Стандартные исследования образцов горных пород презентация

горных пород;
- физические основы методов.

Основные коллекторские свойства горных пород, определяющие их способность вмещать и пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления, называются фильтрационно-ёмкостными свойствами (ФЕС).

породе к видимому объему образца

отношение суммарного объема пор Vпор в образце породы к видимому его объему Vобр

отношение объема порового пространства, включающего сообщающееся между собой поры, к общему объему образца.

отношение только объем тех пор, через которые возможно движение жидкости или газа в данном направлении под воздействием сил, соизмеримых с силами, возникающими при разработке и эксплуатации нефтяных месторождений, к общему объему образца.

%]
М – масса, [кг; г]
ρ - плотность, [кг/м3; г/см3]
g – ускорение свободного падения ≈ 9,8 м/с2

фильтрации [м/с]

Уравнение Бернулли

Схема опыта Дарси

0

Дарси (1Д)
Часто используют производную единицу – мкм2

Q – объемный расход; [q] = м3 / с
μ – вязкость жидкости; [μ] = Па∙с
∆p – перепад давления; [∆p] = Па
L – длина образца пористой среды; [L] = м
S – площадь поперечного сечения образца; [A] = м2

Проницаемость абсолютная (физическая) – проницаемость пористой среды для газа или однородной жидкости при следующих условиях: 1. Отсутствие физико-химического взаимодействия между пористой средой и этим газом или жидкостью. 2. Полное заполнение всех пор среды этим газом или жидкостью.

образца объёмный расход газа непостоянный.

Закон Бойля-Мариотта

Qатм — расход газа при атмосферном давлении ратм.

Определение абсолютной проницаемости образцов горных пород по газу

пород по газу

Проницаемость по воздуху

- проскальзывание молекул газа по поверхности зерен породы, поскольку длина свободного пробега молекулы газа соизмерима с размерами пор. Т.е. в отличии от жидкости молекулы газа у стенки поры имеют ненулевую скорость.

1/pср (1/атм)

Проницаемость по газу (мД)

Проницаемость по жидкости

kж – проницаемость по жидкости по Клинкенбергу (мД)
kг – проницаемость по гелию (мД)
b – постоянная Клинкенберга
(зависит от газа и породы коллектора)
pср= (p1+p2)/2 – среднее давление эксперимента
p1 – давление на входе образца (атм)
p2 – давление на выходе образца (атм)

k∞=kж

Значения постоянной Клинкенберга для различных газов:
b= 0.5 для азота
b= 0.7 для воздуха
b= 0.9 для гелия

больших скоростях фильтрации закон Дарси нарушается вследствие того, что силы инерции, возникающие в жидкости, становятся соизмеримыми с силами трения. Скорость фильтрации (или дебит) при которой(м) происходит такое нарушение закона Дарси называется критической скоростью фильтрации (критическим дебитом ).

Отклонения от линейного закона Дарси наблюдаются и при малых скоростях фильтрации. Это связано с проявлением неньютоновских свойств фильтрующихся жидкостей, а также других физико-химических эффектов (учет сил межфазного и межмолекулярного взаимодействия).

Reкр =1
В.Н. Щелкачев

Если Re < Reкр, то закон Дарси выполняется,
а если Re ≥ Reкр, то закон Дарси нарушается

абсолютной проницаемости образцов горных пород по газу (AP-608)

С учетом эффекта Клинкенберга

Рассчитывается: абсолютная проницаемость по гелию,
абсолютная проницаемость по Клинкенбергу,
коэффициент Форшгеймера, коэффициент Клинкенберга

жидкости (BPS-805)

абсолютной проницаемости по газу (гелию)

(Cмин). Восточно-Сургутского месторождение

Kв, мД

t, мин

Q=1 cм3/мин

1 – С=20 г/л
2 – С=15 г/л
3 – С=10 г/л
4 – С=7,5 г/л
5 – С=5 г/л
6 – С=2,5 г/л
7 – С=1,25 г/л
8 – С=0 г/л
9 – С=20 г/л

1 2 3 4 5 6

7 8

9

1 – твердая фаза;
2 – слой Штерна;
3 – диффузный слой Гуи;
4 – свободный раствор

Под набухаемостью понимают способность глинистых пород увеличивать объем в процессе взаимодействия с водой или водными растворами. Процесс набухания сопровождается увеличением влажности, объема породы и возникновением давления набухания.

(kв2) от водопроницаемости на 1-ом этапе (kв1) для образцов Восточно- Сургутского месторождения пласт ЮС2

Зависимости водопроницаемости (Kвода) от концентрации NaCl в растворе (Cмин)

должен осуществляться в соответствии с условиями поставленной задачи и учитывать все основные физико-химические особенности процесса фильтрации;
2) призабойная зона коллектора при попадании в него пресного фильтрата промывочной жидкости будет иметь пониженную проницаемость вне зависимости, содержит пласт набухающие глины или нет;
3) при эксплуатации месторождения с применением заводнения снижение минерализации закачиваемой воды может привести либо к необратимому уменьшению проницаемости коллектора, либо к полному прекращению притоков в эксплуатационные скважины.