Determinación del coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en rocas
Basado en el principio de que el gas se difunde libremente a través de la muestra de roca bajo el gradiente de concentración, las cámaras de difusión en ambos extremos de la muestra de roca se llenan con gas hidrocarburo en un extremo y nitrógeno en el otro extremo. . En condiciones de temperatura y presión constantes, la concentración de cada gas componente cambia con el tiempo. El coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en muestras de rocas se puede obtener midiendo las concentraciones de cada gas componente en dos cámaras de difusión en diferentes momentos.
Instrumentos y equipos
El dispositivo para medir el coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en los poros de la matriz de la roca se muestra en el diagrama esquemático del dispositivo 72.5438+0, que incluye:
Dos partes del soporte del núcleo. Cada tapón tiene una cavidad de 20 a 40 cm3, que está directamente abierta a la muestra de roca y se llama cámara de difusión.
Caja caliente (150±0,5)℃.
Manómetro 1.0MPa, precisión 0.4.
El sensor de presión diferencial es de 20kPa y la precisión es de 0,01kPa.
Figura 72.21 Diagrama esquemático del dispositivo para medir el coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en rocas
Cromatógrafo de gases.
La presión nominal de la bomba dosificadora de alta presión es superior a 10MPa.
El grado de vacío de la bomba de vacío es inferior a 6×10-2Pa.
Reactivos y materiales
El metano, etano, propano, butano y pentano tienen una pureza >99,9 %.
Gas natural.
La pureza del nitrógeno es superior al 98,0%.
La resina epoxi puede soportar altas temperaturas de 150 ~ 200 ℃.
Cloruro de sodio.
Cloruro de calcio anhidro
Cloruro de magnesio hexahidratado.
Preparación de muestras de roca
1) Preparación de muestras secas. Preparación de muestras de roca, lavado y secado de petróleo (ver 4.3.2, 4.5 y 4.6 en SY/T 5336-88). Perforar muestras de roca según los requisitos del análisis de permeabilidad vertical, con una longitud de 0,5 ~ 2,5 cm. Para muestras de roca fangosas que se dispersan fácilmente en agua y son difíciles de perforar, se pueden hacer a mano muestras de roca cuadradas o columnares de pequeño diámetro y luego cementarlas en una carcasa metálica con resina epoxi y envejecer a temperatura ambiente durante más de 12 horas.
2) Preparación de muestras de rocas saturadas de agua. Sature las muestras secas preparadas de acuerdo con los requisitos de 6.1.2 en SY/T 5336-88 para simular el agua de formación. El agua de formación simulada debe prepararse basándose en los datos del agua de formación. Cuando no hay datos sobre el agua de formación, se puede utilizar en su lugar salmuera estándar (que contiene 70 g de cloruro de sodio, 6 g de cloruro de calcio anhidro y 4 g de cloruro de magnesio hexahidratado por litro de agua).
Método de análisis
Coloque la muestra de roca en el soporte del núcleo y aumente la presión de confinamiento por encima de 3 MPa. Establezca la temperatura de prueba de la incubadora de acuerdo con la alta temperatura de moldeo y manténgala constante durante 2 a 2,5 horas. Al medir el coeficiente de difusión del gas hidrocarburo en la muestra seca, encienda la bomba de vacío y evacue el soporte del núcleo y las tuberías correspondientes. 1 a 1,5 horas; medir No haga pausas mientras satura muestras de agua y rocas. Se introducen gases nitrógeno e hidrocarburos en las dos cámaras de difusión respectivamente, y las dos presiones de difusión aumentan simultáneamente a 0,65438 ± 0 MPa; cuando la diferencia de presión es inferior a 0,1 kPa, se corta la fuente de gas. Cuando se mide el coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en muestras secas, se deben tomar muestras cada 0,5 a 6 horas; cuando se miden muestras de rocas con agua saturada, el gas se debe tomar cada 2 a 12 horas y el muestreo y el análisis se deben realizar de acuerdo con ello; con GB10410.2. Cada muestra de roca debe analizarse durante al menos 12 horas y se deben tomar al menos 5 muestras de gas de cada extremo. Baje la temperatura de la incubadora a temperatura ambiente, libere el gas en las dos cámaras de difusión y finalice la prueba.
Clasificación de datos
Según GB10410.2, calcule la concentración de cada gas componente en las dos cámaras de difusión.
Calcule el coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en muestras de rocas basándose en la segunda ley de Fick;
"Análisis de rocas y minerales" Volumen 4 Tecnología de análisis e investigación de recursos y medio ambiente
Incluye:
"Análisis de minerales de roca" Volumen 4 Tecnología de análisis e investigación ambiental y de recursos
Según la fórmula (72.119):
"Mineral de roca" Análisis" Análisis》Volumen 4 Tecnología de análisis e investigación ambiental y de recursos
ln(δф0/δфI) tiene una relación lineal con ti, y la pendiente S se obtiene mediante ajuste de mínimos cuadrados.
Según s, el coeficiente de difusión de gases de hidrocarburos en muestras de rocas se puede obtener:
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En la fórmula: d es el coeficiente de difusión del gas hidrocarburo en la muestra de roca, cm2s-1 es la diferencia de concentración del gas hidrocarburo en dos cámaras de difusión en el momento inicial, % δфI es la diferencia de concentración del gas hidrocarburo en dos cámaras de difusión en el momento I; %; Ti es el tiempo I, s; T0 es el tiempo inicial, s; фI 1 es la concentración de gas hidrocarburo en la cámara de difusión de hidrocarburos en el momento I, % фI2 es la concentración de gas hidrocarburo en la cámara de difusión de nitrógeno en el momento; I, %; a es la muestra de roca El área de la sección transversal de, cm2l es la longitud de la muestra de roca, cm V1 y V2 son los volúmenes de la cámara de difusión de hidrocarburos y de la cámara de difusión de nitrógeno respectivamente, cm3e es el intermedio; variable, cm-2; s es la pendiente, s-1.