ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 194
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
влияющая на процесс адсорбции, не имеет для данного пористого вещества определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул. Только для молекул, имеющих одинаковые размеры, можно по опытным данным получить близкие значения удельных поверхностей одного и того же адсорбента.
6) Механические свойства (упругость, упругоёмкость коллектора; пластичность; сопротивление разрыву, сжатию; виды деформаций, формула Щелкачёва);
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.
Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил.
Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.
Вязкостью называется свойство материала сопротивляться разрушению под действием динамических нагрузок.
Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия нагрузки.
Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.
Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.
Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образец твердого наконечника различной формы.
Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердости по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действующей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.
Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавливание производится под действием двух нагрузок — предварительной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.
В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нафузки к площади поверхности отпечатка.
Формула В.Н. Щелкачева для определения числа Рейнольдса имеет вид. Re=10vρkm2,3μ где ρ - плотность жидкости, кг/м3; μ - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па·с; k - проницаемость пористой среды, м2; m - коэффициент пористости; v - скорость фильтрации, м/с. v=QF где F - площадь нормального по отношению к линиям тока сечения, м2.
7) Тепловые свойства (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность);
Тепловые свойства горных пород характеризуются, в основном, удельной теплоёмкостью, коэффициентом температуропроводности и коэффициентом теплопроводности. Эти параметры необходимо учитывать при тепловом воздействии на пласт и решении термодинамических вопросов, связанных с прогнозированием температуры флюидов на устье добывающих скважин, оценкой фильтрационных параметров пласта, термической обработкой продуктивных горизонтов.
Свойство горных пород поглощать тепловую энергию при теплообмене характеризуется удельной теплоёмкостью пород.
Теплоёмкость пород зависит от условий его нагревания – при постоянном объёме и при постоянном давлении. При нагревании породы при постоянном объёме всё тепло расходуется на увеличение внутренней энергии тела. При нагревании породы при постоянном давлении часть тепла расходуется на увеличение внутренней энергии тела, а часть идет на расширение породы.
Удельная теплоёмкость зависит от минералогического состава, дисперсности, температуры, давления и влажности горных пород. Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Чем больше пористость, влажность, и температура горных пород, тем выше их теплоёмкость, особенно при слабой минерализации пластовой воды.
Чем меньше плотность пород, тем выше величина удельной теплоёмкости.
Удельная теплоёмкость в пород нефтесодержащих толщ изменяется в пределах 0,4–2 кДж/ (кгК).
Теплоёмкость пород зависит от условий его нагревания – при постоянном объёме и при постоянном давлении. При нагревании породы при постоянном объёме всё тепло расходуется на увеличение внутренней энергии тела. При нагревании породы при постоянном давлении часть тепла расходуется на увеличение внутренней энергии тела, а часть идет на расширение породы.
Удельная теплоёмкость зависит от минералогического состава, дисперсности, температуры, давления и влажности горных пород. Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Чем больше пористость, влажность, и температура горных пород, тем выше их теплоёмкость, особенно при слабой минерализации пластовой воды.
Чем меньше плотность пород, тем выше величина удельной теплоёмкости.
Удельная теплоёмкость в пород нефтесодержащих толщ изменяется в пределах 0,4–2 кДж/ (кгК).
8) Насыщенность пород водой, нефтью и газом в различных условиях (определение водонасыщенности).
Породы-коллекторы в условиях естественного залегания содержат воду, нефть и газ. Сумма объемов пор, занятых нефтью Vн, газом Vг и водой Vв, равна общему объему порового пространства пород Vпор:
Vн + Vг + Vв = Vпор.
Отсюда следует:
Vн/Vпор + Vг/Vпор + Vв/Vпор = 1
где Vн/Vпор = кн, Vг/Vпор = кг, Vв/Vпор = кв соответственно коэффициентами нефте-, газо- и водонасыщения.
В водоносных коллекторах поровое пространство обычно полностью насыщено водой. Однако в отдельных геологических объектах наблюдается присутствие нефти, которое является следствием миграции нефти в расположенную поблизости ловушку, где сформировалась нефтяная залежь.
Рассмотрим пример нефтеносного гидрофильного коллектора. Поры насыщены нефтью и водой. Вся поверхность минерального скелета покрыта пленкой воды. Нефть занимает обычно межзерновые поры и каверны размером более 1 мкм и трещины раскрытостью больше 1 мкм. Вода заполняет оставшуюся часть объема пор, не занятую нефтью. Содержание нефти и воды в объеме пор характеризуют коэффициентами нефте- и водонасыщения кн кв сумма которых равна 1. Если коллектор находится в зоне предельного насыщения ловушки нефтью, коэффициент нефтенасыщения соответствует выражению:
кн.пред = 1 – кв.о
В частично гидрофобном коллекторе часть поверхности твердой фазы занимают молекулы поверхностно-активных компонентов нефти, водная пленка на поверхности в этих участках отсутствует. Частичная гидрофобность характерна для коллекторов с высокими пористостью и проницаемостью и низкой водонасыщенностью при незначительном содержании глинистого материала. Коэффициент нефтенасыщения таких коллекторов может достигать высоких значений, иногда кн>95%.
9. Что характеризует коэффициент объемной упругости горных пород?
Объёмный коэффициент газа - это безразмерная величина, характеризующая изменение объёма газа в поверхностных условиях по сравнению с пластовыми. Объёмный коэффициент пластового газа существенно зависит от пластовых условий (давления и температуры):
B=((P
0/Pk)*(Tl/T0))*Zk
B - объёмный коэффициент пластового газа,
Pk и Тk - пластовые давление [атм] и температура [К],
T0 =293
K (+20 °C) - атмосферное давление и температура в нормальных (поверхностных) условиях, Zk - коэффициент сверхсжимаемости газа в пластовых условиях (в коллекторе), зависящий от состава пластового газа, его критических давления и температуры, пластовых давления и температуры.
Величину упругих деформаций породы судят по
- коэффициенту объемной упругости, он определяется опытным путем с последующим расчетом по формуле:
β=∆Vпор/V0*∆P
β - коэффициент объемной упругости породы, 1/Па;
∆Vпор - изменение объема пор в образце породы при изменении давления на ∆Р, м3;
V0 - объем образца породы, м3
Коэффициент объемной упругости горных пород характеризует изменение объема пористого пространства при изменение давления.
10. Как оцениваются механические и тепловые свойства горных пород?
Данные о физико-механических свойствах горных пород получают путем испытания их образцов на сопротивление сжатию, разрыву, изгибу и сдвигу.
К свойствам горных пород относят также обобщающие характеристики разрушаемости механическими способами: дробимость, абразивность и контактную прочность.
Дробимость — относительная сопротивляемость породы измельчению при воздействии ударной нагрузки.
Абразивность горных пород и угля — способность истирать металлы, твердые сплавы и др. Поэтому абразивность горной породы обычно оценивают по износу материала, контактирующего с нею.
Контактная прочность — сопротивляемость породы разрушению в приповерхностном слое при местных контактных воздействиях.
Хрупкость — свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций.
Пластичность — свойство породы под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию без микроскопических нарушений сплошности. Она растет с увеличением температуры и давления. Наиболее пластичны, например, глины.
Твердость — сопротивляемость породы при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое.
Сопротивляемость горной породы внедрению инструмента или вдавливанию при статическом воздействии называют статической твердостью.
Вязкость — свойство, характеризующее сопротивляемость усилиям, стремящимся отделить часть породы от массива. Вязкость зависит от прочности и пластичности породы.
Плотность горной породы — масса единицы ее объема в естественном состоянии со всеми содержащимися в ее порах жидкостями и газами. Различают среднюю и минералогическую плотности.
Пористость — суммарный относительный объем пор, содержащихся в горной породе. Наличие в породе пор и трещин уменьшает силы сцепления и облегчает разрушение породы под действием бурового инструмента.
Пористость горных пород колеблется в широких пределах и зависит от размеров и формы зерен, слагающих породу, а также от минералогического состава, однородности, плотности ее сложения. Пористые горные породы обладают сжимаемостью, т.е. их объем уменьшается после сжатия. Однако практически сжимаемость горных пород незначительна.
Упругость — свойство тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия на него силы.
Деформация горных пород — изменение относительного положения частиц массива горных пород под действием сил.
Ползучестью горной породы называют медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Величина ползучести горных пород имеет большое значение при поддержании горных выработок, так как от нее зависит смещение горных пород на контуре выработок и, следовательно, нагрузка на крепь.
Разрыхляемость — свойство горной породы занимать в разрыхленном состоянии больший объем по сравнению с тем, который она занимала в массиве. Отношение объемов горной породы в разрыхленном состоянии и в массиве называют коэффициентом разрыхления. Величина этого коэффициента зависит от крепости породы, ее строения и сложения, степени разрыхления, способа добычи, наличия воды.
11. Какие зависит величина фазовой проницаемости нефти от ее вязкости, ее плотности и плотности воды ее вытесняющей, водонасыщенности, газонасыщенности, пластового давления, пластовой температуры, интенсивности трещины?
Под плотностью пластовой нефти понимается масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема. Она обычно в 1,2-1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте составляет всего 0,3-0.4 г/см
6) Механические свойства (упругость, упругоёмкость коллектора; пластичность; сопротивление разрыву, сжатию; виды деформаций, формула Щелкачёва);
Механические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться действию внешних сил. К основным механическим свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.
Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил.
Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.
Вязкостью называется свойство материала сопротивляться разрушению под действием динамических нагрузок.
Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия нагрузки.
Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.
Хрупкость — это свойство материалов разрушаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.
Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образец твердого наконечника различной формы.
Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердости по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действующей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.
Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавливание производится под действием двух нагрузок — предварительной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.
В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нафузки к площади поверхности отпечатка.
Формула В.Н. Щелкачева для определения числа Рейнольдса имеет вид. Re=10vρkm2,3μ где ρ - плотность жидкости, кг/м3; μ - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па·с; k - проницаемость пористой среды, м2; m - коэффициент пористости; v - скорость фильтрации, м/с. v=QF где F - площадь нормального по отношению к линиям тока сечения, м2.
7) Тепловые свойства (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность);
Тепловые свойства горных пород характеризуются, в основном, удельной теплоёмкостью, коэффициентом температуропроводности и коэффициентом теплопроводности. Эти параметры необходимо учитывать при тепловом воздействии на пласт и решении термодинамических вопросов, связанных с прогнозированием температуры флюидов на устье добывающих скважин, оценкой фильтрационных параметров пласта, термической обработкой продуктивных горизонтов.
Свойство горных пород поглощать тепловую энергию при теплообмене характеризуется удельной теплоёмкостью пород.
Теплоёмкость пород зависит от условий его нагревания – при постоянном объёме и при постоянном давлении. При нагревании породы при постоянном объёме всё тепло расходуется на увеличение внутренней энергии тела. При нагревании породы при постоянном давлении часть тепла расходуется на увеличение внутренней энергии тела, а часть идет на расширение породы.
Удельная теплоёмкость зависит от минералогического состава, дисперсности, температуры, давления и влажности горных пород. Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Чем больше пористость, влажность, и температура горных пород, тем выше их теплоёмкость, особенно при слабой минерализации пластовой воды.
Чем меньше плотность пород, тем выше величина удельной теплоёмкости.
Удельная теплоёмкость в пород нефтесодержащих толщ изменяется в пределах 0,4–2 кДж/ (кгК).
Теплоёмкость пород зависит от условий его нагревания – при постоянном объёме и при постоянном давлении. При нагревании породы при постоянном объёме всё тепло расходуется на увеличение внутренней энергии тела. При нагревании породы при постоянном давлении часть тепла расходуется на увеличение внутренней энергии тела, а часть идет на расширение породы.
Удельная теплоёмкость зависит от минералогического состава, дисперсности, температуры, давления и влажности горных пород. Теплоёмкость пород зависит от минералогического состава пород и не зависит от строения и структуры минералов. Чем больше пористость, влажность, и температура горных пород, тем выше их теплоёмкость, особенно при слабой минерализации пластовой воды.
Чем меньше плотность пород, тем выше величина удельной теплоёмкости.
Удельная теплоёмкость в пород нефтесодержащих толщ изменяется в пределах 0,4–2 кДж/ (кгК).
8) Насыщенность пород водой, нефтью и газом в различных условиях (определение водонасыщенности).
Породы-коллекторы в условиях естественного залегания содержат воду, нефть и газ. Сумма объемов пор, занятых нефтью Vн, газом Vг и водой Vв, равна общему объему порового пространства пород Vпор:
Vн + Vг + Vв = Vпор.
Отсюда следует:
Vн/Vпор + Vг/Vпор + Vв/Vпор = 1
где Vн/Vпор = кн, Vг/Vпор = кг, Vв/Vпор = кв соответственно коэффициентами нефте-, газо- и водонасыщения.
В водоносных коллекторах поровое пространство обычно полностью насыщено водой. Однако в отдельных геологических объектах наблюдается присутствие нефти, которое является следствием миграции нефти в расположенную поблизости ловушку, где сформировалась нефтяная залежь.
Рассмотрим пример нефтеносного гидрофильного коллектора. Поры насыщены нефтью и водой. Вся поверхность минерального скелета покрыта пленкой воды. Нефть занимает обычно межзерновые поры и каверны размером более 1 мкм и трещины раскрытостью больше 1 мкм. Вода заполняет оставшуюся часть объема пор, не занятую нефтью. Содержание нефти и воды в объеме пор характеризуют коэффициентами нефте- и водонасыщения кн кв сумма которых равна 1. Если коллектор находится в зоне предельного насыщения ловушки нефтью, коэффициент нефтенасыщения соответствует выражению:
кн.пред = 1 – кв.о
В частично гидрофобном коллекторе часть поверхности твердой фазы занимают молекулы поверхностно-активных компонентов нефти, водная пленка на поверхности в этих участках отсутствует. Частичная гидрофобность характерна для коллекторов с высокими пористостью и проницаемостью и низкой водонасыщенностью при незначительном содержании глинистого материала. Коэффициент нефтенасыщения таких коллекторов может достигать высоких значений, иногда кн>95%.
9. Что характеризует коэффициент объемной упругости горных пород?
Объёмный коэффициент газа - это безразмерная величина, характеризующая изменение объёма газа в поверхностных условиях по сравнению с пластовыми. Объёмный коэффициент пластового газа существенно зависит от пластовых условий (давления и температуры):
B=((P
0/Pk)*(Tl/T0))*Zk
B - объёмный коэффициент пластового газа,
Pk и Тk - пластовые давление [атм] и температура [К],
T0 =293
K (+20 °C) - атмосферное давление и температура в нормальных (поверхностных) условиях, Zk - коэффициент сверхсжимаемости газа в пластовых условиях (в коллекторе), зависящий от состава пластового газа, его критических давления и температуры, пластовых давления и температуры.
Величину упругих деформаций породы судят по
- коэффициенту объемной упругости, он определяется опытным путем с последующим расчетом по формуле:
β=∆Vпор/V0*∆P
β - коэффициент объемной упругости породы, 1/Па;
∆Vпор - изменение объема пор в образце породы при изменении давления на ∆Р, м3;
V0 - объем образца породы, м3
Коэффициент объемной упругости горных пород характеризует изменение объема пористого пространства при изменение давления.
10. Как оцениваются механические и тепловые свойства горных пород?
Данные о физико-механических свойствах горных пород получают путем испытания их образцов на сопротивление сжатию, разрыву, изгибу и сдвигу.
К свойствам горных пород относят также обобщающие характеристики разрушаемости механическими способами: дробимость, абразивность и контактную прочность.
Дробимость — относительная сопротивляемость породы измельчению при воздействии ударной нагрузки.
Абразивность горных пород и угля — способность истирать металлы, твердые сплавы и др. Поэтому абразивность горной породы обычно оценивают по износу материала, контактирующего с нею.
Контактная прочность — сопротивляемость породы разрушению в приповерхностном слое при местных контактных воздействиях.
Хрупкость — свойство горных пород разрушаться без пластических деформаций.
Пластичность — свойство породы под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию без микроскопических нарушений сплошности. Она растет с увеличением температуры и давления. Наиболее пластичны, например, глины.
Твердость — сопротивляемость породы при местных контактных воздействиях пластической деформации или хрупкому разрушению в поверхностном слое.
Сопротивляемость горной породы внедрению инструмента или вдавливанию при статическом воздействии называют статической твердостью.
Вязкость — свойство, характеризующее сопротивляемость усилиям, стремящимся отделить часть породы от массива. Вязкость зависит от прочности и пластичности породы.
Плотность горной породы — масса единицы ее объема в естественном состоянии со всеми содержащимися в ее порах жидкостями и газами. Различают среднюю и минералогическую плотности.
Пористость — суммарный относительный объем пор, содержащихся в горной породе. Наличие в породе пор и трещин уменьшает силы сцепления и облегчает разрушение породы под действием бурового инструмента.
Пористость горных пород колеблется в широких пределах и зависит от размеров и формы зерен, слагающих породу, а также от минералогического состава, однородности, плотности ее сложения. Пористые горные породы обладают сжимаемостью, т.е. их объем уменьшается после сжатия. Однако практически сжимаемость горных пород незначительна.
Упругость — свойство тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия на него силы.
Деформация горных пород — изменение относительного положения частиц массива горных пород под действием сил.
Ползучестью горной породы называют медленное нарастание во времени пластической деформации породы при силовых воздействиях, меньших, чем те, которые могут вызвать остаточную деформацию при испытаниях обычной длительности. Величина ползучести горных пород имеет большое значение при поддержании горных выработок, так как от нее зависит смещение горных пород на контуре выработок и, следовательно, нагрузка на крепь.
Разрыхляемость — свойство горной породы занимать в разрыхленном состоянии больший объем по сравнению с тем, который она занимала в массиве. Отношение объемов горной породы в разрыхленном состоянии и в массиве называют коэффициентом разрыхления. Величина этого коэффициента зависит от крепости породы, ее строения и сложения, степени разрыхления, способа добычи, наличия воды.
11. Какие зависит величина фазовой проницаемости нефти от ее вязкости, ее плотности и плотности воды ее вытесняющей, водонасыщенности, газонасыщенности, пластового давления, пластовой температуры, интенсивности трещины?
Под плотностью пластовой нефти понимается масса нефти, извлеченной из недр с сохранением пластовых условий, в единице объема. Она обычно в 1,2-1,8 раза меньше плотности дегазированной нефти, что объясняется увеличением ее объема в пластовых условиях за счет растворенного газа. Известны нефти, плотность которых в пласте составляет всего 0,3-0.4 г/см