Подземная гидромеханика: Практическое пособие к лабораторным занятиям, страница 2

Лабораторная работа №2

Определение коэффициента филы рации и коэффициента

проницаемости пористого слоя.

Цель работы

Исследовать режим движения жидкости (воды) при фильтрации
через слой зернистого материала. Определить коэффициент фильтрации
и проницаемости пористого слоя.

Общие сведения

Фильтрацией называется движение жидкостей газов и их смесей в
пористых и трещинноватых средах, т. е. в твердых телах, пронизанных
системой сообщающихся между собой пор и микротрещин.

Основное соотношение теории фильтрации - закон фильтрации -
устанавливает связь между скоростью фильтрации (расходом) и распределением напоров (давлений), которое вызывает фильтрационное течение.

Простейшим законом фильтрации является закон фильтрации Дарси который устанавливает линейную зависимость между объемным рас-
ходом Q (скоростью фильтрации со) несжимаемой жидкости и потерей
напора, приходящейся на единицу длины:

  (1)

или

 (2)

H₁ и Н₂ - полные напоры в начальном и конечном сечениях пористого слоя;
S - площадь поперечного сечения пористого слоя;
К_Ф - коэффициент фильтрации, зависящий как от свойств пористой

среды, так и от свойств (вязкости) фильтрующейся жидкости;

[К_ф]=м/с .

В подземной гидромеханике фильтрационные свойства пористой
среды характеризуются коэффициентом проницаемости К, связанным с
коэффициентом фильтрации К_Ф соотношением:

 или   (3)

где µ - динамический коэффициент вязкости флюида.

Коэффициент проницаемости К зависит только от свойств пористой
среды и не зависит от свойств фильтрующегося флюида:

[К]=м².

Проницаемость нефтяных и газовых пластов измеряется специальными единицами, называемыми дарси (Д):

1Д= 1.02·10^-12 м²
     С учетом коэффициента проницаемости закон фильтрации Дарси в
дифференциальной форме записывается в виде:

(4)

Линейный закон фильтрации Дарси удовлетворительно описывает
фильтрационные течения нефти, газа, грунтовых вод при ламинарном
режиме фильтрации. При неламинарной фильтрации, а также очень ма-
лых скоростях фильтрации обнаруживается существенное отклонение
реальных фильтрационных течений от линейного закона Дарси. -

Описание опытной установки

Принципиальная схема опытной установки приведена на рис.2.
Вертикальный прозрачный цилиндр 1 заполнен зернистым материалом
(песком) определенной крупности.
Через слой зернистого материала
фильтруется вода, поступающая в
цилиндр из напорного резервуара 2
по гибкому шлангу 3 с краном 4.
Высота напорного резервуара может
изменяться с помощью трубчатой
опоры 5. Высота (напор) И
измеряется с помощью линейки 6.
Расход фильтрующейся жидкости
измеряется объемным методом с
помощью мерного стакана и
секундомера.

                                                                                                      Рис.2.