Способ определения сорбционной способности пористого образца

 

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 l ) Дополнительное к авт. свкд-ву (22)Заявлено 24.10.77 (21) 2535944/25 >6

7 с присоединением заявки М (51)М. Кд.

G 01 М 7/10

Пкуднрстаеннмй квинтет

СССР но делам нзе4ретеннй н аткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.79. Бюллетень М 47

Дата опубликованИя описания 27.12.79 (53) УДК 541.123, .38 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

И. М. Аметов и Г. В, Рассохин

Коми филиал Всесоэного научно-исследовательского ир ститута природных газов (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПОРИСТОГО ОБРАЗЦА

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть применено при определении сорбционной емкости пород в лабораторных условиях, Вопросу определения сорбционной емкости пород в настоящее время уделяется большое внимание. Это обусловлено тем, что при контакте природного углеводородного газа, находящегося под. давлением, с развитой поверхностью песчано-глинистого материала пластовколлекторов значительная доля углеводородов (особенно их тяжелых компонентов) находится в сорбированном виде.

Процесс сорбции можно разделить на две составляющих: адсорбцию углеводородов поверкностными слоями поро ды и абсорбцию ее более глубокими слоями. При контакте породы с углеводородным газом оба процесса идут одновременно. Однако скорость адсорбции намного превышает скорость абсорбции.

Это обстоятельство имеет большое значение при анализе результатов. экспериментальных исследований, связанных с фильтрацией газа или газоконденсатной смеси-. --Важно, например, зная длительность эксперимента со снижающимся давлением, оценить какое количество ранее сорбированного газа десорбируется и будет извлечено, а какое останется в породе. Раздельное определение количеств адсорбированного абсорбированного га-, за имеет значение н при анализе раз» работки месторождения (особенно при оценке запасов и режимов разработки).

В то же время оценить возможное количество десорбированного газа можно только зная количество адсорбированного и абсорбированного газа.; Так например, за короткий. промежуток вре1в мени снижения давления в ходе эксперимента может быть извлечен только адсорби рованный газ, а за несравненно больший период разработки месторождения - и часть абсорбированного, 705304 4

Однако в настоящее время не существует способов раздельной оценки количеств адсорбировайного и абсорбированного газа.

Известен способ, основанный на том, что по экспериментальным данным проводят оценку запасов газа с учетом процессов сорбции в месторождениях с разной пластовой температурой при разнь1х давлениях, а также рассматривают — - совместное влияние температуры и давления на изменение сорбционной способности пород-коллекторов газа (11.

Эксперименты проводят на установке, основными узлами которой являлись бомба РМТ, колонка с пористой средой, грузо-порошневой манометр и термостат.

Было установлено, что при одном и том же давлении объем газа; получен-ный из колонки с пористой средой, превышает объем газа, полученный из бомбы Р1lТ без пористой среды. Это объясняется наличием в пористой среде адсорбированного газа, который десорби руется при снижении давления.

Кроме того„было установлено, что повышение температуры уменьшает сорбционную способность пород-к«оллекто«ров.

Известен способ оценки количества сорбированного газа в условиях существования двойной пористости". Методика исследований заключалась в снижении давления в-модели пласта с последующей регистрацией нарастания давления эа счет медленного перетока газа из микропор в макропоры. Для оценки сорбционной емкости пород в обр«аэце, первоначально находившемся под давлением Ро:,давлейие йонйжают до некоторой величины РА, а затем следят за его уве " личением вследствие десорбции газа.

Определив величины давлений Ро, 71 и восстановившееся давление Р, а также объем порового пространства породы (естественного или искуственного), определяют количество сорбированного газа (2). - -=,- :.:-:- =-: : - :::: =.:,- ь -:.--.- -Однако при определении количества, сорбированного газа по этому способу не производится раздельный учет количеств адсорбированного и абсорбированного газа, а точность определения количества сорбированнот о газа-поставлена в зависимость от опыта и интуиции ис . следователя.

f0

Цель изобретения — повышейия точ ности определения сорбционной способ ности образца за счет выделения иэ него адсорбированного газа.

Это достигается тем, что после выдержки образец подвергают воздействию ультразвукового поля с частотой 15-30 килогерц.

При этом молекулы газа, находящиеся ближе к поверхности образца {адсорбированный газ), при воздействии на них ультразвука отрываются (десорбируются), давление в образце начинает расти и через 1-2 ч после начала ультразвукового воздействия вырастает до стабилизированной величины, что позволяет независимо от опыта исследователя и его интуиции однозначно опреде лйть количество адсорбированного газа.

Схема осуществления способа показана на чертеже.

В колонку 1 с пористой средой 2, жестко закрепленную на магнитострикторе ультразвукового генератора 3, иэ баллона 4 при закрытом вентиле 5 на выходе подают природный гаэ. Давление

25 в колонке с пористой средой поднимают до некоторой величины, например, до

5-10 МПа, и регистрируют образцовыми манометрами 6 и 7. Затем входной

30 вентиль 8 закрывают и фиксируют давления: начальное - РН, на входе — Р, и выходе — Р Ь,„ . Необходимо выполнить следующее условие

Н ВЪ Sblff.

После этого колонку с пористой средой, 35 насыщенйую газом, выдерживают некоторое время до завершения сорбционных процессов. Вследствие, абсорбции газа, й6верхностью поровых каналов, глинис40 тым цементом и самой породой давление снижается до некоторой стабилизированной величины. Длительность процесса снижения давления вследствие поглощенйя части газа породой будет зависеть от состава породы. Измеряют стабилизированное давление Р+ которое меньше

Г Н

После этого колонку с пористой средой подвергают воздействию ультразвукового поля генератора 3 с частотой

1 5-30 килогерц. Время озвучивания зависит от мощности ультразвукового генератора, от размеров колонки и состава пористой среды. Сразу же после начала воздействия ультразвукового поля на колонку с пористой средой начинают регистрировать рост давления до полной стабилизации давления Р

>05304

40 где Q — количество газа в колонке с

ЗВ

О пористой средой после озвучивания ультразвуком;

I (P„> Р > Р ). Рост давления при воат действии ультразвукового поля объясняется десорбцией адсорбированного газа. В то же время Р а Р, так как десорбируется только гаэ, сорбированный поверхностью; из глубинных слоев глинистых частиц и самих зерен породы он выделяться не будет из-еа большой разности в скоростях десорбции, . о

Зная величины,давлении Ри, Р

i и Pq<, а также объем порового пространства образца породы (естествейного или искусствейного), легко определить раздельно количество адсорбированного и абсорбированного газа

Ри о 4

Q (я — .— r н рат где 9 - количество газа в колонке с

zo пористой средой при начальном давлении Рн; ц> — объем порового пространства колонки, см ;

3 — начальное давление, МПа;,:

; - коэффициент сверхсжимаемости

Н при начальном давлении;

Т - стандартная температура (293 К); т - температура колонки с пористой средой; зо

Р, - агмосферное давление, Определяем количество газа в колонке после стабилизации давления до величины Pq, т.е. после завершения сорбционных процессов

35 т ?q„Y o z. т Р ат

CT где 0 — количество газа в колонке посо ле стабилизации давления до величины р „", Р— стабилизированное давление после выдержки образца до завершения сорбпионных процессов; 45

2. коэффициент сверхсжимаемос;ти при давлении Р4.

После воздействия ультразвукового поля на колонку с пористой средой давления выросло до стабилизированной величины Р, а количество газа в по» рах снизилось.

5В», т„ О 2 Т ат

Р - давление в колонке с пористой средой после озвучивания ультразвуком;

2» »коэффициент сверхсжимаемости а при давлении Рф

Количество адсорбированного газа определяют иэ следующей зависимости

ЪВ ст ад С о С о> а абсорбированного из зависимости

at5 " o (@с 9 „,1.

Использование экспериментальных данных, полученных с помощью предлагаемого способа позволит повысить точность подсчета запасов газовых и газоконденсатных месторождений за счет учета количества адсорбированного и абсорбированного газа; составить прогноз возможности извлечения количества адсорбированного газа по мере снижения пластового давления;

Ф ормула изобретения

Способ определения сорбционной способности пористого образца путем насыщения его газом, измерения давления в образце после насыщения, выдержки образца до окончания сорбционных процессов с последующим измерением давления, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения сорбционной способности образца за счет выделения иэ него адсорбционного газа, после выдержки образец подвергают воздействию ультразвукового поля с частотой 1 5 - 30 килогерц.

Источники информации, принятые во вйимаиие при экспертизе

1. Раэамат М. С. и др. Совместное влияние температуры и давления на сорбнионные процессы в условиях пласта ., Известия высших учебных заведений, "Нефть и газ, Изд. Института нефти и химии имени Азизбекова, Баку, % 6, 1976, с. 38-41.

2. Мирзаджанэаде А. Х., Ентов Е.М.

К оценке адсорбционной емкости пород, Инженерно-физический журнал, изд. Наука и техника", Минск, т. 28, 1975, % 5, с. 807-810., 7 05304

Составитель О. Чернуха

Редактор Ф. Серебрянский ТехредЛ. Алферова Корректор Е, Папп

Заказ 8017/44 Тираж 1 073 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?K-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4