Методы измерения пористости горных пород

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

(1.3)

где Vобр и Vзер—объемы образца и зерен.

Учитывая, что масса образца равна массе слагающих его зе­рен, формулу (1.3) можно представить в виде

(1.4)

Здесь ρобр и ρзер — плотности образца и зерен.

Из формул (1.3) и (1.4) 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, по И. А. Преображенскому, методом взвешивания насыщенной жидкостью (обычно керосином) породы в той же жидкости и в воздухе (при этом для расчета объема образца используется закон Архимеда). Объем породы можно найти по объему вы­тесненной жидкости при погружении в нее образца, насыщен­ного той же жидкостью.

Насыщения образца жидкостью можно избежать, если ис­пользовать метод парафинизации (метод Мельчера). При этом 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 по разности давлений ∆р массы породы, насыщенной под вакуумом жидкостью, и массы сухого образца:

где ρж — 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 — жидко­стных 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 на измерении площадей под микроскопом 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 пород керо­сином.

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 P1 — масса сухого образца в воздухе; Р2 — масса образца с керо­сином в воздухе; Рк — масса насыщенного керосином образца, помещенного в керосин; рн — плотность керосина. Тогда объем пор в образце

а объем образца

Коэффициент открытой пористости образца

(1.5)

Динамическую полезную емкость Пдин 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). При вытеснении нефти водой

где m0 — коэффициент открытой пористости; αк и αн — конечный и началь­ный коэффициенты водонасыщенности керна; Vnop — объем пор в объеме Vобр образца породы.

При вытеснении газа водой

где Vобр — остаточная газонасыщенность породы.

Опыт по вытеснению "нефти или газа из керна проводится на специаль­ных приборах (капиллярных установках с полупроницаемой перегородкой). Значение αн определяется по результатам анализа керна, отобранного при бурении пласта раствором на нефтяной основе, αк и βог находят путем экстрагирования образцов после опыта в приборе ЛП-4.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 163; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!