Порядок виконання роботи. Лабораторний практикум

Лабораторний практикум

Міністерство освіти і науки України

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кафедра геології та розвідки нафтових і газових родовищ

Лабораторний практикум

Для студентів напряму підготовки

6.040103 - “Геологія”

Рекомендовано методичною радою

університету

Івано-Франківськ

МВ 02070855-2462-2009

Лозинський О.Є., Мончак Л.С., Трубенко О.М. Основи геології нафти і газу: Лабораторний практикум. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010. – 67 с.

Лабораторний практикум містить методичні вказівки для проведення лабораторних занять з дисципліни “Геологія нафти і газу”. Розроблений у відповідності з робочою програмою навчальної дисципліни та навчальним планом підготовки фахівців за спеціальності – “Геологія нафти і газу” освітньо-кваліфікаційного рівня 6.040103 – бакалавр.

Може бути використаний студентами денної та дистанційної форм навчання.

Рецензент: кандидат геолого-мінералогічних наук,

професор кафедри ГРН М.І. Чорний

Рекомендовано методичною радою університету

(протокол № 3 від 24.12.2009 р.)

© Лозинський О.Є., 2010

© Мончак Л.С., 2010

© Трубенко О.М., 2010

© ІФНТУНГ, 2010

Порядок виконання роботи

Відбір проб газу.

Проби газу найчастіше відбирають з свердловини, газопроводів, природних виходів, а також вилучають сорбовані гази з порід і розчинені з вод, нафти, глинистих розчинів тощо.

Для відбору газів служать різні скляні посудини (аспіратори, газові піпетки, сухі газометри, пляшки, бутелі), а також металічні балони. Вибір посудини залежить від кількості та складу газу, від тиску та умов відбору.

Аспіратор (рис.1.1) - це прилад, що складається з двох склянок з боковими відводами – відбірної (1) і вирівнювальної (2), з’єднаними між собою гумовим шлангом з гвинтовим затискувачем. Відбірна склянка закрита корком, в який встановлено скляну трубку з краном. Вода для заповнення аспіраторів повинна бути насичена кухонною сіллю для зменшення розчинності газів. Перед відбором проби газу склянку (1) заповнюють сольовим розчином. Під’єднують її до джерела газу та заповнюють її. Операцію бажано повторити, попередньо потрушуючи склянку для насичення води газом.

Аспіратор необхідно перевірити на герметичність. Цю операцію проводять шляхом заповнення забірної склянки водою до крану, закривають його і опускають вирівнювальну склянку вниз, спостерігаючи за зміною рівня. Якщо після деякого його зниження він буде залишатись постійним, то герметичність досягнуто. Такий же порядок роботи і з газовими піпетками (рис.1.2).

Відбір проб газу з свердловини переважно здійснюється аспіраторами дещо іншої конструкції (рис.1.3).

Бутель заповнюється сольовим розчином. Шланг під’єднюється до крану високого тиску. Спочатку відкривають затискувачі, а потім кран. Газ поступає в бутель, а через відвідний шланг виливається. Після виконання операції відбору закривають затискувачі, а шланги з’єднують через з’єднувальну трубку.

При відборі проб газу з природних водних виходів переважно використовують лійку, сполучену шлангом з пляшкою, що заповнена водою, або без шлангу, коли це можливо (рис.1.4). При виділенні газу з грунту, його можна відібрати за допомогою металічного ковпака (рис.1.5).

Для відбору газу із газових викидів (струменів) при аварійному фонтануванні використовують зігнуту трубку, яку встановлюють зігнутою частиною в струмінь і газ по трубці переводиться у відповідну ємність.

При проведенні прямих геохімічних пошуків нафти і газу, відбирають газ сорбований породою або газ, розчинений у воді або глинистому розчині. Для виділення газу проводиться вакуумна або термовакуумна дегазація, іноді з попереднім руйнуванням породи.

Принципова схема дегазатора показана на рис.1.6. Ємність 1, яка заповнена водою або породою, під’єднується до замірної посудини 2. Крани (затискувачі) 3,4,5 закриті. Кран 6 відкритий, система вакуумується. Перекривається кран 6, а кран 3 відкривається. Проходить дегазація проби. Після припинення виділення газу кран 4 відкривають. Вода з посудини 7 поступає в посудину 1 і 2. Урівнюються рівні і проводиться замір кількості газу. Після заміру проба через кран 5 переводиться в ємність для зберігання чи аналізу.

При термовакуумній дегазації посудину 1 нагрівають на водяній бані до заданої температури, пропустивши його через хлоркальцієву трубку.

При транспортуванні та збереженні газові проби знаходяться в положенні “дном догори”.

Відбір проб нафти.

Для детального та всестороннього фізико-хімічного вивчення нафти необхідно відібрати пробу об’ємом до 10-20 л., а для стандартних аналізів достатньо 0,5 л.

Розрізняють індивідуальні, середні і контрольні проби. Індивідуальна проба - це проба відібрана у певний час і у визначеному місці. Середня проба складається шляхом змішування індивідуальних проб за повною схемою. Контрольна проба – це частина індивідуальної або середньої проби, яка служить для контролю певних показників. Умови відбору проб нафти бувають різноманітні. У кожному випадку використовують відповідні методи відбору. Потрібно враховувати, що від умов відбору залежить до деякої міри результати аналізів.

З свердловини нафту відбирають з крана на викидній трубі при роботі свердловини. Якщо свердловина не працює, то пробу можна відібрати за допомогою желонки (спеціального черпака) або глибинного пробовідбірника. Безводна нафта з малим вмістом газу відбирається безпосередньо в чисті сухі скляні пляшки або бутелі.

Якщо нафта багата розчиненим газом, то спочатку її набирають в широку посудину, а потім відповідно переливають у пляшки. Коли нафта з водою то спочатку дають відстоятися, а потім зливають або вичерпують нафту. Нафту з водою або емульсію потрібно відібрати більше звичайного.

При виході на поверхню нафтового джерела пробу нафти приходиться збирати. Попередньо необхідно розчистити джерело, зробити заглиблення і нафту вичерпувати. Коли нафта з водою, то необхідно дати їй відстоятись і воду злити. Коли є тільки плівка нафти то можна відібрати меншу кількість нафти (0,1-0,3л).

Нафту у вигляді плівок з глинистого розчину відбирають з відстійників (прийомних чанів). Звідти її вичерпують. Пробу відбирають у більшій кількості, враховуючи, що глинистий розчин і воду в лабораторії слід відділити.

З нафтових резервуарів пробу відбирають спеціальним пробовідбірником - важким металічним циліндром ємністю 1л з накривкою зверху. Для відбору проби його опускають на задану глибину і з допомогою дроту, що прикріплений до накривки, відкривають її. Закривши циліндр, витягують пробу на поверхню та переливають нафту в суху чисту посудину.

Упакування та транспортування проб.

В посудинах повинен бути залишений простір, достатній для прермішування проби.

Корки використовуються тільки ті, що не набухають у нафті і не розчиняються нею. Тому гумові корки не бажані.

Кожна проба повинна мати дві етикетки, одна з яких загорнута у кальку або целофан і прив’язується до горла, а друга наклеюється на посудину. Етикетки заповнюють простим олівцем.

При транспортуванні необхідно створити умови для надійного зберігання. Для цього їх поміщають у спеціальні скриньки (ящики) з гніздами.

1.4 Оформлення звіту

Звіт про виконану роботу слід оформити на стандартних аркушах паперу. В звіті коротко викласти мету роботи та методичні прийоми відбору проб нафти і газу, та принципи транспортування. Навести необхідні схематичні зарисовки.

1.5 Контрольні запитання

1. Які прилади використовують для відбору проб газу із різних джерел?

2. З яких частин складається аспіратор?

3. Для чого при відборі проб газу використовують сольовий розчин?

4. Як відібрати на аналіз пробу повітря із лабораторії?

5. Наведіть принципову схему дегазатора?

6. Які основні принципи упакування і транспортування проб нафти і газу?

Лабораторна робота №2

Дослідження кінематичної в’язкості нафти при різних температурах

2.1 Мета і завдання

Метою роботи є отримання студентами практичних навичок визначення кінематичної в’язкості нафти.

При виконанні цієї роботи перед студентами ставиться завдання:

- освоїти методику визначення кінематичної в’язкості нафти за допомогою віскозиметра;

- встановити залежність між кінематичною в’язкістю нафти і температурою

2.2 Теоретичні положення

Однією з найбільш характерних та важливих ознак нафти є здатність змінювати свою форму під дією зовнішніх сил. Ця властивість нафти, як рідини, пояснюється легкою рухомістю (ковзанням) її молекул по відношенню одна до одної. Але здатність молекул до ковзання не є нескінченною, тому Ньютон розглядав в’язкість як недостачу ковзання.

Явище внутрішнього тертя (в’язкість) пов’язано з виникненням сил тертя між двома шарами рідин або газів при переміщенні паралельно один одному з різними за величиною швидкостями. Причиною внутрішнього тертя є перенесення молекулами кількості руху з одного шару рідини або газу в другий. В’язкістю або внутрішнім тертям називається властивість рідини чинити опір при взаємному переміщені її частинок, яке викликане дією сили, яка прикладена до рідин. Одна і ця ж сила може викликати в різних рідинах різні швидкості переміщення шарів, які однаково віддалені один від одного.

В’язкість у значній мірі залежить від структури складників нафти. Найбільшу в’язкість мають нафтенові вуглеводні, потім ідуть ароматичні. Найменшу в’язкість мають метанові вуглеводні нормальної будови. В’язкість також є функцією молекулярної маси. Зростання молекулярної маси веде до збільшення в’язкості, як окремих складників, так і нафти в цілому.

Для нормальних “ньютоновських” рідин, якими є індивідуальні речовини, молекулярно-дисперсні суміші або розчини, внутрішнє тертя (в’язкість) при даних температурі і тиску є постійною фізичною властивістю. В’язкість не залежить від умов визначення і швидкості переміщення частинок, якщо не створюється умов для турбулентного руху.

Розрізняють в’язкість динамічну h і кінематичну u. Іноді використовують умовну в’язкість.

Найбільш часто в’язкість визначається за витіканням рідини з капілярних трубок. Проводячи досліди над рухом в капілярах, Пуазейль встановив рівняння, яке в сучасній редакції записується у вигляді:

, (2.1)

де:

h - коефіцієнт внутрішнього тертя (динамічна в’язкість), Па×с;

R - тиск, при якому проходило витікання рідини, Па;

t - час витікання рідини в об’ємі, с;

L – довжина капіляра, м;

r – радіус капіляра, м;

V –об’єм рідини, м³.

Якщо підставити розмірність то одержимо:

В практиці частіше вживається міліпаскаль за секунду тобто величина у 1000 раз менша.

Кінематичною в’язкістю нафти називається відношення динамічної в’язкості (h) до густини нафти (r) при даній температурі.

(2.2)

Якщо в формулу (2.2) підставити розмірності в системі СІ, то одержимо розмірність кінематичної в’язкості [м²×с^-1].

В літературі, особливо в опублікованих раніше довідниках, монографіях і наукових статтях, динамічна в’язкість наводиться в пуазах (Пз), а кінематична в стоксах (Ст) і сантистоксах (сСт).

При цьому 1 Пз = 1 г×см^-1×с^-1.

1 Ст = 100 cСт = 1 см²×с^-1.

В основу визначення в’язкості в капілярних віскозиметрах покладена формула Пуазейля (2.1).

Коли тиск під яким витікає рідина, вимірюється стовпом рідини, то величину Р, яка входить в формулу (2.1), можна замінити виразом , де:

h – висота стовпа рідини, м;

r - густина рідини, кг/м³;

g – прискорення сили тяжіння, м/с².

Тоді формула (2.1) прийме вигляд

(2.3)

Розділивши обидві частини рівняння на r, знаючи, що , одержимо вираз для визначення кінематичної в’язкості:

(2.4)

Величини V,r,L,h для даного капіляра зберігають постійне значення, тому позначаючи:

(2.5)

можна формулу (2.4) переписати у вигляді

(2.6)

Величина К є постійною віскозиметра і залежить тільки від його геометричних розмірів і не залежить від температури.

При випуску віскозиметрів до кожного додається паспорт, в якому вказана постійна віскозиметра (К=0,002822).

В нафтових лабораторіях частіше визначають кінематичну в’язкість.

Більшість капілярних віскозиметрів для визначення кінематичної в’язкості, працюють на принципі витікання досліджуваної рідини під дією сили тяжіння. Вони випускаються з капілярами діаметром від 0,4 до 4,0мм.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: