Таблица 2. Скорость распространения ультразвука в насыщенном цезиевом паре и ее средняя квадратичес-кая погрешность
Т, К a, м/с 5a, м/с Т, К a, м/с 5a, м/с
750 258.6 1.0 840 271.5 0.2
760 260.0 0.8 850 272.9 0.3
780 262.9 0.4 860 274.3 0.4
800 265.7 0.3 880 277.2 0.5
820 268.6 0.2 900 280.0 0.6
рующему уравнению (2), и их средняя квадрати-ческая погрешность, определенная с 95%-ной доверительной вероятностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Теряев ВВ., Трелин Ю.С. В сб.: Вопросы теплофизики ядерных реакторов. Вып. 7. М.: МИФИ, 1978. С. 44.
2. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными измерениями. Методы обработки результатов наблюдений. М.: Изд-во стандартов, 1976. 10 с.
3. Stone J.P., Ewing CT., Spann JR. et al. // J. Chem. Eng. Data. 1966. V. 11. № 3. P. 309.
4. Фокин Л.Р., Терпев В В., Трелин Ю.С., Мозговой А.Г. // Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. 1983. № 4. С. 1.
5. Теряев В В. Расчетно-теоретическое и экспериментальное исследование термодинамических свойств паров калия. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МИФИ, 1981. 179 с.
6. Проскурин В.Б. Исследования насыщенных паров цезия ультраакустическим методом. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МИФИ, 1968. 119 с.
7. Васильев И.Н. Экспериментальные исследования скорости звука в насыщенных и перегретых парах цезия до 1300 К. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МИФИ, 1970. 161 с.
8. Трелин Ю.С., Теряев В В., Фокин Л.Р. Акустические свойства паров щелочных металлов // Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. 1981. № 1. С. 1.
9. Мозговой А.Г., Попов В.П, Фокин Л.Р. Термодинамические свойства паров цезия при температурах до 1700 К и давлениях до 5.2 МПа. Препринт № 1-463. М.: ОИВТ РАН, 2002. 45 с.
10. Preston-Thomas H. // Metrología. 1990. V. 27. № 1. Р. 3.
11. Алчагиров Б.Б., Мозговой А.Г, Шампаров Т.М. // Перспективные материалы. 2003. № 5. С. 53.
УДК 537.87:532.546:622.276
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИТУМНЫХ ПРОДУКТИВНЫХ ПОРОД ПОД ВЫСОКИМ ВСЕСТОРОННИМ ДАВЛЕНИЕМ
© 2004 г. М. А. Фатыхов, Р. Р. Шагапова
Башкирский государственный педагогический университет, г. Уфа Поступило в редакцию 08.07.2003 г.
ВВЕДЕНИЕ
В практике разработки нефтяных месторождений одним из эффективных способов интенсификации извлечения высоковязких нефтей и битумов на месторождениях с осложненными физико-геологическими условиями являются технологии, основанные на воздействии мощными внешними высокочастотными электромагнитными полями. Необходимость разработки таких месторождений вызвана тем, что для интенсивно развивающейся топливно-энергетической и сырьевой промышленности требуется освоение альтернативных источников углеводородного сырья, таких, как высоковязкие и битумные нефти, неизвлекаемые из пласта обычными методами разработки. Запасы их значительно превышают запасы обычных нефтей.
Битумные продуктивные породы представляют собой в электродинамическом отношении диэлектрик со слабой электропроводностью [1]. При распространении в них электромагнитных волн высокочастотного (ВЧ) и сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона наблюдается частотная дисперсия диэлектрической проницаемости, которая вызвана ориентационной поляризацией полярных компонент фазы, насыщающей скелет породы. За счет диэлектрических потерь происходит диссипация энергии электромагнитных волн, этот процесс является объемным, характерные размеры объема определяются частотой и структурой электромагнитной волны, а также диэлектрическими параметрами продуктивной породы. В результате появления в породе объемных тепловых источников происходит нагрев и становится возможным
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
813
0
5
10
15
20 /, МГц
Рис. 1. Зависимости относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от частоты образца продуктивной породы Мор-дово-Кармальского битумного месторождения при t = 20°С и различных давлениях в атм: 1 - 0; 2 - 20; 3 -120; 4 - 240.
0.18
0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.10
50
100
150
200
250 300 р, атм
Рис. 2. Зависимости относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь от всестороннего давления на образец продуктивной породы Мордово-Кармальского битумного месторождения при частоте 13.56 МГц и температуре 50°С.
е
извлечение битумной нефти из пор. Однако продуктивная порода находится под высоким давлением или давление специально искусственно увеличивается. Существующие способы анализа происходящих при этом процессов не учитывают зависимости диэлектрических параметров продуктивной породы от давления.
Исследования диэлектрических свойств продуктивных пород имеют огромный интерес также в практике разведки и проектирования разработки нефтяных месторождений и добычи нефти [2].
Результаты исследований и их анализ. Нами в диапазоне частот от 50 кГц до 50 МГц проводились экспериментальные исследования диэлектрических параметров (относительной диэлектрической проницаемости е' и тангенса угла диэлектрических потерь tg 5) образцов продуктивных пород ряда месторождений Республики Татарстан при различных термодинамических условиях.
Измерения е' и tg 5 осуществлялись резонансным методом с помощью разработанного нами на
базе куметра ВМ-311 устройства УДСК-1, позволяющего проводить исследования в диапазоне температур 0-100°С и всестороннего избыточного давления в интервале 0-50 МПа. Измерительная ячейка заполнялась трансформаторным маслом и градуировалась фторопластом марки 4Д. Точность измерения е' и tg 5 составляла 10-15%.
Результаты исследований приведены на рис. 1 и рис. 2.
Как видно из рис. 1, при постоянной температуре £ = 20°С увеличение давления приводит к смещению максимумов тангенса угла диэлектрических потерь к более низким частотам. Таким образом, повышение давления вызывает увеличение времени релаксации. Давление не изменяет спектры времен релаксации, так как частотные зависимости tg 5 при различных давлениях не отличаются по ширине максимума tg ш5 при постоянной температуре. Из частотных зависимостей е', измеренных при различных давлениях, следует, что увеличение давления не только смещает
максимум tg т5 к низким частотам, но и приводит к изменению величины tg т5. Значения диэлектрической проницаемости также уменьшаются. Такое поведение е' от давления характерно для диэлектриков с дипольно-групповыми процессами.
Из рис. 2 следует, что с повышением давления е' сначала увеличивается, что объясняется улучшением контакта между электродом и образцом породы, воздушный зазор между которыми является дополнительной емкостью, последовательно подсоединенной к образцу. Уничтожение этой емкости с ростом давления приводит к увеличению емкости образца, а следовательно, его диэлектрической проницаемости е' и tg 5. Рост tg 5 и е' с давлением можно объяснить увеличением плотности образца за счет частичного закрытия. При дальнейшем увеличении всестороннего давления значения диэлектрических параметров убывают. По-видимому, это различие обусловлено действием температуры (на этом рисунке данные соответствуют г = 50°С) и частоты электромагнитного поля, вследствие чего и возникновением релаксационной поляризации, а также влиянием адсорбированной воды, находящейся в связанном состоянии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Экспериментально исследования свидетельствуют о существенном влиянии высокого всестороннего давления и температуры на диэлектриче-
ские параметры продуктивной породы битумного месторождения. В частности, повышение давления приводит к уменьшению значения и смещению максимумов тангенса угла диэлектрических потерь к более низким частотам, увеличению времени релаксации и нелинейному изменению значения диэлектрической проницаемости. При высоких давлениях и температурах значения последних убывают. Частотные зависимости диэлектрических параметров продуктивных пород характерны для диэлектриков с дипольно-групповыми процессами. Результаты исследований необходимо учитывать при расчете технологических показателей процесса высокочастотного электромагнитного разогрева и фильтрации высоковязких и битумных нефтей.
Обозначения. е' - действительная часть диэлектрической проницаемости продуктивной породы; tg 5 - тангенс угла диэлектрических потерь продуктивной породы; tg т5 - максимальное значение tg 5; / - частота электромагнитных колебаний; г - температура; р - давление.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Саяхов Ф.Л., Фатыхов М.А. Высокочастотная электромагнитная гидродинамика. Уфа: БГУ, 1989. 79 с.
2. Дахнов ВН. Геофизические методы определения коллекторских свойств и нефтегазонасыщения горных пород. М.: Недра, 1985. 310 с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.