, аналитические весы с разновесами, центрифуга, дистиллированная вода.

 

Порядок работы

 

Путём взвешивания определяют массу сухого образца с точностью до 0,001 г и насыщают его дистиллированной водой под вакуумом.

После насыщения взвешивают образец и определяют объем воды в породе. Керн помешается в пробирку, которая вставляется в стакан ротора центрифуги. В целях уравновешивания центрифуги в противоположный стакан помещается груз приблизительно равный массе  керна.

Включив центрифугу с закрытой крышкой доводят число обо­ротов ротора до 500 в минуту и вращают образец с этой скоростью 5 минут.

Все работы с центрифугой производят  согласно специальной инструк­ции по работе на центрифуге.

После остановки центрифуги, извлекают исследуемый образец и путём взвешивания устанавливают массу оставшейся воды в керне и текущий коэффици­ент водонасыщенности.            

В дальнейшем вновь помешают образец в центрифугу и повторяют вра­щение образца при оборотах вращения ротора 1000, 2000, 3000, 4000, 5000 в минуту и времени вращения при этой скорости 5 минут. При этом каждый раз определяют массу оставшейся воды в керне и текущий коэффициент водонасыщенности.

Текущий коэффициент водонасыщенности определяется по формуле:

 

Кв = (Мn  - М₁) / (М₂ – М₁),                  (3.5)

 

где:  М₁ - масса сухого образца, г.;

        М₂ - масса образца полностью насыщенного водой, г;

        Мn - массы образца после каждого режима центрифугирования, г.

 

Оформление результатов исследования

 

       Все результаты  исследования оформляются в  виде таблицы 3.2

 

Таблица  3.2

Результаты определения водонасыщенности горных пород

 

                                Площадь __________________               Скважина________

                                Интервал отбора керна, м__________      Горизонт (пласт)_______

                                Дата исследования_____________           Лабораторный номер образца_____

 

Вид  информации	Значение
Масса сухого образца (М1), г……………………………………. Масса полностью насыщенного образца (М2), г………………...

 

№ п./п.	Частота вращения ротора, об./мин.	Масса керна с водой, (Мn), г.	Масса оставшейся воды в керне, г.	Коэффициент водонасыщенности	Капиллярное давление,  Па	Приме- чание.
1 2 3 4 5 6	500 1000 2000 3000 4000 5000

 

       По результатам опыта строится  графическая зависимость "капиллярное давление - коэффициент текущей водонасыщенности" (Рис.3.2.). По этому графику  устанавливают коэффициент остаточной водонасыщенности и он равен такому  значению, когда при увеличении  капиллярного давления  величина коэффициента водонасыщенности остаётся постоянной. 

Рис.3.2. Графическая зависимость