Методы определения удельной поверхности горных пород

Кроме упомянутых способов определения удельной поверх­ности пород (по их гранулометрическому составу, по величине пористости и проницаемости), существуют следующие способы оценки этого параметра: фильтрационный, основанный на из­мерении сопротивления течению через пористое тело разре­женного воздуха; адсорбционные, а также метод меченых ато­мов.

Методы определения удельной поверхности пористых сред, основанные на использовании пуазейлевского режима течения воздуха сквозь объект исследования [т. е. основанные на ис­пользовании формул типа (1.35)], применимы только для при­ближенной оценки поверхности грубозернистых однородных сред, ширина пор в которых намного больше длины свободного пробега молекул воздуха. При этом не нужно учитывать сколь­жения газа по стенкам пор. Движение газа в мелкодисперсной пористой среде существенно облегчается при скольжении мо­лекул по стенкам пор, и сопротивление среды с высокой удель­ной поверхностью прохождению через нее газов иногда суще­ственно меньше по сравнению с подсчитанными по формулам типа (1.35), не учитывающим скольжения газа по стенкам. Поэтому в данном случае можно использовать метод, основан­ный на измерении сопротивления течению через пористое тело разреженного воздуха при кнудсеновском режиме, имеющем скорее диффузионный характер. Кнудсеновский режим насту­пает, когда максимальные просветы пор становятся меньше длины свободного пробега молекул газа. В этом случае соуда­рения молекул между собой становятся редкими (по сравне­нию с ударами о стенки пор). Зависимость молярной скорости течения газа от удельной поверхности и других параметров выражается равенством;

(1.36) |

где SУД — удельная поверхность образца, м2/м3; Q — число киломолей воздуха, протекающего через 1м2 поперечного сечения пористой среды толщиной ∆х (в м) за 1 с при перепаде давления ∆р (в Па); М — относительная молекулярная масса; воздуха, кг/кмоль; R — универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль- градус); Т — температура опыта, °С.

Для определения удельной поверхности пористых тел по результатам измерения кнудсеновского режима фильтрации скон­струированы специальные приборы [12].

Горные породы, слагающие пласт, заполнены жидкой cредой — водой и нефтью. Удельная поверхность (например, глин и некоторых других пород) под действием водной среды может изменяться, и «сухие» способы ее измерения не всегда соответ­ствуют действительным условиям залегания пород в естествен­ных условиях.

Удельную поверхность пористых сред в водной среде обычно определяют методом адсорбции красителей или методом по­верхностного обмера при помощи радиоактивных индикаторов. Площадь поверхности минералов Syд при этом рассчитывают по числу молекул радиоактивного индикатора, поглощенных пористой средой, и по площади, приходящейся на один атом данного радиоактивного вещества на поверхности кристалла:

где αm — число молей (атомов) вещества, связанного с 1 г твердой фазы; ω —площадь, приходящаяся на один атом дан­ного вещества на поверхности кристалла (значение ее изве­стно для многих веществ); N — число Авогадро.

Количество радиоактивного иона, поглощенного веществом при его погружении в раствор, определяется по уменьшению активности фильтрата раствора вследствие поглощения меченого атома твердой фазой.

Особое место по точности занимает адсорбционный метод вследствие того, что поверхность пористой среды промеряется такими малыми объектами, как молекулы адсорбируемого ве­щества, выстилая ими

Пов. пористой среды. По коли­честву адсорбированного вещества (т. е. по числу его молекул) и площади, приходящейся на один атом данного вещества, вы­числяется удельная поверхность пористой среды.

При адсорбционных методах исследования удельной поверх­ности пористых сред необходимы сложная аппаратура, высо­коквалифицированные исполнители. Поэтому в лаб. физики нефтяного пласта эта поверхность пород обычно оце­нивается фильтрационными методами.

По результатам измерений Ф. И. Котяхова удельная пов. кернов изменяется от 38 000 до 113 000 м2/м3.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 56; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!