Стандартные исследования образцов горных пород

образцов 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).

в 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.

[д.ед; %]
М – масса, [кг; г]
 - плотность, [кг/м3; г/см3]
g

– ускорение свободного падения  9,8 м/с2

коэффициент 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.

длине образца объёмный расход газа непостоянный.
Закон Бойля-Мариотта
Qатм — расход

газа при атмосферном давлении ратм.

Определение абсолютной проницаемости образцов горных пород по газу

горных пород по газу
Проницаемость по воздуху

жидкости.
Причина - 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

Дарси
При 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

газа)
Определение 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

по жидкости (BPS-805)

от абсолютной проницаемости по газу (гелию)

NaCL (Cмин). Восточно-Сургутского месторождение

электролита
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.

этапе (kв2) от водопроницаемости на 1-ом этапе (kв1) для образцов

Восточно- Сургутского месторождения пласт ЮС2

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

пород 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.