Лучшие мастера
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Москва, Москва
Документ "ГОСТ 26450.2-85 Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации"
|
Таблица 2 Форма записи результатов при определении коэффициента абсолютной газопроницаемости с примером записи результатов (нестационарная фильтрация)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
|
Измеряемая величина |
Обозначения |
Единицы, применяемые на практике при определении проницаемости |
Единицы системы СИ |
Проницаемость |
Кпр |
1 дарси |
0,9869·10-12м2≈ 1 мкм2 (микрометр квадратный) |
|
|
1 миллидарси |
10-3 мкм2 |
Расход |
Q |
1 см3/с |
1 см3/с=10-6 м3/с |
Площадь |
F |
1 см2 |
1 см2=10-4 м2 |
Длина |
L |
1 см |
1 см=10-2 м |
Давление* |
Р |
1 атм. физ. |
1,01325·105 МПа≈10-1 МПа (мегапаскалъ) |
Вязкость (динамическая) |
μ |
1 пуаз |
10-3 Па∙с=1дПа∙с (деципаскаль-секунда) |
|
|
1 сантипуаз |
10-1 Па∙с=1 мПа∙с (миллипаскаль-секунда) |
* На практике давление измеряют пружинными, ртутными или водяным» манометрами. Для перевода в физические атмосферы пользуются следующими соотношениями:
1 кгс/см2= 0,967841 [атм. физ.]
1 мм рт. ст.= 13,1579∙10-4 [атм. физ.]
1 мм вод. ст.=0,967841∙10-4 [атм. физ.].
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Обязательное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА С ДВУХТРУБНОГО ПЬЕЗОМЕТРА, ПРИМЕНЯЕМОГО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ ПРИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Величина С является комбинированным коэффициентом пьезометра, зависящим от геометрических размеров аппарата (чертеж), барометрического давления и температуры.
Принципиальная схема устройства двухтрубного пьезометра
1 - кернодержатель радиальный; 2 - кернодержатель линейный; 3 - двухтрубный пьезометр; 4 - сосуд для жидкости
Значения коэффициента С вычисляют для всех интервалов измерения по формуле:
,
где
- коэффициент, учитывающий опускание уровня в сосуде, в который погружен пьезометр;
S - площадь сечения сосуда, см2;
f - площадь сечения пьезометрической трубки, см2;
Hбар - высота столба воды, соответствующая барометрическому давлению, см вод. ст. Изменение величины Hбар практически не влияет на точность определения проницаемости, ввиду чего в расчетах можно принять Hбар==const (в общем случае Hбар=1000 см);
h1 - отметка верхнего (начального) отсчетного репера пьезометрической трубки над уровнем воды, см;
hi - отметка текущего (конечного) отсчетного репера пьезометрической трубки над уровнем воды, см;
h0 - отметка нулевого отсчетного репера пьезометрической трубки (уровень воды);
и - высота капиллярного поднятия в пьезометрической трубке, см.
При малых радиусах трубки , где а2 - капиллярная постоянная, равная, для воды при комнатной температуре ~15·10-2 см2, а r - внутренний радиус трубки, см;
V0 - объем между нижним торцом образца и верхним отсчетным репером (мертвый объем), см3;
μ - вязкость воздуха в зависимости от температуры, дПа·с.
Оптимальной является конструкция аппарата со следующими размерами пьезометрических трубок:
диаметр малой трубки - 0,25-0,30 см;
диаметр большой трубки - 2,50 см:
малая трубка - h1=70 см, h2=65 см, h3=53 см, h4=5 см;
большая трубка h1=70 cm, h2=53 см, h3=5 см.
Вычисления производят следующим образом.
1. Определяют отметки реперов каждой трубки пьезометра - h1, h2, h3, h4 относительно h0 - путем измерения расстояния между репером h0 и соответствующим отсчетным репером с точностью - 0,05 см.
2. Измеряют объемы трубок между реперами h0 и h1 и мертвый объем трубок V0,1 репера h1 до обреза свободного отвода крана путем взвешивания воды с известной плотностью, заполняющей измеряемый объем с точностью 0,01 см3.
3. Мертвый объем аппарата V0 слагается из:
мертвого объема пьезометрических трубок - V0,1;
объема соединительного трубопровода от пьезометра до кернодержателя - V0,2;
мертвого объема кернодержателя - V0,3.
Объем V0,1 известен из данных измерения. Объем V0,2 вычисляется по длине и внутреннему диаметру соединительного трубопровода с погрешностью - 0,5 см3. Объем V0,3 вычисляют по результатам измерения длины и диаметра сверлений в кернодержателе и оценки объема полости под нижним торцом образца с точностью 0,5 см3.
При определении коэффициентов для измерения проницаемости при радиальной фильтрации в объем V0,3 включают объем центрального осевого отверстия в образце, исходя из средних значений диаметра и высоты сверления (наиболее принятые значения d=l,0 см; H=5,0 см).
Определение мертвого объема не требует высокой точности ввиду малого влияния этой величины на точность измерения проницаемости.
4. Вычисляют площадь сечения трубок f по определенным ранее объемам и расстоянию между реперами h1 и h4 (малая трубка) и h1 и h3 (большая трубка) с погрешностью - 0,02 см2.
5. Вычисляют диаметр трубки с погрешностью - 0,01 см:
Æ.
6. Площадь сечения сосуда S вычисляют по размерам с погрешностью - 0,1 см2.
7. Вычисляют коэффициент С для каждого интервала большой и малой трубок последовательно по формулам, представленным в приложении 3.
8. Таблицу значений коэффициентов С составляют для каждого предела измерения в зависимости от температуры, как это показано в таблице.
Таблица составлена по результатам градуировки реального пьезометра; при близких геометрических размерах используемого пьезометра к рекомендуемым, величины вычисленных коэффициентов С должны иметь тот же порядок.
Таблица 1
Коэффициенты С в зависимости от температуры воздуха
Трубка пьезометра |
Реперы |
Множитель |
Температура, °С |
||||||||||||
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|||
Малая |
h1-h2 |
102 |
1,87 |
1,87 |
1,88 |
1,88 |
1,90 |
1,90 |
1,90 |
1,83 |
1,84 |
1,84 |
1,85 |
1,85 |
1,85 |
h1-h3 |
102 |
6,79 |
6,82 |
6,83 |
6,83 |
6,88 |
6,90 |
6,90 |
6,67 |
6,69 |
6,70 |
6,72 |
6,74 |
6,76 |
|
h1-h4 |
103 |
6,90 |
6,92 |
6,94 |
6,97 |
6,99 |
7,01 |
7,00 |
6,77 |
6,79 |
6,81 |
6,83 |
6,83 |
6,83 |
|
Большая |
h1-h2 |
104 |
2,03 |
2,07 |
2,08 |
2,08 |
2,09 |
2,10 |
2,10 |
2,02 |
2,03 |
2,01 |
2,04 |
2,05 |
2,05 |
h1-h3 |
105 |
2,21 |
2,22 |
2,23 |
2,24 |
2,25 |
2,25 |
2,25 |
2,17 |
2,17 |
1,18 |
1,19 |
2,19 |
2,20 |
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 потеря давления, пропорциональные квадрату фильтрации, несущественные лишь в области малых перепадов давления.
Величина абсолютной газопроницаемости Кабс связана с величиной проницаемости, измеренной при заданном среднем давлении, соотношением
,
где Кабс - абсолютная проницаемость;
Кг - значение газопроницаемости, определенное при данном среднем давлении (Рср);
B - коэффициент скольжения (Клинкенберга), зависящий от типа породы и фильтруемого газа.
Значение Кабсможет быть получено непосредственными измерениями при различных средних давлениях или путем введения поправки на скольжение в величину Кг.
4. Непосредственное измерение Кабс выполняется путем определения проницаемости при трех-четырех различных Рср и построения зависимости Кг=f(1/Рср); величину Кабс находят экстраполяцией зависимости на (1/Рср)=0.
Максимально допустимые величины перепада давления в процессе определения следует устанавливать из условий сохранения линейного закона фильтрации (см. п. 2).
5. 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(l/Рср) согласно п. 4;
для каждого образца вычисляют величину коэффициента скольжения, как
;
строят зависимость b=f(Кабс);
на основании полученной зависимости строят номограмму в координатах Кг - Кабс/Кг с шифром кривых Рср, являющуюся графическим решение уравнения п. 3. В качестве примера на чертеже приведена обобщенная номограмма для определения Кабс.
При отсутствии специальных исследований по обоснованию значения поправки на скольжение, изложенных выше, для определения приближенных значений Кабс может быть использована номограмма, приведенная на чертеже.
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:
,
где знак ∆ перед величиной придает последней значение частной погрешности, V и t - объем газомера и время измерения соответственно, Р – величина рабочего перепада давлений, ∆Kр - погрешность условий уплотнения образца.
1.1. Погрешность измерения барометрического давления
В случае измерения барометром-анероидом можно принять ∆Pбар=3∙10-4 МПа. Тогда, положив Pбар=0,1 МПа, получим
.
1.2. Погрешность измерения рабочего перепада давлений
1.2.1. Манометр с водяным заполнением.
∆P=0,2 см водяного столба, тогда при Pmin=10 см и Pmax=80 см
.
1.2.2. Образцовый пружинный манометр класса 0,5, предел измерения 0,4 МПа.
∆P=0,005∙0,4=2∙10-3 МПа, тогда при Pmin=6∙10-2 МПа и Pmax=3,2∙10-1 МПа.
.
1.3. Погрешность члена
.
1.3.1. Манометр с водяным заполнением
.
1.3.2. Пружинный манометр
.
1.4. Погрешность измерения объема
V=500 см3, ∆V=2 см3 и .
1.5. Погрешность оценки вязкости
Величина вязкости принимается в зависимости от температуры. Возможна погрешность, вызванная неточностью оценки температуры. Примем ∆T=2°С. Для азота при T=20 °С μ=1,766∙10-5 Па·с, а при T=18°С μ=1,756∙10-5 Па-с, тогда ∆μ=1-10-7 Па×с и
Для воздуха μ20=1,812∙10-5 Па·с, μ18= 1,798∙10-5 Па·с и ∆μ=1,4∙10-7 Па·с. Тогда
.
1.6. Погрешность измерения времени
Цена деления секундомера составляет 0,2 с. Тогда при tmin=50 с и tmax=500 с
.
1.7. Погрешность определения размеров образца
Погрешность определения размеров образца зависит от способа его изготовления. Наибольшая точность обеспечивается при изготовлении образцов алмазными инструментами. Тогда ∆L=∆D=0,2 мм.
Суммарная погрешность измерения размеров, поскольку, составит, принимая D=L и ∆D=∆L
.
Примем D=L=2,5 см. Тогда для образца, изготовленного алмазным инструментом
.
1.8. Погрешность члена
Последний член представляет погрешность, обусловленную неединообразием условий зачехления образца. Имеющиеся данные позволяют заключить, что при муфтах из твердой резины величина достигает 15 и более процентов. При применении муфт из мягкой резины расхождения результатов. параллельных определений при перезакладке не превосходят 5 %. При измерении проницаемости с применением гидро- или пневмообжима погрешность члена равна нулю.
1.9. Суммарная погрешность измерения проницаемости при применении гидро- или пневмообжима
1.9.1. При измерении давления пружинным манометром
и
1.9.2. При измерении давления водяным манометром
и
1.10. Суммарная погрешность измерения проницаемости при применении обжима с помощью резиновых муфт
и .
2. Нестационарная фильтрация газа
Погрешность измерения коэффициента абсолютной газопроницаемости в соответствии с расчетными формулами определяется как:
.
Сумма последних пяти членов уравнения погрешности входит и в уравнение погрешности измерения при способе стационарной фильтрации. Величины компонентов погрешности и не превышают величины погрешности измерения давления и объемов газа, используемых при вычислении значений проницаемости, определенной при стационарной фильтрации газа. Таким образом, погрешности измерения по схеме нестационарной фильтрации не превосходят погрешностей для стационарной фильтрации.
СОДЕРЖАНИЕ