Подземная гидромеханика: Практическое пособие к лабораторным занятиям

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

им. П. О. Сухого

                                             Кафедра

«Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

А.В. Михневич

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

к лабораторным занятиям
по курсу «Подземная гидромеханика»
для студентов специальности Т.20.02.03

Гомель 1999

Лабораторная работа №1

Определение коэффициента пористости горной породы

Цель работы

Определить коэффициент пористости ряда образцов горных пород.

Общие сведения

Твердое тело (горная порода), заключающее в себе большое количество соединенных между собой, пор и трещин, называется пористой
средой. Весь совокупный объем взаимносообщающихся пор и трещин,
который может быть заполнен жидкостью или газом, называется поровым пространством пористого тела (горной породы).

Поровое пространство осадочных горных пород - сложная нерегулярная система сообщающихся межзеренных пустот, в которой трудно
выделить отдельные поровые каналы. В песчаных породах размеры пор
составляют 150 мкм. Карбонатные породы (известняки, доломиты)
характеризуются крайне неоднородной системой первичных пор, а также
наличием трещин, каналов, каверн.

Строение нефтяных и газовых пластов осложняется значительной
неоднородностью пород, слоистостью их строения, наличием тектонических нарушений.

Отношение совокупного объема пор к объему тела называется коэффициентом пористости или пористостью горной породы:

,        (1)

   где W_T - объем тела;

W_П - объем порового пространства (совокупный объем пор).
     Отношение эффективной площади пор к общей площади тела называется коэффициентом просветности или просветом:

 (2)

Приближенно:   n = m

Коэффициент пористости m не зависит от размеров частиц, слагающих пласт, т.е. не зависит от размеров пор, но зависит от формы частиц (зерен), особенностей образования пласта и степени его уплотнения.

Пористость нефтяных пластов колеблется в диапазоне 0,05 ÷ 0,40;

обычно m -0,10 ÷ 0,20.

Реальные пористые тела имеют поры разных размеров. Распределение пор по размерам имеет логарифмически нормальный закон.

Для структурной характеристики пористых сред в настоящее время
используются различные идеализированные модели пористой среды:

- модель идеального грунта (модель цилиндрических пор);

- модель фиктивного грунта (модель шаров);

- модель сплошного пористого слоя.

     В подземной гидромеханике основной является модель сплошного
пористого слоя. Эта модель базируется на понятии фиктивного фильтрационного потока, который протекает не только сквозь поры, но заполняет также пространство, занятое твердым скелетом породы.

Основной характеристикой фильтрационного движения в этой мо-
дели является скорость фильтрации w - фиктивная скорость, равная от-
ношению действительного расхода флюида через выделенную площадку   S к ее площади:

, (3)

ΔS - полная площадь, а не ее часть,
занятая порами ΔS_П

Действительная скорость движения флюида через площадку ΔS:

(4)

Так как  то фиктивная скорость фильтрации ω и действительная скорость движения флюида V связаны соотношением:

(V>W).(5)

Оборудование и приборы

1. Мерный цилиндр (стакан).

2. Мерная бюретка.

3. Пинцет, стеклянная пипетка.

Порядок выполнения работы

1. Наполнить мерный стакан водой до отметки (по низу мениска).
Заполнить также водой мерную бюретку до верхнего деления. Для повышения точности наполнения сосудов использовать стеклянную пипетку.

2. Образец высушенной горной породы осторожно, с помощью
пинцета, опустить в мерный стакан и дождаться, когда уровень воды в
стакане перестанет изменяться (20 -г 40 мин).

3. Затем с помощью пинцета осторожно вынуть образец породы из
мерного стакана, дать стечь каплям воды обратно в стакан и положить
его на стекло.

4. С помощью мерной бюретки по каплям дополнить уровень воды
в мерном стакане до прежней отметки (по низу мениска). Записать показания (уменьшение) объема воды в мерной бюретке. Это изменение объема воды в мерной бюретке равно объему воды, поглощенной моровым
пространством образца породы, т.е. Равно эффективному объему перового пространства исследуемой горной породы.

5. Затем снова осторожно положить образец горной породы (насыщенной водой) в мерный стакан и довести уровень воды в нем до отметки. Дополнить также водой мерную бюретку до верхнего деления.

6. С помощью пинцета осторожно вынуть из мерного стакана образец горной породы и с помощью мерной бюретки по каплям дополнить
уровень воды в стакане до прежней отметки. Записать показания
(уменьшение) объема воды в мерной бюретке. Это изменение объема
воды в мерной бюретке равно полному объему образца исследуемой
горной породы.

7. Рассчитать коэффициент пористости образца горной породы.
Работа считается выполненной, если пористость образца определена с
определенной точностью, заданной преподавателем. Если погрешность
определения превышает заданный уровень, то измерения повторяются с
новым образцом горной породы.