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 (δ>об>), минералогическую плотность (δ>мин>), открытую пористость (k>по>) 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 V>обр>. 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 m> встроенных электронных весов, где m>– масса насыщенного водой образца;

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

- расчет массы m> удаленной из анализируемого образца влаги: m> = m> -m>и объема пор V>пор>

V>пор> = V> = ( m> -m>) / δ> ,

т.к. при 20 ˚C δ> = 1 г/см3, |V>пор>| = | m>|;

- расчет объема скелета образца

V>тв.ф>. = V>обр> . – V>пор>;

- расчет открытой пористости k>п.о>.

k>п.о. >= V>пор> / V>обр> = ( m> - m>) / V>обр> · δ> ;

при 20˚C k>п.о>. = ( m>-m>) / V>обр> ;

- расчет объемной плотности δ>об> породы

δ>об> = m> / V>обр>;

- расчет минералогической плотности δ>мин> породы

δ>мин>= m>c> / V>тв.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 m>н)> из пор образца в течение времени t, рассчитываемая как W = m>/ 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

k>пр>= 3,085е–27,72k ( r = 0,88) ,

где k – условный коэффициент (k = t/m>k> 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 k>пр>= 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.