Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 5

 где P₁ - масса сухого образца в воздухе, P₂ - масса образца с заполненными керосином порами, P₃ - масса насыщенного керосином образца в керосине.

 Объем образца породы находится по объему вытесненной жидкости, если предварительно насытить образец этой же жидкостью. Иногда применяют парафирование образца или рассчитывают его объем при правильной геометрической форме.

Для определения пористого пространства породы применяются и другие разнообразные методы.

Пористая среда содержит поры различного размера. Важно определить изменение объема пор, приходящееся на единицу изменения их радиуса (рисунок 1.2).

F(r) = dV / dr.

1.3  ПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

Проницаемость характеризует способность пласта пропускать воду, нефть и газ. Абсолютно непроницаемых пород нет. Но из-за малых размеров пор, вязкости воды, нефти и газа, адсорбционных свойств породы и других условий породы могут быть слабо проницаемы или непроницаемы. Проницаемость зависит от структурно-текстурных особенностей пласта. Вдоль напластования проницаемость может быть в 3-10 раз выше, чем поперек напластования.

Различают проницаемость абсолютную, эффективную (фазовую) и относительную.

Абсолютная проницаемость характеризует проницаемость породы для одной фазы, химически инертной к породе. Абсолютная проницаемость определяется пропусканием через породу газа (азота, гелия) или воздуха при известном давлении фильтрата на входе и выходе. Проницаемость одной и той же породы может быть различной для воды, нефти, газа, соответственно для разного фазового состава.

Фазовой (эффективной) проницаемостью называется способность породы пропускать один флюид в присутствии другого. Эффективные проницаемости характеризуются коэффициентами для газа К_пр.г., воды К_пр.в., нефти К_пр.н. Их значения зависят от объемного соотношения компонентов газа, нефти, воды в фильтрующихся смесях.

Исследования показали:

1)  При водонасыщенности до 20 – 50 % , К_пр.в для жидкости близок к нулю; вода удерживается и не участвует в фильтрации, а относительная проницаемость для газа будет 0,9 – 0,98. Из скважины можно добывать чистый газ;

2)  При водонасыщенности больше 75 – 90 %,   К _пр.г. близко к нулю

3)  В зависимости от степени водонасыщенности возможен двух и однофазный поток;

4)  Фильтрация нефти, как однофазной жидкости, возможна только при водонасыщенности меньше 10 %;

5)  Значение К_пр.в. в основном определяется К_в. и практически не зависит от соотношения в породе-коллекторе нефти и газа;

6)  При газонасыщенности песчаных пород до 10%, а известняков до 30%  газ остается неподвижным, ухудшаются условия и для фильтрации нефти и воды. Выделяющийся в пласте газ при снижении давления оказывает отрицательное влияние на фильтрацию нефти.

Относительная проницаемость пористой среды определяется отношением ее эффективной проницаемости к абсолютной, для данной фазы.

Проницаемость горных пород определяют по закону Дарси. Скорость фильтрации nпропорциональна коэффициенту проницаемости породы К, градиенту давления Dp и обратно пропорциональна динамической вязкости жидкости  mи длине пористой среды  L :

n = К× 1/m×D p/ L = Q / F

Скорость фильтрации определяется также отношением объема расхода жидкости в единицу времени  Q к площади фильтрации F.

Единица проницаемости –  дарси (Д), ее тысячная доля – миллидарси (млД). Пористая среда обладает проницаемостью 1 дарси для однофазного флюида с вязкостью 1 сантипуаз, полностью насыщающего пористую среду при фильтрации через нее со скоростью 1 см/с (расход 1 см³/с) при площади поперечного сечения 1 см² и градиенте давления 1 атм. (1 Д = 10^-12 м² ).

В системе СИ за единицу проницаемости принимают 1м². При фильтрацию через образец площадью 1м², длиной 1м и перепаде давления 1Па расход жидкости вязкостью 1 Па*с составляет 1м³/с.