Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Ноября 2011 в 14:44, контрольная работа
Горные породы, руды, каменные угли и минералы, слагающие земную кору, не являются сплошными телами. Все они обладают емкостным пространством, то есть содержат полости (поры), которые в условиях естественного залегания заполнены пластовой водой, газами, нефтью или смесью этих флюидов.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РК
Карагандинский
государственный технический
Кафедра
геологии и геофизики
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: Петрофизика
Тема: Пористость и влагоемкость
различных типов пород
Выполнил: ст-нт гр.ГПР-09зВВ Язев И.Р.
Караганда-2010
Пористость
Виды пористости
Горные породы, руды, каменные угли и минералы, слагающие земную кору, не являются сплошными телами. Все они обладают емкостным пространством, то есть содержат полости (поры), которые в условиях естественного залегания заполнены пластовой водой, газами, нефтью или смесью этих флюидов.
По происхождению полости делятся на первичные, которые сформировались в момент образования горной породы, и вторичные, возникшие уже после образования породы, в процессе ее литогенеза.
Первичными
являются различного вида поры между
обломками (зернами), осадочной породы,
достаточно равномерно рассеянные в
массиве терригенных и
Классические примеры пород с первичными порами — это осадочные терригенные породы: пески, песчаники, глины (рис. 1, а, б, в). Примеры пород с вторичными полостями — трещинные и трещинно-кавернозные известняки и доломиты (рис. 1, г, д, е).
Рис. 1. Примеры первичной (а, б, в) и вторичной (г, а, е) пористости в обломочных, глинистых и карбонатных породах:
а — хорошо отсортированный высокопористый песчаник; б — плохо отсортированный песчаник с пониженной пористостью; в — глины; г — трещиноватая карбонатная; е — трещинно-кавернозная карбонатная порода.
Следует отметить, что в некоторых случаях при глубоком катагенезе в терригенных породах могут образовываться вторичные полости (каверны и трещины), а в известняках, доломитах и мергелях — сохраняться первичные поры.
Количественно
объем всех видов пор (емкостей) в
горных породах принято оценивать
коэффициентом пористости:
Kп=Vn/V
где Vn—объем полостей, заключенных в породе; V—объем породы.
Пористость
— фундаментальное свойство породы,
от которого зависит большинство ее физических
свойств. Однако при этом вид (конфигурация)
полостей также имеет важное значение
при изучении физических свойств. В общем
случае коэффициент общей пористости
kп=(Vп.мз+Vт+Vкав)/V=kп.мз+kт+
где Vп.мз, Vт, Vкав — объемы пор (межзерновых), трещин и каверн соответственно; Кп.мз, Кт, Ккав — коэффициенты межзерновой пористости, трещиноватости и кавернозности соответственно.
По форме первичные полости — поры могут быть ромбоэдральными у хорошо отсортированных рыхлых и окатанных песчаников, тетраэдрическими у тех же сильно уплотненных пород, щелевидными у глин, слюд и других минералов с кристаллической решеткой пластинчатой структуры, в виде канальцев расширяющейся или сужающейся формы у плохо отсортированных обломочных образований, пузырчатыми в ненарушенных магматических породах; вторичные полости — трещиновидными у скальных метаморфических и магматических пород, каверновидными у карбонатных разностей и гипсов, каналовидными у лессов, ячеистыми у известковистых и кремнистых туфов, соответствующими форме выщелоченным кристаллам минералов в плотных магматических, метаморфических и осадочных породах. По размерам поры и каверны можно характеризовать эффективным диаметром2, а трещины — средней шириной (раскрытием).
В основу классификации пор по размерам положено взаимодействие твердой поверхности с насыщающей поры пластовой водой.
В наиболее крупных, сверхкапиллярных, порах, имеющих диаметр dэф>10-4м, доля воды, связанной капиллярными силами и силами адсорбции с твердой фазой, сравнительно невелика. Поэтому пластовая вода в этих порах может двигаться в основном под действием силы тяжести в соответствии с законами трубной гидромеханики.
В капиллярных порах dэф=10-7÷10-4 м радиус менисков, образовавшихся на границе двух фаз в результате поверхностного натяжения, таков, что они препятствуют движению воды под действием силы тяжести, т.е. вода в этих порах удерживается капиллярными силами.
В субкапиллярных порах dэф=2*10-9÷1*10-7 м велика доля воды, на которую действуют адсорбционные силы со стороны твердой поверхности. Поры в этом случае заполнены рыхло- и прочносвязанной водой, которая практически не способна к перемещению в поле силы тяжести или под влиянием сил поверхностного натяжения.
В микропорах dэф<2*10-9м, диаметр которых соизмерим с толщиной слоя прочносвязанной воды, пластовая вода при температурах менее 70°С практически неподвижна.
Сверхкапиллярные поры характерны для слабосцементированных галечников, гравия, крупно- и среднезернистых песков, обломочных разностей карбонатных пород; в зонах выщелачивания карбонатных пород они могут достигать весьма больших размеров (каверны, карсты).
Капиллярные поры типичны для сцементированных песчаников, обломочных и кристаллических известняков, доломитов. Сверхкапиллярные и капиллярные поры составляют основную емкость гранулярных коллекторов.
Субкапиллярные поры свойственны глинам, мелкокристаллическим и мелоподобным известнякам, доломитам, трепелам, пепловым туфам и другим тонкозернистым породам. В отсутствие трещиноватости все эти породы не являются коллекторами. Микропоры установлены у некоторых природных цеолитов.
Трещиноватость наиболее характерна для плотных, низкопористых горных пород. Происхождение трещин чаще всего тектоническое, хотя в природе можно встретить трещины диагенеза (доломитизация карбонатов), трещины уплотнения и трещины автогидроразрыва в зонах образования аномально высоких пластовых давлений.
Наиболее хорошо изучена субгоризонтальная трещиноватость пород, ориентированная преимущественно по напластованию. Раскрытие (ширина) этих трещин b редко превышает 10-4м в связи с превышением вертикальных напряжений в консолидированных горных массивах над горизонтальными. Это обстоятельство способствует смыканию горизонтальных трещин. Однако в последнее время высказываются мнения о значительном влиянии субвертикальной трещиноватости в земной коре на течение многих геологических процессов. По некоторым данным раскрытие вертикальных и субвертикальных трещин может быть весьма значительным. Этот вид трещиноватости в горных породах труднее поддается изучению существующими геофизическими методами исследования скважин.
По характеру взаимной связи между порами и движению флюидов в породе различают общую, открытую, эффективную и динамическую пористости.
Коэффициентом
общей пористости
kп называется объем всех полостей,
как сообщающихся между собой (или открытых),
так и не сообщающихся (закрытых). Количественно
общую пористость рассчитывают по соотношению
плотностей сухой породы и минеральных
зерен:
kп=(V-Vтв)/V=1-σп.с/σт.в
где V — объем сухой породы; Vтв — объем твердой фазы в породе; σп.с,σт.в —плотности сухой ненарушенной породы и твердой фазы (минералогическая плотность породы) соответственно.
Уравнение используется при лабораторном способе определения коэффициента общей пористости образцов (способ Мельчера). С этой целью взвешиванием находят плотность сухого парафинированного образца σп.с с и плотность минералов (твердой фазы) σт.в того же раздробленного образца путем взвешивания в пикнометре. Способ Мельчера чаще всего применяется для изучения пористости образцов пород с межзерновым типом пор. Трещины н каверны обычно недостаточно полно представлены в керне.
Коэффициентом открытой пористости кпо оценивается объем пор, сообщающихся между собой в породе и с окружающей средой. Открытую пористость определяют путем взвешивания сухих и насыщенных керосином образцов пород с последующим нахождением объема парафинированных образцов путем их взвешивания в керосине (метод Преображенского):
Kп.о=Vп.о/V
где Vп.о — объем пор, заполненных керосином.
Для низкоглинистых высокопористых и рыхлых пород общая и открытая пористости отличаются незначительно. Для пород с большим содержанием субкапиллярных пор (например, глины) различие может быть весьма существенным.
Коэффициент
эффективной пористости kп.эф
(понятие введено Л. С. Лейбензоном) характеризует
полезную емкость породы для углеводородов
(нефти или газа) и представляет собой
объем открытых пор за исключением объема,
заполненного физически связанной и капиллярно-удержанной
пластовой водой:
Kп.фэ=(Vп.о-Vв.св)/V=kп.о(1-kв
где kв.св — коэффициент водонасыщения, определяющий содержание связанной воды в единице объема пор; Vв.св — объем связанной воды.
Однако не весь объем нефти или газа, заполняющих полезную емкость горных пород, можно привести в движение при разработке месторождений. Определенная часть их, находящаяся в мелких и тупиковых порах, при реализуемых градиентах давления вытесняющей жидкости остается в порах без движения.
Коэффициент
динамической пористости kп.д
показывает, в какой части объема породы
при заданном градиенте давления может
наблюдаться движение жидкости или газа.
Этот объем определяют на содержащем остаточную
воду и насыщенном керосином образце как
разницу между объемом эффективных пор
(Vп.о – Vв.св) и объемом пор
Vн.о, в которых остался керосин после
его вытеснения из породы другим флюидом
(обычно воздухом или азотом):
kп.д=(Vп.о-Vв.св-Vн.о)/V=(Vп.
Некоторая неопределенность определяемых в лаборатории значений kп.д и kп.эфф заключается в том, что эти величины зависит не только от свойств породы, но и от приложенного градиента давления и времени вытеснения керосина другим флюидом. Так, при длительном приложении высоких градиентов давления вытеснения kпд —> kпэф. Однако при низких градиентах давления вытеснения, как правило, kпд < kпэф.
Ценность
информации о движении флюидов, которую
содержат коэффициенты эффективной и
динамической пористости, определяет
их важное практическое значение, как
это показал опыт оптимизации разработки
Ромашкинского месторождения на поздней
стадии эксплуатации. Поэтому в геофизике
активно развиваются радиоиндикаторные
методы прямого определения кп.д
коллекторов в условиях естественного
залегания.
Структура емкостного пространства
Емкостное
пространство горной породы, образованное
сообщающимися между собой порами, трещинами
и кавернами, является весьма сложным
по своему строению и состоит из сочетания
емкостей разных форм и размеров. Одни
поры хорошо проводят флюиды, другие —
заполнены адсорбированной и капиллярно-удержанной
водой.
Информация о работе Пористость и влагоемкость различных типов пород