Физические свойства горных пород Flashcards
Что такое гранулометрический состав? Что от него зависит?
Это количественное (массовое) содержание в породе частиц различной величины. От него зависят проницаемость, пористость, удельная поверхность, капиллярные свойства.
В чем заключается седиментационный анализ?
Он нужен для определения размеров частиц, данные формируются на основе различия скоростей осаждения зерен неодинакового размера в вязкой жидкости.
Зачем нужна формула Стокса и как она выглядит?
Она определяет скорость осаждения в жидкости частиц сферической формы.
В формуле - ню - кинематическая вязкость, ро п и ро ж - плотность вещества и жидкости.
Какие графики строят в результате провеления анализа на гранулометрический состав?
График суммарного состава (у - массовая концентрация в %, х - d или logd). Либо график распределения зерен породы по размерам. (у - массовая концентрация фракции, х - d)
Что обозначает данное соотношение?
Это степень неоднородности песка. d60 - диаметр частиц, при котором сумма масс фракций диаметрами, начиная от нуля и до данного d составляет 60%.
Что такое пористость? В чем измеряется?
Это наличие в ней пустот. Отношение объёма пор ко всему объёму породы (это если полная (или абсолютная)). Измеряется в долях единиц, либо процентах.
На какие виды по происхождению делятся поры (и другие пустоты)?
Бывают первичные (в процессе осадконакоплния и формирования породы) и вторичные (в рез. последующих процессов разлома и дробления породы)
На какие виды делят поровые каналы по размеру?
Сверхкапиллярные (>0,5 мм), капиллярные (0,5 - 0,0002 мм), субкапиллярные (0,0002 мм (0,2 мкм))
Примеры субкапиллярных пород? Затруднено ли в них движение жидкости, почему?
Глины, глинистые сланцы. Они практически непроницаемы. Там настолько сильно удерживаются силой притяжения стенками каналов (там действие молекулярных сил материала стенок).
Что такое коэффициент открытой пористости m0?
Это отношение объёма открытых, сообщающихся пор к объёму образца.
Что такое статическая полезная емкость?
Объём пор и пустот, которые могут быть заняты нефтью и газом.
Что такое динамическая полезная ёмкость коллектора Пдин?
Относительный объём пор и пустот, через которые может проходить фильтрация нефти и газа в условиях пласта. В зависимости от препадов давления часть жидкости все-равно не двигается (пленки у поверхности).
Как можно найти пористость через плотность зерен?
По какому методу часто определяют пористость образца в “домашних” условиях?
По Преображенскому, методом взвешивания насыщенного керосином образца в той же жидкости и в воздухе.
Т.е. Р1 - масса сухого образца в воздухе, Р2 - скеросином в воздухе, Р3 - с керосином в керосине. Ро ка - плотност керосина.
Какие приборы существуют в помощь измерению пористости?
Пикнометры (объём зерен часто измеряют), жидкостные/газовые порозиметры.
Что такое проницаемость?
Это способность пород пласта пропускать к забоям скважин нефть и газ.
Чем абсолютная проницаемость отличается от фазовой и относительной?
Абсолютная - проницаемость пористой среды, которая определена только при наличии одной фазы, химичеси инертной к ней (чаще воздух или газ). Фазовая - п. при наличии или движении в порах многофазных систем.
Относительная - это отношение фазовой к абсолютной.
Как выглядит уравнение Дарси для линейного плоскопараллельного потока?
Как можно из уравнения Дарси (линейного) вывести коэффициент пропорциональности (проницаемость)?
Как изменится уравнение проницаемости для газа?
Qr — объемный расход газа, приведенный к среднему давлению
р в образце. Необходимость использования среднего расхода газа
в этом случае объясняется непостоянством его объемного расхода
при уменьшении давления по длине образца. Т.е. р - не постоянна а средняя (р=(р1+р2)/2)
Выведите Q для газа, учитывая закон Бойля-Мариотта.
Газ расширяется изотермически (ну и тут плюс понятие среднего давления ещё), поэтому
Как выглядит формула для проницаемости с учетом Q, найденного по Бойлю-Мариотту?
Расскажите, в чем измеряются все параметры, связанные с проницаемостью в формуле (и сама проницаемость).
В чем вообще смысл понятия проницаемости? И используем ли мы на практике размерность СИ?
Физический смысл размерности к (площадь) заключается в том,
что проницаемость характеризует величину площади сечения каналов пористой среды, по которым в основном происходит фильтрация.
Для оценки проницаемости на практике обычно пользуются
единицей Д а р с и, которая приблизительно в 1012 раз меньше, чем
проницаемость в 1 м2.
Иногда необходимо применять проницаемость при радиальной фильтрации. Как тогда трансформируется уравнение Дарси для жидкости?
мю - вязкость, h - высота цилиндра, rн - радиус наружного кольца (в - внутреннего)
Иногда необходимо применять проницаемость при радиальной фильтрации. Как тогда трансформируется уравнение Дарси для газа?
мю - вязкость, Qг - расход газа при атмосферном Р, Qг (с черточкой) - расход газа при среднем Р, h - высота цилиндра, rн - радиус наружного кольца (в - внутреннего)
Если в несцементированном песке содержится 20% воды, то чему равна относительная проницаемость для нее? Почему? С чем это связано?
Если в несцементированном песке содержится 20% воды, относи-
тельная проницаемость для нее все еще остается равной нулю (т. е. вода является неподвижной фазой). Это связано с тем, что при небольшой водонасыщенности вода удерживается в мелких и тупиковых порах, в узких местах контактов зерен, не участвующих в фильтрации жидкостей, а также в виде неподвижных местных пленок и микрокапель располагается на поверхности породы. В некоторой части пор она все же содержится и поэтому фазовая проница-
емость по нефти вскоре после начала увеличения водонасыщенности быстро уменьшается и в присутствии 30% связанной воды относительная проницаемость для нефти снижается уже в два раза.
Если в пласте находится примерно 30% воды, то как это повлияет на проницаемость нефти?
Фазовая проницаемость по нефти вскоре после начала увеличения водонасыщенности быстро уменьшается и в присутствии 30% связанной воды относительная проницаемость для нефти снижается уже в два раза. Из этого следует, что необходимо беречь нефтяные пласты и забои скважин от преждевременного обводнения.
При скольки процентах воды в пласте проницаемости нефти уже не будет?
Из рис. 1.4 также следует, что если водонасыщенность песка S
составляет 80%, относительная проницаемость для нефти уже
равна нулю. Это означает, что при вытеснении нефти водой из несце-ментированных песков остаточная нефтенасыщенность составляет не менее 20%, а в песчаниках, как увидим далее, оказывается еще большей. Нефть в таком случае прочно удерживается в породе капиллярными и другими силами.
Чем опасны водные фильтраты
бурового раствора при освоении скважины?
При проникновении в породу
фильтрата бурового раствора возрастает их водонасыщенность в наиболее узкой части потока (в призабойной зоне пласта). В результате значительно уменьшается относительная проницаемость пород для нефти, а также уменьшается дебит скважины. Водные фильтраты
бурового раствора (не обработанного специальными веществами)
обычно прочно удерживаются породами вследствие гидрофильных свойств последних и плохо удаляются из пор пласта при освоении скважин. Поэтому теории фазовой проницаемости, смачиваемости и взаимодействия фильтрата бурового раствора с породой используются при разработке рецептуры растворов, применяемых для вскрытия продуктивных пластов и обеспечивающих сохранение естественных фильтрационных свойств пород.
Влияет ли изменение физико-химических свойств жидкостей влияет на движение фаз. Например, что будет с проницаемостью с уменьшением поверхностного натяжения нефти на разделе с водой?
Известно, например, что с уменьшением поверхностного натяжениях нефти на разделе с водой снижается капиллярное давление и увеличивается подвижность нефти и воды, в результате увеличиваются относительные проницаемости породы для жидкости.
Какое соотношение должно соблюдаться при проведении лабораторных опытов, для того, чтобы погрешность была как можно меньше?
По результатам исследования Д. А. Эфроса, кроме
равенства в модели и натуре углов смачивания 0 (тета) и пористости пород m ,
должно также соблюдаться это условие: (где сигма - поверхностное натяжение на границе вода-нефть)
Как выглядит закон Пуазейля?
где n —число пор, приходящихся на единицу площади фильтрации;
R —радиус поровых каналов (или средний радиус пор среды)
F - площ. фильтрации
Как найти пористость из закона Пуазейля?
Вычислите отношение между k и m через законы Пуазейля и Дарси. Как изменятся формулы, если выбрать размерность Дарси или мкм?
Как Котяхов решил поправить формулу вычисления радиуса через соотношение m и k?
фи - структурный коэффициент, учитывающий строение порового пространства
Что показывает и как выглядит функция Леверетта?
Левереттом была
впервые сделана попытка учесть влияние свойств пород и жидкостей
и свести данные о зависимости капиллярного давления от насыщен-ности различных пластов в единую зависимость с помощью функции
Что такое кнудсеновский режим течения газа?
Когда столкновения
молекул другсдругом редки посравнению с ударами о стенки пор,
т.е.когда газ настолько разрежен,что средняя длина пробега моле-кул сравнима с диаметром поровых каналов
Что такое тарировочная кривая?
Заранее составленная зависимость электропроводности от содержания в порах различных фаз.
Что такое удельная поверхность горных пород?
Это суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объёма образца.
Какая величина удельной поверхности у глин?
Удельная пов. глин и других адсорбентов не имеет определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул.
Что такое ультрапористость?
Для мелкопористых адсорбентов и слишком разных по размерам молекул наблюдается значительное отклонение в величине удельной поверхности (это явление наз. ультрапористость)
Влияет ли состав газа на проницаемость пород?
Состав газа на проницаемость пород заметно влияет только при высоком вакууме (при кнудсеновском режиме течения газа). Тут проницаемость зависит от среднего давления, молекулярной массы, температуры и тем выше, чем меньше М и р.
Как найти удельную поверхность, учитывая, что у всех частиц шарообразная форма?
d - диаметр частиц
S - удельная поверхность (м2/м3) для 1 м3
Как найти удельную поверхность у песков?
Р - масса породы (кг)
Рi - масса фракции
di - средние диаметры фракции
Как найти диаметры частиц фиктивного грунта dэф через массы? Можно ли записать через него формулу удельной поверхности?
Тогда и удельную поверхность можно записать через эф диаметр, там просто d на dэф поменять.
Как можно выразить удельную поверхность через гидравлический радиус б (дельта)?
Что такое гидравлический радиус?
Это отношение площади порового канала к его периметру и для поры с круглым сечением с радиусом R он равен:
Как выглядит общая формула Козени-Кармана?
f - коэффициент, учитывающий форму поровых каналов (от 2 до 3)
Т - извилистость поровых каналов (отношение среднестатистической длины каналов к длине керна) (может быть 6 и больше)
Найдите частный случай формулы Козени-Кармана для удельной поверхности через гидравлический радиус и соотношение между радиусом, проницаемостью и пористостью.
Какой можно сделать вывод, исходя из полученной формулы?
Чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость, тем больше удельная поверхность.
Что такое пуазейлевское течение газа?
Т.е. для грубозернистых сред, ширина пор в которых намного больше длины пробега молекул, так что не нужно учитывать скольжение молекул по стенкам (газ вообще не жидкость, у него скорость у стенок не равна 0).
Если у нас Кнудсеновское течение газа, то по какой формуле считать S?
Газ вообще не жидкость, у него скорость у стенок не равна 0. Засчет этого в мелкодисперсных средах сопротивление прохождению газа значительно меньше.
Поэто му Козени-Карманы и вообще все те формулы, что были выведены не подходят, применяем только:
Q - число киломолей воздуха, протекающих через 1 м2 сечения пористой среды толщиной dХ (м) и перепадом давления dp (Па)
М - относительная молекулярная масса воздуха (кг/кмоль)
R - универсальная газовая постоянная
Т - температура опыта в 0С
У глины например под действием воды удельная поверхност меняется. Да и у многих других пород тоже. Как здесь у.п. измерять?
Тут измеряют поверхностным обмером при помощи радиоактивных индикаторов, поглощенных пористой средой.
Адсорбционные методы - это хорошее изобретение, достаточно просто подсчитать количество вошедших молекул на единицу площади, но минус в том, что нужна сложная аппаратура.
ам - число грамм-атомов вещества, связанного с 1 граммом твердой фазы
N - число Авогадро
омега - площадь, приходящаяся на один атом данного вещества на поверхности кристалла
Какой важный параметр существует помимо пористости?
Трещиноватость, поскольку именно наличие трещин предопределяет в большей степени емкостные свойства коллекторов.
На какие типы делят породы по пустотам в трещиноватом коллекторе?
1) Коллекторы кавернозного типа (Емкость - каверны, фильтрация идет через них по микротрещинам, карбонатные породы в основном)
2) Коллекторы трещиноватого типа (В основном емкость составляют только трещины и микротрещины с открытостью > 5 мкм, мало распространены)
3) Смешанные (почти все такие)
Чем определяется интенсивность растресканности пород?
Если у нас одна система трещин, то часто как меру растресканности берут густоту:
Г=dn/dL
dn - количество трещин, секущих нормаль их плоскостей
dL - длина нормали.
Чему равна трещинная пористость?
mт= bT
b - раскрытость трещин
Т - объемная плотность трещин
Как зависит проницаемость от трещинной пористости и величины раскрытия трещин?
Это все показывает формула Буссинеска:
q - расход жидкости на единицу протяженности щели
b - раскрытие трещин
мю - динамическая вязкость
дпподикс - градиент давления
Если приравнять формулу Буссинеска и закон Дарси, то чему равна проницаемость трещиноватых коллекторов?
