石油工程實習 (99 學年度 ) 滲透率實驗
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石油工程實習 (99 學年度 ) 滲透率實驗. 授課教師:謝秉志 助理教授 助教:劉政典 2010.11.15. 背景及目的. 地層中的滲透率影響油氣的生產,若地層滲透率過小,油氣生產速度較慢,可能會沒有經濟效益,因此在評估油氣層時,地層的滲透率是很重要的考慮因素。 本實驗主要目的是利用氣體滲透率儀,經由實驗得到氣體流率及壓力資料推求樣品之滲透率。. 理論基礎. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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石油工程實習 (99 學年度 )
滲透率實驗
授課教師:謝秉志 助理教授助教:劉政典
2010.11.15
背景及目的
• 地層中的滲透率影響油氣的生產,若地層滲透率過小,油氣生產速度較慢,可能會沒有經濟效益,因此在評估油氣層時,地層的滲透率是很重要的考慮因素。
• 本實驗主要目的是利用氣體滲透率儀,經由實驗得到氣體流率及壓力資料推求樣品之滲透率。
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理論基礎• 法國人 Henri Darcy(1856) 以實驗方法,測出流體在孔隙介
質的流率是正比於其壓力差,他透過資料的蒐集及進行一系列水垂直流過砂箱 ( 礫石填充的箱子 ) 的實驗而得到。然後,利用基本的物理學定理,驗證達西定律在各方向流動的適用性。
k= Permeability (Darcies)(1.02*10-8cm2)
μ= Viscosity (centipoise)(0.001 kg/m . sec)
Q= Flow Rate (cc/sec)
L= Length of Flow (cm)
A=Cross-sectional Area of Flow (cm2)
P1=Upstream Pressure, atmospheres
P2=Downstream Pressure, atmospheres
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Darcy’s Law
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A
Q
p
Lk
dp
dl
A
Qk
dl
dpk
A
Q
v
QA
dp
dl
理論基礎
A
k = Permeability (Darcies);μ = Viscosity (centipoise);Q= Flow Rate (cc/sec);L= Length of Flow (cm);A=Cross-sectional Area of Flow (cm2);p=Pressure (atm) ;v = Darcian Velocity(Q/A) ;pu=Upstream Pressure, atmospheres;pd=Downstream Pressure, atmospheres
uQ
Darcy’s Law:
L
ppk
A
Qv ud
)(
u d
理論基礎
• 達西定律只在於低流率時適用,是當 Forchheimer Equation第二項為零時的一個特別例子。 (Brinkman Forchheimer)
• 通常,達西流稱為穩流,而其它的流動為非穩流。
=Pressure Drop Across Sample
k = Permeability (Darcies)
μ = Viscosity (centipoise)
v = Darcian Velocity (Q/A).
β = Forchhiemer Factor
ρ = Density (gm/cc)
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Forchhiemer Equation Darcy’s Law
實驗儀器
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氣體滲透率儀(PERG-200TM)
溫度計
岩心筒
與氮氣連接
上游壓力 Upstream Pressure (psig)
氣體流率 Gas flow rate(cc/min)
實驗儀器 - 氣體滲透率儀
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上游壓力 Upstream Pressure (psig)
氣體流率 Gas flow rate(cc/min)
調節閥( regulator )
Core holder inlet
Core holder outlet
V1( 控制是否讓氮氣流通 )
PERG-200 滲透率儀是手動操作的氣體滲透儀,結合數位科技,經計算後得到精確的滲透率值。
註 : 本儀器最高
上游壓力為25psig ,勿超過。
實驗儀器 - 岩心筒
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Core holder inlet
Core holder outlet
岩心放置處
氣體由此流出岩心室
氣體由此流入岩心室
樣品室蓋
橡膠圈Body
• Fancher core holder可使所需的氣體壓力減到最低。裡面所提供的橡膠圈,及樣品室蓋,可讓氣體充分通過樣品。
轉盤 ( 鎖緊樣品室用 )
螺旋 ( 鎖緊樣品室用 )
轉盤 ( 鎖緊樣品室用 )
實驗儀器 - 氮氣瓶
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氮氣由此流出
使用壓力計(流出的氮氣壓力)
氮氣壓力流量調整器
不鏽鋼瓶
氮氣瓶閥門
調整器
總壓力計(氮氣瓶內的壓力)
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操作方法
( 1 )量取樣品長度 (L) 及截面積 (A) ,並記錄之。然後將樣品放進橡膠圈套中,再放入岩心室並將岩心蓋關緊。
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操作方法
( 2 )氮氣瓶與滲透率儀以管線連接,再將滲透率儀與岩心筒以管線相連,其中間連接溫度計。
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操作方法
( 3 )調整滲透率儀,將流率計及壓力計歸零 ( 中間的按鈕 TARE) 。
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操作方法
( 4 )打開氮氣瓶開關,緩慢調整壓力調節器,讓氮氣小量穩定輸出。( 滲透率儀上的壓力計不要超過 0.5psig) 壓力計在滲透率儀的右側面板。
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操作方法
( 5 )讀取溫度計溫度 (T) ,此為氮氣溫度, 用來計算氮氣黏滯度。( 6 )固定壓力計上讀值 (pu) ,觀察流率計讀值讓流率 (Q) 慢慢達到一
定值,記錄下壓力 (pu) 與流率 (Q) 資料。( 7 )重複步驟( 6 ) 調整壓力 (pu) , 再做兩組資料。
計算滲透率
• 由溫度 (T)利用左圖查表得到 μ 值。
• 將實驗資料 Q 、 L 、 A 、 △ p 或 (pu) ,帶入以下公式,求得樣品滲透率。
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範例計算
• 1. 測試條件:使用氣體(氮氣, N2)• 2.試驗所得數據:
– ( 1 )流量計讀數: 30 cc/min
– ( 2 )壓力表讀數: 0.25 psig
– ( 3 )岩心直徑: 2 cm
– ( 4 )岩心長度: 2 cm
– ( 5 )溫度計讀值: 20 ℃– ( 6 )由右圖得黏滯度: 0.01748cp
20 ℃
0.01748 cp
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計算過程
)(327)(327.0
)(327.0017.0*14.3
25.001748.0
14.32
214.3
0.017atm0.25psigp ,01748.0 ,sec/5.0m/30
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2
mdDarcyk
DarcypA
qLk
cmrA
cpccinccq
以及
實習位置及時間
• 分組 : 雲平大樓東棟 8F– 上課時間 依分組– 1,5 2,6 3,7 4,8– 8:30 9:00 9:30 10:00
• 大班 : 大二教室 – 上課時間 8:30
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