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/mнkп ), 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.