что такое проницаемость и пористость
Проницаемость горных пород пласта
При относительно небольших перепадах давления в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор оказываются практически непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и т.д.).
Хотя при сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы.
Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, глины с массивной пакетной упаковкой, алевролиты.
Плохо проницаемыми породами являются: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой, глинистые сланцы, песчаники с глинистой цементацией, мергели.
Различают также абсолютную, фазовую и относительную проницаемости.
Она зависит от размера и структуры поровых каналов, но не зависит от насыщающего флюида, т.е. характеризует физические свойства породы.
Обычно абсолютную проницаемость определяют при фильтрации азота через породу.
Для оценки проницаемости горных пород применяется открытый в 1856 г линейный закон фильтрации Дарси, который установил зависимость скорости фильтрации жидкости от градиента давления.
Абсолютную проницаемость определяют на основании закона Дарси по уравнению:
Проницаемость определяется как:
Существует несколько типов каналов:
Проницаемостью в 1 м 2 соответствует проницаемости горной породы при фильтрации через образец площадью 1 м2 длиной 1 м и при перепаде давления 1 Па, при которой расход жидкости вязкостью 1 Па*с составляет 1 м3.
Размерность параметров уравнения Дарси в разных системах единиц
Что такое проницаемость и пористость
1.Понятие о коллекторах. Пористость и проницаемость пород.
2. Понятие о конструкции скважины.
3. Талевый блок. Устройство и назначение.
Талевые блоки всех типоразмеров отличаются друг от друга только числом канатных шкивов, насаженных на роликоподшипниках на ось, неподвижно установленную в двух щеках и закреплённую гайкой. канатные шкивы отделены друг от друга распорными кольцами, подшипники смазываются индивидуально через продольные и радиальные отверстия в оси. К нижней части щёк подвешена серьга для соединения с крюком или штропами. Конструкция талевых блоков расчитана на использовании их в крюкоблоках, применяемых на подъёмных установках. Серьга талевого блока снимается и щёки соединяются непосредственно с подвеской крюка.
4. Фильтрующие противогазы. Назначение, устройство.
По принципу действия средства защиты органов дыхания делятся на фильтрующие ( Ф ) и изолирующие ( И ), а по применению – на индивидуальные и аварийные.
Фильтрующая коробка служит для очистки воздуха, вдыхаемого человеком от вредных примесей. В зависимости от состава вредных примесей коробка может содержать в себе один или несколько специальных поглотителей или поглотитель и аэрозольный фильтр от пыли дыма и тумана (белая вертикальная полоса на коробке любого цвета)
Фильтрующий противогаз состоит из шлем – маски, стекол очков, фильтрующей коробки гофрированной трубки (последняя не обязательна )
Фильтрующую коробку проверяют на:
1. Наличие механических повреждений (вмятин, трещин )
2. Срок годности коробки (для КД серого цвета от сероводорода )
3. Наличие шума при встряхивании.
Шлем – маску растягивают на наличие трещин, порывов, проколов.
Надеть противогаз в сборе, закрыть входное отверстие на фильтрующей коробке, попробовать дышать, если дышать невозможно, противогаз герметичный.
При появлении при дыхании в загадочной среде в противогазе даже незначительного газа (запаха ) вредного вещества отбраковывается.
Срок защитного действия коробки КД – 35 минут.
5.Правила проведения искусственного дыхания.
1) «Рот в рот» наиболее эффективен
Правила проведения искуственного дыхания «рот в нос»
Делают тогда, когда невозможно разжать челюсти ( плотно стиснуты ) или челюсти сломаны. Уложить горизонтально, под предплечье – валик так, чтобы голова свободно откинулась назад, положить салфетку на нос, прикрыть рот рукой, обхватить нос губами и делать вдувание. Эффективность контролировать по поднятию грудной клетки.
Правила проведения искусственного дыхания «рот в рот»:
Уложить человека горизонтально, приподняв ноги; под предплечье положить валик так, чтобы голова свободно откинулась назад, открыть рот, вынуть язык, очистить рот от рвотных масс и т. д., положить платок или салфетку на рот, закрыть нос рукой и плотно обхватить губами рот сделать вдох. Контролировать эффективность по поднятию грудной клетки. Надавливания (точки) производят на окончание грудины (средина) на 2 пальца выше окончания ладонями рук. Чередуют «вдохи» и « точки» так:
1) Если оказывают помощь группа спасателей, то на 1 – 2 вдоха делают 5 – 6 толчков.
2) Если спасатель один, то на 2 – 3 вдоха – 15 толчков.
Пористость и проницаемость ГП
Состояние воды ГП.
Жидкая компонента горной породы
Жидкая компонента ГП.
Жидкая фаза в горной породе представлена как полярной, так и неполярной жидкостями. В естественных условиях залегания горные породы обводнены поровыми, пластовыми, карстовыми и пр. водами, минерализованными различными солями и в различной концентрации. В качестве неполярной жидкости выступает нефть, газоконденсат.
Пористость характеризуется двумя показателями:
* общая пористость
Vтвч— объём, занимаемый твердыми частицами в горной породе;
* коэффициент пористости
Величина общей пористости n и коэффициент пористости e связаны между собой соотношением
Коэффициент пористости e связывает между собой объемную массу горной породы и ее плотность:
Различают пористостьактивную и пассивную.
Под активной пористостью понимают такую, через поры которой жидкость способна проникать в глубь тела (открытая пористость).
На разрушение горной породы влияние оказывает и активная, и пассивная пористость, причем в процессе механического нагружения доля активной и пассивной пористости в величине общей пористости породы постоянно изменяется. Влияние пористости на разрушение горных пород в значительной степени определяется наличием или отсутствием жидкой фазы в породе.
Под проницаемостью понимают свойство горных пород пропускать сквозь себя жидкость, газы при наличии перепада давления. Когда исследуется способность воды проходить через горную породу, то говорят о водопроницаемости.
Величина пористости горных пород в значительной степени определяет их водопроницаемость. Наиболее важными факторами, влияющими на водопроницаемость, является геометрия поровых каналов (размер пор и их извилистость), величина раскрытия трещин, свойства водных растворов (вязкость, поверхностное натяжение, плотность при изменении концентрации ионов), дисперсность и минеральный состав горных пород, гидрофильность или гидрофобность поверхностей поровых каналов и трещин.
Необходимо хорошо понимать, что увеличение пористости горных пород не всегда приводит к росту их водопроницаемости. Например, пористость глинистых горных пород доходит до нескольких десятков процентов, но это не обеспечивает роста их водопроницаемости. Причину этого мы уже знаем: образование двойного электрического слоя и связывание глинистыми минералами молекул воды в поровых каналах малого диаметра.
ПРОНИЦАЕМОСТЬ
ПОРИСТОСТЬ
Различают общую, открытую, эффективную и закрытую пористость.
Общаяпористость – это объём всех пор в породе. Коэффициент общей пористости представляет собой отношение объёма всех пор к общему объёму породы:
Открытаяпористость – это объём сообщающихся между собой пор, каверн, трещин. Коэффициент открытой пористости равен отношению объёма открытых пор к объёму образца породы:
Коэффициент открытой пористости отражает способность породы заполняться флюидом через сообщающиеся поры. Экспериментально он определяется насыщением керосином образца горной породы и находится по соотношению объема вошедшего в сухой образец керосина и объема образца. Считается, что керосин заполняет только сообщающиеся поры.
Эффективнаяпористость – это объём тех пор и соединяющих их каналов, по которым возможно перемещение флюидов и извлечение их при разработке. Коэффициент эффективной пористости равен отношению объёма пор, через которые возможно движение нефти, воды и газа при определённых температурах и градиентах давления к объёму образца породы:
Коэффициент эффективной пористости экспериментально находится путем заполнения образца искусственно приготовленной смесью нефтяного флюида, моделирующей его свойства.
Под закрытойпористостью подразумевается объём изолированных пор, не имеющих связи с другими пустотами.
Пористость измеряется в процентах. Величина коэффициента пористости горных пород может достигать до 40%.
По размерам все пустоты или поры делятся на:
1. Сверхкапиллярные (крупнее 0,5мм). Движение флюидов подчинено законам гидравлики (нефть и газ перемещаются под действием гравитационных сил).
2. Капиллярные(размеры 0,5 – 0,0002 мм). Движение жидкости затруднено вследствие сил молекулярного сцепления.
3. Субкапиллярные (размеры менее 0,0002 мм). Фильтрация воды по таким порам невозможна. Возможен процесс диффузии –это самопроизвольное перемещение веществ на молекулярном уровне по направлению уменьшения концентрации. Субкапиллярные поры характерны для глинистых пород.
Проницаемость– способность горных пород пропускать через себя жидкость или газы при наличии перепада давления. Очень часто породы, обладая довольно большой пористостью (например, глины, пористость которых достигает до 40 %), практически не проницаемы. Вследствие чего они не могут отдавать содержащиеся в их порах нефть и газ. Поэтому для оценки практической значимости коллекторов необходимо иметь сведения и о пористости, и о проницаемости.
Различают следующие виды проницаемости: абсолютная, эффективная (фазовой) и относительная.
1. Абсолютнаяпроницаемость – это проницаемость, измеренная при прохождении через породу какого–либо флюида в условиях полного насыщения пор породы этим флюидом.
2. Эффективная (фазовая)проницаемость – это проницаемость, определённая по какому–либо флюиду в присутствии в породе другого флюида.
3. Относительнаяпроницаемость определяется отношением эффективной проницаемости к абсолютной. Выражается безразмерной величиной меньше 1.
Проницаемость является одним из важнейших факторов миграции нефтегазовых флюидов. Она подчиняется закону Дарси, согласно которому скорость линейной фильтрации и расход жидкости, прошедшего через пористую среду площадью при струйном ламинарном потоке, прямо пропорциональны перепаду давлений и обратно пропорциональны его динамической вязкости:
V= Q / F =kпр∆P / μ L, где
V – скорость линейной фильтрации флюида (м/c);
Q – расход жидкости (м 3 /c);
F – площадь поперечного сечения (м 2 );
kпр – коэффициент проницаемости (м 2 );
∆P – перепад давления (Па);
μ – динамическая вязкость (Па*с);
L – длина образца (м).
Коэффициент проницаемости пропорционален расходу жидкости, его вязкости и длине образца и обратно пропорционален ее площади и перепаду давлений:
До введения системы СИ в системе СГС в качестве единицы измерения проницаемости использовалась величина Дарси (Д). В настоящее время за единицу проницаемости принимается 1 мкм 2 – это такая проницаемость, при которой через поперечное сечение в 1 см 2 при перепаде давления в 0,1 МПа за 1 с проходит 1 см 3 жидкости вязкостью в 0, 001 Па с:
По величине коэффициента проницаемости породы-коллектораделятся на 5 классов:
I – очень хорошо проницаемые более 1 мкм 2 ;
Практическое значение с точки зрения нефтенакопления и нефтеотдачи имеют коллекторы первых трёх классов, а для газов также и четвёртый класс.
Проницаемость пород – коллекторов зависит от:плотности укладки и взаимного расположения зерен (рис.5); степени отсортированности, цементации и трещиноватости; взаимосообщаемости пор, каверн и трещин.
Рис. 5. Схема укладки сферических зёрен одного размера
при ромбоэдрической (а) и кубической (б) упаковках.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРРИГЕННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ
Вопрос классификации коллекторов имеет большое практическое значение при разведке месторождений. Поскольку факторов, определяющих коллекторские свойства, слишком много, создать удовлетворительную классификацию очень трудно. Почти все существующие классификации достаточно формальны. Группы и классы коллекторов выделяются в них в основном по величинам пористости и проницаемости. Но для оценки качества коллекторов пород совершенно необходимой является и литологическая характеристика.
В общем виде породы-коллекторы подразделяются на промышленные нефтеносные, из которых возможно получение достаточных по величине притоков, и непромышленные, из которых получение таких притоков на данном этапе невозможно. Для газа в связи с его подвижностью категория промышленных коллекторов расширяется.
Основная масса терригенных коллекторов характеризуется межзерновым (поровым) пространством – это межзерновые или гранулярные коллекторы. Однако среди терригенных пород встречаются и коллекторы со смешанным характером пустотного пространства. Выделяются трещинно-поровые и даже кавернозно-поровые разности.
В настоящее время наиболее широко применяется классификация А.А. Ханина. Анализ большого фактического материала позволил А.А. Ханину установить зависимость между величинами полезной емкости и проницаемости для отдельных групп коллекторов, выделяемых по гранулометрическому составу (среднезернистые, мелкозернистые песчаники, алевролиты с преобладаниемкрупно- и мелкоалевритовой фракции).
На основе анализа построения кривых было выделено шесть классов коллекторов (I, II, III, IV, V, VI) с проницаемостью соответственно свыше 1000 мД, 1000-500, 500-100, 100-10, 10-1 мД и менее.
Каждому типу песчано-алевритовых пород в пределах того или иного класса соответствует своя величина эффективной пористости. Породы, относящиеся к VI классу с проницаемостью менее 1 мД, в естественных условиях обычно содержат 90% и более остаточной воды и не являются коллекторами промышленного значения. С учетом гранулометрического состава пород классификация терригенных коллекторов, по А.А. Ханину, представлена в табл. 1. В рамках одной классификации трудно учесть все свойства. Можно идти по пути создания особых классификаций для отдельных типов пород.
Классификация терригенных коллекторов (по А.А. Ханину)
ные и биохемогенные с низкими первичными коллекторскимк свойствами. Вторичное минералообразование, перекристаллизация, доломитизация, раздоломичивание, особенно сопровождающиеся выщелачиванием и выносом материала, улучшают их свойства. В VI и VII классах выделены породы таких хемогенных и биохемогенных разностей, петрофизические характеристик которых никогда не достигают высоких значений. Но здесь в большей степени, чем в породах высших классов, проявляется другой фактор — трещиноватость.