Экспресс-оценка фильтрационно-емкостных свойств образцов горных пород

Экспресс-оценка фильтрационно-емкостных свойств образцов горных пород

С.Н. Сидорович, Л.М. Шишлова, Муравьев П.П. (ОАО НПФ «Геофизика»)

В данной работе описывается экспрессный метод определения фильтрационно-емкостных свойств горных пород с использованием серийного анализатора влажности [1]. Метод позволяет оперативно определять объемную плотность (δоб), минералогическую плотность (δмин), открытую пористость (kпо) и оценить проницаемость горной породы. 

Методика включает следующие операции:

- насыщение образца горной породы (керн, шлам) дистиллированной водой, при ГТИ можно использовать свежеотобранные и отмытые образцы, не подвергая их насыщению;

- с поверхности насыщенных (отмытых) образцов с помощью фильтровальной бумаги удаляется лишняя влага, образец помещается в мерную емкость (цена деления шкалы 0,5 мл), частично наполненную дистиллированной водой;

- по разнице отсчетов определяется объем образца Vобр. Его можно определить и методом гидростатического взвешивания с помощью анализатора влажности;

- извлечение образца из мерной емкости, удаление лишней влаги с его поверхности, укладывание на тарелочку анализатора влажности;

- снятие показаний mн встроенных электронных весов, где mн– масса насыщенного водой образца;

- включение нагрева встроенного инфракрасного излучателя (t = 105 ˚C) и высушивание образца до постоянного веса; определение массы mс сухого образца (контрольные образцы просушиваются в термошкафу);

- расчет массы mв удаленной из анализируемого образца влаги: mв = mн -mс и объема пор Vпор

Vпор = Vв = ( mн -mс) / δв ,

т.к. при 20 ˚C δв = 1 г/см3, |Vпор| = | mв|;

- расчет объема скелета образца

Vтв.ф. = Vобр . – Vпор;

- расчет открытой пористости kп.о.

kп.о. = Vпор / Vобр = ( mн - mс ) / Vобр · δв ;

при 20˚C kп.о. = ( mн -mс) / Vобр ;

- расчет объемной плотности δоб породы

δоб = mн / Vобр;

- расчет минералогической плотности δмин породы

δмин= mc / Vтв.ф.

При подключении анализатора влажности к персональному компьютеру через порт RS 232 возможно контролировать процесс удаления влаги из пор образца горной породы до установления постоянного веса и по характеру кривой потери влаги качественно оценить проницаемость образца. Проведенные экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что скорость удаления влаги (массы mн) из пор образца в течение времени t, рассчитываемая как W = mв / t , определяется, прежде всего, проницаемостью породы. Например, при одной и той же пористости и одинаковой гидрофильности или гидрофобности максимальные значения W наблюдаются для образцов керна большей проницаемости.

На коллекции образцов с проницаемостью от 10 мД и более получено уравнение регрессии

kпр= 3,085е–27,72k ( r = 0,88) ,

где k – условный коэффициент (k = t/mнk п ), оценивающий время удаления влаги, приходящееся на единицу объема пустотного пространства. Авторами предлагается использование этого уравнения для предварительной оценки проницаемости проницаемых [2, 3] образцов горных пород с межзерновой пористостью. Наблюдается зависимость kпр= f (k) и для образцов с проницаемостью 1-10 мД.

Отработка методики проводилась на коллекции образцов из продуктивных терригенных отложений бобриковского и кыновско-пашийского возраста и из карбонатных отложений турнейско-фаменского возраста разведочных площадей Башкирии.

Список литературы

1. Сидорович С.Н., Муравьев П.П., Шишлова Л.М. Термогравиметрический метод изучения емкостно-плотностных характеристик горных пород // Тезисы докладов четвертого конгресса нефтегазопромышленников России. Уфа. 2003.

2. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. // Петрофизика. М.: Недра. 1991.

3. Кобранова В.Н. Физические свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат.1962.