Для приближенных аналитических расчетов иногда используют понятие фиктивного грунта - идеализированной пористой среды, состоящей из хорошо отсортированных частиц шарообразной формы одного диаметра. Однако надо учесть, что каждый элемент фиктивного грунта, сложенный 8-ю частицами, может быть упакован по-разному

Рис. 1.3.5. Схема упаковки зерен фиктивного грунта с углом упаковки: а) q=600; б) q =900.

Угол упаковки (угол, образованный пересечением линий, соединяющих центры соседних шаров), который может изменяться от 60° (плотная упаковка) до 90° (свободная упаковка). Из геометрических соображений Слихтером было показано, что в общем случае

. (1.3.6)

Из полученной формулы видно, что пористость фиктивного грунта не зависит от диаметра частиц, а определяется лишь плотностью упаковки зерен:

при α = 60⁰ m = 0,259 - плотная упаковка;

при α = 90⁰ m = 0,477 - свободная упаковка.

Связь между пористостью и удельной поверхностью в случае фиктивного грунта:

(связь идет от формул удельной поверхности: , и коэффициента пористости . )

12. 
    Методы определения пористости горных пород.
    

Для определения полной (абсолютной) пористости образца горной породы необходимо знать объем пор и объем образца. Для определения объема образца существует несколько различных способов:

1. 
   Метод парафинизации. Предварительно взвешенный образец покрывают тонкой пленкой расплавленного парафина за 1-2 секунды, чтобы парафин не проник в поры и сразу застыл. Затем взвешивают образец с оболочкой и определяют его объем погружением в жидкость и вычитают объем оболочки, учитывая удельный вес (или плотность) парафина. Достоинством метода является возможность его использования для определения объема образцов рыхлых пород, однако, он очень трудоемок и не повышает точности измерений коэффициента пористости.
   
2. 
   Метод вытеснения. При использовании этого метода образец погружают в жидкость, не проникающую в его поры (чаще всего имеют в виду ртуть) и таким образом определяют объем образца. Недостатком метода является то, что способ применим только к сильно сцементированным кернам (иначе при погружении в ртуть часть зерен может отпасть), а также невозможность учета прилипших к поверхности образца пузырьков воздуха из-за непрозрачности ртути. Кроме того, ртуть токсична.
   
3. 
   Геометрический метод. Измерение геометрических размеров образцов проводят лишь для специально выточенных кернов идеальной формы без сколов зерен.
   
4. 
   Метод Преображенского. Наиболее часто используемый метод, заключающийся в насыщении образца жидкостью (чаще керосином или водой) и определения его объема погружением в ту же жидкость.
   

---

Методы измерения объема пор образца горной породы определяются видом пористости.

1) Метод Мельчера измерения полной пористости. При определении полной (абсолютной) пористости горной породы исходят из того, что масса проэкстрагированного и высушенного образца породы есть величина постоянная до и после его дробления. Выразим объем твердой части образца породы через V_тв, тогда выражение для полной пористости примет вид:

,

где r_обр и r_тв – плотность образца и его твердой части (скелета или зерен).

Таким образом, полная пористость образца горной породы может быть определена, если известны плотность образца в целом и плотность слагающих его частиц.

При определении объема образца для расчета его плотности используют метод парафинизации. После чего образец очищают от парафина, измельчают и определяют плотность измельченной твердой части путем взвешивания и погружения в жидкость.

2) Методом насыщения по Преображенскому определяют открытую пористость. Экстрагированный и высушенный образец взвешивают (вес Р). Затем образец насыщается под вакуумом жидкостью (керосином или водой). Насыщенный образец вынимают, освобождают от избытка жидкости, взвешивают в воздухе (вес Р_к).

Разность весов насыщенного и сухого образцов, деленная на удельный вес керосина g_к дает объем пор:

.

Далее насыщенный образец взвешивают в керосине (Р_кк).

Разность весов насыщенного образца в воздухе и в керосине, деленная на удельный вес керосина, дает его объем:



Отношение V_n и V_обр определяет коэффициент пористости насыщения:



Из полученной формулы видно, что коэффициент пористости не зависит от удельного веса жидкости. В крупнозернистых и особенно слабосцементированных песчаниках коэффициенты абсолютной пористости и пористости насыщения почти совпадают. Метод Преображенского широко применяется для сцементированных пород.

---

3) Более точное определение открытой пористости можно получить методом насыщения сухого образца не адсорбирующимся на поверхности частиц газом (азотом). Пусть образец насыщен газом при давлении Р₁, а выпущен при снижении до давления Р₂. Считая газ идеальным, запишем уравнения материального баланса:

и .

Здесь и - масса газа в поровом пространстве образца при давлении Р₁и Р₂, соответственно, и - значение плотности газа при этих давлениях, и - объем газа в образце при насыщении и после того, как часть газа была выпущена из образца при понижении давления. Объем выпущенного из образца газа можно измерить (например, газовым счетчиком). Тогда , откуда легко найти объем пор, а зная объем образца и коэффициент открытой пористости:

.

13. 
    Емкость трещиноватых и кавернозных пород.
    

Все способы определения пористости пригодны только к коллекторам порового типа. Если горная порода относится к трещиновато-пористому типу, а также, возможно, содержит каверны, то уместно ввести коэффициенты трещиноватости и кавернозности по аналогии с коэффициентом пористости.

Для чисто трещиноватой среды можно ввести коэффициент трещиноватости, который будет справедливым записать по аналогии с выражением (3.9) в виде:



В случае трещиновато-пористого коллектора запишем:

.

Следовательно, для трещиновато-пористой среды имеем:

.

Аналогично для породы, включающей поры трещины и каверны получим:

---

,

где и - коэффициенты трещиноватости и кавернозности.

14. 
    Определение средней пористости нефтегазового пласта
    

В связи с тем, что отдельные отбираемые из скважин образцы горных пород имеют значительно меньшие размеры по сравнению с размерами пласта в целом, судить о средней пористости пластов можно лишь, имея значительное количество кернового материала.

Пусть пласт состоит из n пропластков, имеющих толщину h₁, h₂,…h_n и пористость m₁, m₂,…m_n. Средний коэффициент пористости пласта, прилегающего к одной скважине равен:

 .

Если пласт вскрыт k скважинами, на каждую из которых приходится площадь дренирования соответственно F_1, F_2, … F_k, то средний коэффициент пористости пласта будет равен:

 ,

где m_cj– средний коэффициент пористости пласта, прилегающего к j-ой скважине, который рассчитывается по вышеуказанной формуле.

15. 
    Понятие и виды проницаемости горных пород.
    

Под проницаемостью горных пород понимают их способность пропускать сквозь себя жидкости или газы при наличии перепада давления. Проницаемость - это важнейший параметр, характеризующий проводимость коллектора, т.е. способность пород пласта пропускать к забоям скважин нефть и газ. Значение проницаемости в совокупности с другими характеристиками предопределяет режим эксплуатации месторождения, а именно: давление и темп закачки рабочего агента в пласт (как правило, воды); объем и пространственную геометрию закачки для предотвращения преждевременного обводнения пласта и прорыва воды к забоям эксплуатационных скважин и т.д. Знание проницаемости пласта позволяет осуществить наиболее эффективную и рентабельную нефтедобычу.

---

В процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений могут быть различные типы фильтрации в пористой среде, жидкостей, газов и их смесей - совместное движение нефти, воды или газа или движение воды или газа, воды и нефти, нефти и газа. Во всех случаях проницаемость одной и той же пористой среды для данной фазы в зависимости от количественного и качественного состава фаз в ней будет различной. Поэтому для характеристики проницаемости нефтесодержащих пород используются понятия абсолютной, эффективной и относительной проницаемости.

Итак, различают три вида проницаемости:

• 
  Абсолютная;
  
• 
  Фазовая (эффективная);
  
• 
  Относительная;
  

Абсолютная проницаемость характеризует только физические свойства породы. Поэтому для её определения через проэкстрагированную пористую среду пропускает флюид, чаще газ – инертный по отношению к породе (на практике для этой цели используется азот или воздух).

Фазовой (эффективной) проницаемостью называется проницаемость породы по отношению к данному флюиду при движении в порах многофазных систем (не менее двух). Величина ее зависит не только от физических свойств пород, но также от степени насыщенности порового пространства жидкостями или газами и от их физико-химических свойств.

Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение фазовой проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной:



По значениям проницаемости породы делят на три группы:

• 
  Проницаемые – породы с коэффициентом проницаемости более 10^-2 мкм². Такие породы характеризуются и значительными коэффициентами пористости (от 20 до 40 %) и сложены такими грубо- и мелкообломочными породами, как гравий, галечники, пески, слабосцементированные песчаники, кавернозные карбонатные и трещиноватые магматические породы.
  
• 1   2   3   4   5

---

Смотрите также файлы

• Пoнятиe ceтeвoгo взaимoдeйcтвия в трудaх oтeчecтвeнных учeных рeфeрaт.docx

• Облегченный повторенный.odt

• Закона рф О защите прав потребителей.docx

• Обучающийся Гончарова Анастасия Алексеевна Преподаватель Гоголева Елена Александровна Практическое занятие.docx

• Занятие 1. Введение в информационные технологии. Инструктаж по тб 2 часа Введение 2 часа.doc