Пористоть горных пород

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Уфимский государственный  нефтяной технический университет»

 

Кафедра «Разработка нефтяных и газовых месторождений»

 

 

 

 

 

Реферат

по дисциплине «Физика пласта» 

на тему «Пористоть горных пород»

 

Вариант N 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы ??????                                           ????????

Проверил доц. кафедры РНГМ                                                  А.В. Лысенков

 

 

 

Уфа 2012

СОДЕРЖАНИЕ 

 С.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

 

 

 Разраб.

 

???????????

 Провер.

Лысенков

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 Утверд.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лит.

Листов

27

УГНТУ ?????

 

1 Пористость горных пород                                                                                   3

2 Коэффициенты пористости                                                                                 4

3 Методы измерения пористости  горных пород                                                  5

4 Идеальный и фиктивный грунт                                                                           9

5 Насыщенность порового пространства                                                            10

6 Задачи                                                                                                                  13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Пористость горных породИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

 

           Пористость горных пород, совокупность пустот (пор), заключённых в горных породах. Количественно П. г. п. выражается отношением объёма всех пор к общему объёму горных пород (в долях единицы или процентах). Поры в горных породах по величине принято делить на субкапиллярные (менее 0,2 мк), капиллярные (0,2—100 мк), сверхкапиллярные (более 100 мк).

          По форме поры могут быть различного типа — пузырчатые, каналовидные, щелевидные, ветвистые и т.п. Форма и размер отдельных пор и их взаимная связь определяют геометрию порового пространства пород.

          Различают П. г. п. общую (или абсолютную, физическую, полную) — совокупность всех пор, заключённых в горных породах; открытую (насыщения) — объём связанных (сообщающихся) между собой пор; закрытую — совокупность замкнутых, взаимно не сообщающихся пор. В нефтяной геологии выделяют также эффективную П. г. п., т. е. совокупность пор, занятых нефтью, газом, и динамическую П. г. п. — объём пор, через которые при определённых давлении и температуре происходит движение насыщающих жидкостей или газов; она всегда меньше общей П. г. п.

         Наиболее высокая П. г. п. свойственна почвам и рыхлым осадкам — пескам, глинам и др. (до 60—80% и более). Осадочные и вулканогенные горные породы (песчаники, известняки, лавы, туфы и др.) характеризуются большим диапазоном значений пористости (от 50 до 10% и менее). Магматические и метаморфические породы обладают, как правило, малой пористостью (0,1—3%). С возрастанием глубины залегания пород П. г. п. обычно уменьшается (особенно осадочных) и на больших глубинах может иметь очень малые значения.

          В лабораторных условиях П. г. п. определяется методами свободного, вакуумного (под вакуумом) и принудительного (под давлением) насыщения горных пород жидкостью, а также методами, основанными на расширении газа, и др. В полевых условиях для оценки величины П. г. п. используются различные виды каротажа скважин. Результаты изучения П. г. п. используются для подсчёта запасов полезных ископаемых (например, нефти и газа), выборе технологии разработки полезных ископаемых и др.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

 

2 Коэффициенты  пористости

          Понятие пористости соответствует полной пористости породы и численно выражается через коэффициент пористости:

Кп = Vпор/Vпороды ∙ 100 %.

          Открытая пористость - совокупность сообщающихся между собой пор, численно соответствующая отношению объема сообщающихся пор к объему породы.

           Эффективная пористость - совокупность пор, через которые может осуществляться миграция данного флюида. Она зависит от количественного соотношения между флюидами, физических свойств данного флюида, самой породы. По А. А. Ханину (1969), эффективная пористость - объем поровой системы, способной вместить нефть и газ с учетом остаточной водонасыщенности.

           Наиболее высокие значения характерны для полной пористости, затем открытой и минимальные для эффективной пористости.

           Полная пористость может быть открытой в песках и слабо уплотненных песчаниках. С увеличением глубины залегания открытая пористость снижается интенсивнее, чем полная. Величина полной пористости колеблется от долей процента до десятков процентов.

           По генезису поры могут быть первичными и вторичными. Первичные поры между обломочными зернами называются межзерновыми, внутри органических остатков - внутриформенными. Вторичные поры - трещины и каверны. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

 

          Размеры порового пространства - от долей микрометров до десятков метров. В обломочных породах - песчаных и алевритовых - размер пор обычно меньше 1 мм. По размеру выделяются поры сверхкапиллярные > 0,1 мм; капиллярные 0,0002-0,1 мм; субкапиллярные < 0,0002 мм; ультракапиллярные < 0,1 мкм.

            Размеры и конфигурация внутриформенной пористости определяется морфологическими особенностями фоссилизированных органических остатков.

         Существуют  методы определения коэффициентов,  например:

- ГОСТ 26450.1–85 Породы горные. Метод определения коэффициента открытой пористости жидкостенащением;

-  Методы отбора горных пород из скважины;

 

3 Методы измерения пористости  горных пород

 
 
         Из определения понятия коэффициента полной пористости вытекают следующие соотношения, которые используются для его измерения: 
 
                                 

где V_обр и  V_зер — объемы обраИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

зца и зерен. Учитывая, что масса образца равна массе слагающих его зерен, формулу можно представить в виде здесь  — плотности образца и зерен. Из формул следует, что для определения коэффициента пористости достаточно знать объемы пор и образца, объемы зерен и образца или плотности образца и зерен. Существует много методов определения плотности образца и зерен и соответственно имеется множество способов оценки коэффициента пористости горных пород. 
 
           Для определения объема образца часто пользуются, ж И. А. Преображенскому, методом взвешивания насыщенной жидкостью (обычно керосином) породы в той же жидкости и в воздухе (при этом для расчета объема образца используете* закон Архимеда). Объем породы можно найти по объему вы тесненной жидкости при погружении в нее образца, насыщен ногожидкостью.  
 
          Насыщения образца жидкостью можно избежать, если и пользовать метод парафинизации (метод Мельчера). При stoiv способе образец породы перед взвешиванием в жидкости покрывается тонкой пленкой парафина, объем которого определяется по массе породы до и после парафинизации. Метод парафинизации трудоемок и не повышает точности определений 
 
          Объем образца также определяют по его размерам, если придать ему правильные геометрические формы, а объем пор — по методу взвешивания. Объем пор при этом находится разности давлений массы породы, насыщенной под вакуумом жидкостью, и массы сухого образца плотность жидкости. 
 
            Следует учитывать, что методом насыщения и взвешиванием определяется не полная пористость, так как часть пор (замкнутых) не заполняется жидкостью, а так называемая пористость насыщения. Поэтому объем пор часто находят по объему зерен с помощью пикнометров и специальных приборов — жидкостныИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

х и газовых порозиметров. Порозиметрами пользуются также для нахождения открытой пористости. 
 
            Принцип действия газового порозиметра основан на законе Бойля — Мариотта: изменяя в системе объемы газа и давление, по полученным данным подсчитывают объем частиц и пористость. 
 
            В жидкостном порозиметре объем зерен или образца, предварительно насыщенного под вакуумом керосином, определяется по объему вытесненной жидкости (керосина) после помещения в камеру прибора твердого тела. 
 
          Пористость образца можно представить в виде отношения площади пор к площади всего образца в каком-либо сечении. В этом случае пористость оценивается с помощью методов основанных па измерении площадей под микросколом или определении соотношения этих площадей по фотографиям. Для контрастности при изучении степени взаимосвязанности пор последние иногда заполняются окрашенным воском или пластиками.  
 
         При выборе методов измерения пористости необходимо учитывать особенности и свойства коллектора. Для песков значения открытой и полной пористости практически одинаковы. В песчаниках и алевролитах, по данным А. А. Ханина, полная пористость может на 5—6 % превышать открытую. Наибольший объем замкнутых пор характерен для известняков и туфов. При оценке пористости пород газовых коллекторов, сложенных алевролитами и песчано-алевролитовыми отложениями, открытую пористость следует измерять газометрическим способом с помощью газовых порозиметров. Пористость их оказывается существенно большей, чем при насыщении этих пород1керосином. 
Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

 
          Газометрический способ следует также применять для измерения пористости пород, разрушающихся при насыщении керосином, а также образцов с низкой пористостью (менее 5%), так как в последнем случае объем пленки керосина, покрывающего образец, становится сравнимым с объемом пор, что сильно искажает результаты определений. 
 
         Пористость пород нефтяных и газовых коллекторов может изменяться в широких пределах — от нескольких процентов до 52%. В большинстве случаев она составляет 15—20%. 
 
          Пример. Определение открытой пористости по И. А. Преображенскому. Взвешивают сухой и насыщенный керосином под вакуумом образец в воздухе и образец, насыщенный керосином,—в керосине. 
 
Пусть pi - масса сухого образца в воздухе; Р₂ — масса образца с керосином в воздухе; рз —масса насыщенного керосином образца, помещенного и керосин; р,<— плотность керосина. Тогда объем пор в образце и образца 
                                                   
                                                  
Коэффициент открытой пористости образца 
                                                                        . 
         Динамическую полезную емкость коллектора (динамическую пористость) можно определить по результатам специальных опытов по вытеснению из кернов нефти водой или газом (или газа водой в случае имитации газовых коллекторов).

 

4 Идеальный  и фиктивный грунт

Рис. 4.1 Элемент фиктивного грунта

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

 

         Фиктивный грунт - среда, состоящая из шариков одного размера, уложенных во всем объёме пористой среды одинаковым образом по элементам из восьми шаров в углах ромбоэдра (рис.1.4). Острый угол раствора ромбоэдра a меняется от 60о до 90о. Наиболее плотная укладка частиц при a=60о и наименее плотная при a=90о (куб). С целью более точного описания реальных пористых сред в настоящее время предложены более сложные модели фиктивного грунта: с различными диаметрами шаров, элементами нешарообразной формы и так далее.

           Идеальный грунт – среда, состоящая из трубочек одного размера, уложенных одинаковым образом по элементам из четырех трубочек в углах ромба. Плотность укладки меняется от угла раствора ромба. Идеализированные модели  трещиновато - пористых сред.

Рисунок 4.2 Схема одномерной           Рисунок 4.3 Схема пространственной модели трешиноватой среды                модели трещиноватой среды

 

5 Насыщенность порового пространства

 

Насыщенность  – ещё один важный параметр продуктивных пластов, тесно связанный с фазовой проницаемостью: водонасыщенность (S_в), газонасыщенность (S_г), нефтенасыщенность (S_н).

Предполагается, что продуктивные пласты сначала  были насыщены водой. Водой были заполнены  капилляры, каналы, трещины.

При миграции (аккумуляции) углеводороды, вследствие меньшей плотности, стремятся  к верхней части плИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

аста, выдавливая вниз воду. Вода легче  всего уходит из трещин и каналов, из капилляров вода плохо уходит в  силу капиллярных явлений. Таким образом, в пласте остаётся связанная вода.

Чтобы определить количество углеводородов, содержащихся в продуктивном пласте, необходимо определить насыщенность порового пространства породы водой, нефтью и газом.

Водонасыщенность S_В – отношение объёма открытых пор, заполненных водой к общему объёму пор горной породы. Аналогично определение нефте- и газонасыщенности: