Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 26450.2-85 "Породы горные. Метод определения коэффициента абсолютной газопроницаемости при стационарной и нестационарной фильтрации" (утв. и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 февраля 1985 г. N 424)

Rocks. Method for determination of absolute gas permeability coefficient by stationary and non-stationary filtration

Группа А09
ОКСТУ 0209

Срок действия установлен с 1 июля 1986 г.
до 1 июля 1991 г.

ГАРАНТ:

Ограничение срока действия настоящего ГОСТа снято протоколом N 7-95 МГС от 1 марта 1995 г. (ИУС N 11-95)

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:

Принципиальная схема установки для определения газонепроницаемости

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

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.

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.

4.1.1. При линейном потоке образец цилиндрической или кубической формы помещают в резиновую манжету кернодержателя таким образом, чтобы зазор между боковой поверхностью образца и стенками манжеты был минимальным, допускающим перемещение образца в манжете. Создают давление бокового обжима, обеспечивающее отсутствие проскальзывания газа между образцом и манжетой, не выше 2,5 МПа, с помощью предусмотренной в аппарате гидро- или пневмосистемы. Давление обжима указывают в таблице результатов. С помощью редуктора устанавливают рабочий перепад давления, контролируя его по дифманометру или с помощью манометров до и после образца. Выполняют измерения при давлении после образца, равном атмосферному, контролируемому с помощью нуль-индикатора. Выполняют 3-кратное измерение расхода газа через образец при различных перепадах давления в пределах - МПа.

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

,

где - коэффициент газопроницаемости, измеренный при заданном среднем давлении в образце, 10^-3 мкм² (миллидарси);

- расход газа, замеренный на выходе из образца (при атмосферных условиях), см³/с;

V - объем газа, прошедший через образец, см³;

t - время фильтрации, с;

- вязкость газа при условиях фильтрации (Р_ср, t °C), (миллипаскаль-секунда), численные значения в зависимости от температуры приведены в таблице;

- перепад давления на образце между входом и выходом, 0,1 МПа;

- барометрическое давление, 0,1 МПа;

L - длина образца, см;

F - площадь поперечного сечения образца, см².

Вязкость азота и воздуха в зависимости от температуры

t, °C	Вязкость,
	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

,

где D - внешний диаметр образца керна, см;

d - внутренний диаметр центрального отверстия, см;

Н - высота исследуемого образца керна, см.

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

,

где С - постоянный коэффициент, зависящий от геометрических размеров прибора и условий проведения опыта. Методика вычисления коэффициента С изложена в обязательном приложении 3;

t - время фильтрации в заданных пределах (выбранных реперах), с;

L, F - размеры образца в соответствии с п. 5.1.1.

5.2.2. При радиальном потоке коэффициент проницаемости вычисляют по формуле

,

где D, d, Н - размеры образца в соответствии с п. 5.1.2. Остальные обозначения - в соответствии с п. 5.2.1.

5.3. При измерении газопроницаемости возможны отклонения от закона Дарси, влияющие на величину K_г. С целью исключения влияния отклонения выполняют специальные измерения по методике, изложенной в рекомендуемом приложении 4.

5.4. Допустимые погрешности измерения газопроницаемости не должны превышать максимальных погрешностей, расчет которых приведен в справочном приложении 5.