Экспресс-оценка фильтрационно-емкостных свойств образцов горных пород

С.Н. Сидорович, Л.М. Шишлова, Муравьев П.П. (ОАО НПФ «Геофизика»)

В данной работе описывается экспрессный метод определения фильтрационно-емкостных свойств горных пород с использованием серийного анализатора влажности [1]. Метод позволяет оперативно определять объемную плотность (δ_об), минералогическую плотность (δ_мин), открытую пористость (k_по) и оценить проницаемость горной породы.

Методика включает следующие операции:

- насыщение образца горной породы (керн, шлам) дистиллированной водой, при ГТИ можно использовать свежеотобранные и отмытые образцы, не подвергая их насыщению;

- с поверхности насыщенных (отмытых) образцов с помощью фильтровальной бумаги удаляется лишняя влага, образец помещается в мерную емкость (цена деления шкалы 0,5 мл), частично наполненную дистиллированной водой;

- по разнице отсчетов определяется объем образца V_обр. Его можно определить и методом гидростатического взвешивания с помощью анализатора влажности;

- извлечение образца из мерной емкости, удаление лишней влаги с его поверхности, укладывание на тарелочку анализатора влажности;

- снятие показаний m_н встроенных электронных весов, где m_н– масса насыщенного водой образца;

- включение нагрева встроенного инфракрасного излучателя (t = 105 ˚C) и высушивание образца до постоянного веса; определение массы m_с сухого образца (контрольные образцы просушиваются в термошкафу);

- расчет массы m_в удаленной из анализируемого образца влаги: m_в = m_н -m_с и объема пор V_пор

V_пор = V_в = ( m_н -m_с) / δ_в ,

т.к. при 20 ˚C δ_в = 1 г/см³, |V_пор| = | m_в|;

- расчет объема скелета образца

V_тв.ф. = V_обр . – V_пор;

- расчет открытой пористости k_п.о.

k_п.о. = V_пор / V_обр = ( m_н - m_с ) / V_обр · δ_в ;

при 20˚C k_п.о. = ( m_н -m_с) / V_обр ;

- расчет объемной плотности δ_об породы

δ_об = m_н / V_обр;

- расчет минералогической плотности δ_мин породы

δ_мин= m_c / V_тв.ф.

При подключении анализатора влажности к персональному компьютеру через порт RS 232 возможно контролировать процесс удаления влаги из пор образца горной породы до установления постоянного веса и по характеру кривой потери влаги качественно оценить проницаемость образца. Проведенные экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что скорость удаления влаги (массы m_н) из пор образца в течение времени t, рассчитываемая как W = m_в / t , определяется, прежде всего, проницаемостью породы. Например, при одной и той же пористости и одинаковой гидрофильности или гидрофобности максимальные значения W наблюдаются для образцов керна большей проницаемости.

На коллекции образцов с проницаемостью от 10 мД и более получено уравнение регрессии

k_пр= 3,085е^–27,72k ( r = 0,88) ,

где k – условный коэффициент (k = t/m_нk _п ), оценивающий время удаления влаги, приходящееся на единицу объема пустотного пространства. Авторами предлагается использование этого уравнения для предварительной оценки проницаемости проницаемых [2, 3] образцов горных пород с межзерновой пористостью. Наблюдается зависимость k_пр= f (k) и для образцов с проницаемостью 1-10 мД.

Отработка методики проводилась на коллекции образцов из продуктивных терригенных отложений бобриковского и кыновско-пашийского возраста и из карбонатных отложений турнейско-фаменского возраста разведочных площадей Башкирии.

Список литературы

1. Сидорович С.Н., Муравьев П.П., Шишлова Л.М. Термогравиметрический метод изучения емкостно-плотностных характеристик горных пород // Тезисы докладов четвертого конгресса нефтегазопромышленников России. Уфа. 2003.

2. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. // Петрофизика. М.: Недра. 1991.

3. Кобранова В.Н. Физические свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат.1962.