Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 7

Распределение пор по размерам исследуется методом вдавливания ртути в пористый образец. Давление в камере, куда помещены породы, постепенно повышают, одновременно регистрируя объем вдавленной ртути. Ртуть вдавливается, преодолевая капиллярное сопротивление менисков ртути, которое зависит от размера пор. Применяется и метод центробежного удаления жидкости из породы. Породу помещают в центрифугу и изучают зависимость вытекающего объема жидкости из породы при соответствующей скорости вращения, которая обуславливает центробежную силу, создающую капиллярное давление. Устанавливается зависимость «капиллярное давление - водонасыщенность пор жидкостью». Эта зависимость используется для оценки остаточной водонасыщенности пород и изучения переходной зоны «нефть-вода», «вода-газ» (рисунок 1.6 ).

1.5  УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД

Удельная поверхность горных пород является суммой поверхности частиц или поровых каналов в единице объема породы. Это одна из важнейших характеристик породы. Величина удельной поверхности пород пропорциональна степени дисперсности частиц породы. Чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость пород, тем больше её удельная поверхность и меньше нефте-и газоотдача. От параметра удельной поверхности пород зависит проницаемость, адсорбционные свойства, содержание остаточной воды, молекулярно- поверхностные явления. И чем больше удельная поверхность, тем больше негативное влияние на фильтрацию нефти и воды оказывают указанные выше факторы.

Очень важно знать величину удельной поверхности в связи с большим влиянием молекулярно-поверхностных сил на процессы фильтрации нефти. Установлено, что кроме объемных свойств жидкостей и газов (например, плотности, вязкости) на законы фильтрации влияют еще и молекулярные явления, происходящие на контактах жидкости и породы. Эти молекулярно-поверхностные явления могут существенно изменять характер фильтрации. Обычные объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обуславливаются молекулами, распространенными внутри жидкой фазы. Поэтому в крупнозернистой породе с относительно небольшой удельной поверхностью молекулы, находящиеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, так как их число весьма мало по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости. Если же пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления в малопроницаемой породе могут оказать более значительное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в хорошо проницаемой крупнозернистой породе.

Таким образом, удельная поверхность представляет одну из важнейших характеристик горной породы. Величина удельной поверхности коллекторов может варьировать от сотен до тысяч см²/см³.

Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту понятия удельной поверхности, точное определение её величины –  сложная задача. Дело в том, что поры в пористой среде представлены каналами от десятков и сотен микрон (по диаметру) до величин, сравнимых с размерами молекул.

При шарообразной форме частиц породы поверхность  1 м³ породы составит:

S = 6 (1 – m) / d,

где  S – удельная поверхность, м²/м³; m – пористость в долях единицы, d – диаметр частиц, м; 6 – значение коэффициента извилистости

Для песков удельная поверхность вычисляется суммированием ее величин по каждой фракции гранулометрического состава пород:

S =[ 6 (1 – m) / Р ] SР_I / d_I ,

где  Р – масса породы в кг;  Р_i – масса данной фракции в кг;  d_i – средние диаметры фракций в м, определяемые по формуле:

1/d_i = ½ (1/d_iⁿ + 1/d_iⁿ),

где  d_iⁿ и  d_iⁿ – стандартные ближайшие размеры отверстий сит.

По экспериментальным данным при определении удельной поверхности по механическому составу следует внести поправочный коэффициент, (величина которого a=1,2¸1,4) учитывающий повышение удельной поверхности вследствие не шаровидности формы зерен. Меньшие значения коэффициента относятся к окатанным зернам, большие – к угловатым.