Практична робота № 3

Тема: “Визначення коефіцієнту фільтрації пухких порід за даними гранулометричного аналізу за формулою Хазена”

Мета: ознайомитися із методами гранулометричного аналізу осадових порід та з методом обробки його даних; визначити коефіцієнт фільтрації за формулою Хазена за даними гранулометричного аналізу.

Гранулометричний (механічний) склад характеризує осадові породи стосовно їх дисперсності, тобто розмірів частинок, з яких складається порода. Для осадових порід гранулометричний склад є основною структурною характеристикою.

Гранулометричним складом називається вміст у породі частинок різної крупності, виражений у відсотках по відношенню до загальної ваги породи. Для визначення гранулометричного складу осадової породи прийнято поділяти її на окремі фракції. Фракцією називається група часток, які за своїми розмірами перебувають між максимальним і мінімальним для цієї фракції діаметрами. Інакше кажучи, кожна фракція часток обмежується мінімальною і максимальною величиною часток. Як правило, розміри фракцій і часток виражаються в міліметрах.

Для визначення гранулометричного складу порід виконують гранулометричний аналіз. Всі методи гранулометричного аналізу, що найчастіше застосовуються, можуть бути розділеними на прямі та опосередковані.

Прямі методи дозволяють безпосередньо виділяти необхідні фракції, зважувати й визначати їхній відсотковий вміст (ситовий, Сабаніна, піпетковий).

Опосередковані методи не передбачають поділ породи на фракції безпосередніми способами. Вони ґрунтуються на вивченні деяких властивостей піддослідної породи, наприклад щільність суспензії, схильність до набрякання у суспензованому стані, здатність суспензії пропускати чи відбивати світло і т.ін. (візуальний, ареометричний) [1].

Коефіцієнт фільтрації – коефіцієнт пропорційності у рівнянні Дарсі (див. ф-лу 2.1), значення якого залежить від порової структури гірської породи, густини і в'язкості фільтруючої рідини. Характеризує ступінь проникності (водопроникності) гірських порід, яка залежить від розмірів міжпорових проміжків в зернистих породах і ширини тріщин у скельних гірських породах [5].

Найбільш часто для визначення коефіцієнту фільтрації використовуються формули Хазена, Сліхтера і Крюгера.

Розрахунок фільтрації за формулою Хазена:

м/добу (3.1)

де С – емпіричний коефіцієнт “чистоти та однорідності” пісків, величина якого для чистих та однорідних пісків змінюється від 1200 до 800, для забруднених, глинистих та неоднорідних від 800 до 400 і залежить від пористості, дорівнює за Ланге, 400+40 (р-26); р – пористість в %

d_еф – діючий діаметр, який визначається графічно;

t – температура води в С˚.

Для визначення d_еф будується напівлогарифмічний графік гранулометричного складу. Для побудови графіку по вісі абсцис позначаються логарифми найбільших діаметрів частин кожної фракцій, а по вісі ординат – вміст фракцій за їх сукупністю у відсотках (рис 3.1). За графіком визначають діаметри частинок, що відповідають 10% і 60% вмісту від суми всіх частинок. Перший з них називається (умовно) ефективним діаметром (d_е),менше якого в неоднорідній породі міститься 10% від суми всіх частинок. Розмір часток, менш якого у породі міститься 10% часток, називається діючим або ефективним, діаметром. Другий ( ) використовується для визначення коефіцієнту неоднорідності породи (К_н), який розраховується за формулою:

(3.2)

Рис. 3.1. Напівлогарифмічний графік гранулометричного складу

Формула Хазена застосовується лише для визначення коефіцієнту фільтрації пісків з діючим діаметром від 0,1 до 3,0 мм і коефіцієнтом неоднорідності . Дана формула не враховує пористість і мало відбиває ступінь однорідності пісків, що лише грубо компенсується довільною зміною коефіцієнту С.

Однак застосування її у вказаних межах для більш або менш чистих мілкозернистих пісків супроводжується порівняно невеликими, допустимими у практиці неточностями.

Часто всі розрахунки коефіцієнта фільтрації за емпіричними формулами зводять до Т = 0°. Тоді формула Хазена приймає вигляд: м/добу.

За даними гранулометричного складу гірських порід вивчають їх колекторські властивості, водопроникність, можливість суфозійного виносу дрібних частинок, вибирають раціональну конструкцію фільтра для свердловин тощо.

За даними гранулометричного складу, наведеного в таблиці №3.6 визначити коефіцієнт фільтрації, використовуючи формулу Хазена [1].