Удельная поверхность горных пород и емкость катионного обмена.
Горная порода как система с определенными физическими свойствами.
В геологической науке –природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.
С петрофизической точки зрения горная порода состоит из компонентов и фаз различного физико-химического состава и агрегатного состояния.
Такая неоднородная система в физической химии называется гетерогенной.
Твердая фаза:
-минеральные частицы скелета
- цемент
Флюиды:
-жидкие
-газообразные
Жидкая фаза:
-пластовые воды
-нефть
-сжиженные воды
Горная порода – гетерогенная термодинамическая многокомпонентная многофазная система.
Предмет, задачи и методы науки «Петрофизика».
Петрофизика – научная дисциплина, изучающая физические свойства горных пород и закономерности их изменений, проявляющиеся при взаимодействии с физическими полями различной природы.
Предмет (объект исследования) – горная порода, ее литологические и петрофизические свойства.
Задачи – определение изменения петрофизических свойств горных пород в зависимости от:
- литологической характеристики;
- условий исследования (пластовые, атмосферные);
- изменения петрофизических свойств под воздействием промывочной жидкости.
Методы(система приемов и способов):
|
|
- экспериментальные методы определения петрофизических свойств в лаборатории;
- математические методы анализа получаемых данных.
Изучаемые свойства в Петрофизике.
Емкостные:
-пористость (общая, открытая, закрытая, эффективная, динамическая)
-влагоемкость (полная, капиллярная, подвешенная, максимальная гигроскопическая, гигроскопическая)
Капиллярные:
-капиллярное давление
-смачиваемость
-удельная поверхность
Фильтрационные:
-газопроницаемость
-водопроницаемость
-нефтепроницаемость
Плотностные:
-плотность породы
-плотность минералогическая
-плотность жидкой фазы
-плотность газообразной фазы
Электрические:
-электропроводность (удельное электическое сопротивление)
-диэлектрическая проницаемость
-естественная и вызванная электрохимическая активность
-окислительно-восстановительная активность
Тепловые:
-теплоемкость
-теплопроводность
-температуропроводность
Магнитные:
-намагниченность
-магнитная восприимчивость
|
|
-температура, соответствующая точке Кюри
Ядерные:
-радиоактивность
-нейтронная активность
-длина диффузии
-время жизни
Упругие:
-способность к изменению формы
-способность к передаче и поглощению упругих колебаний (скорость, ослабление волн)
Прочностные:
- прочность на сжатие
-прочность на разрыв
-прочность на сдвиг
Пластичные:
-пластичность
Роль петрофизики в обеспечении различных направлений нефтегазовой промышленности.
-Полевые геофизические методы разведки (сейсморазведка, ВСП и др)
Свойства: литологические, упругие.
- Бурение скважин
Свойства: литологические, механические, плотностные.
- Геолого-технологические исследования (ГТИ)
Свойства: литологические, геохимические.
- Геофизические исследования скважин (ГИС)
- Вскрытие пластов (ФЕС, ДХС, Упр, Плотн)
- Интенсификация пласта + электр.
- Геомоделирование (Л, ФЕС, Пл)
- Подсчет запасов (+акустич, магнитные)
- Строительство ПХГ (подземные хранилища газов)
Виды неоднородности горных пород
Типы неоднородностей – по фазовому, компонентному (минеральному) составу, а также текстурно-структурные.
|
|
Фазовый состав: порода представлена тремя фазами – твердой, жидкой и газообразной, или двумя – твердой, жидкой или твердой, газообразной.
Фазовая неоднородность породы предполагает наличие границ раздела между обособленными объемами, занимаемыми каждой фазой.
Компонентный состав: каждая фаза представлена одним, двумя или несколькими минералами (твердая фаза), жидкостями (жидкая фаза), газами (газообразная фаза).
Каждый минеральный, жидкий или газообразный компонент имеет определенный химический состав.
Структурно-текстурное строение характеризует более сложное образование, состоящее из двух или более различных пород, чередующихся в объеме изучаемого геологического объекта – образца породы, пласта и т.д.
Уровни неоднородности.
Составные части породы и их примерные размеры, мкм.
Атомы, ионы 0,5*10-4 – 2*10-4
Молекулы 10-4 – 10-3
Моно- и полимолекулярные слои (толщина) 10-4 – 10-1
Поры, заполненные жидкостью, газом 10-4 - 103
Зерна твердого скелета 10-3 - 105
Полости выщелачивания 102 - 107
Прослои, линзы, включения 103 - 107
Глинистость горных пород.
|
|
Глинистость осадочных пород – свойство содержать частицы с dэф<0.01мм, реже с <0,001мм.
Глинистые частицы являются обломками глинистых минералов групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюды, обломками кварца.
Специфические особенности глинистых минералов:
- строение – изометрично пластичное
- высокая дисперсность
- большая удельная поверхность
- способность к поверхностной диссоциации
- способность к изоморфным замещениям
- способность к преобразованию
Массовая глинистость: сгл= m/mтф
Объемная глинистость: Кгл = сгл(бск/бгл) (1-Кп)
Относительная глинистость: gгл = Кгл/(Кгл +Кп)
Слоистая глинистость: gгл = Хгл(1-Кп.гл)/[Хгл +Кп.п(1-Хгл)]
Глинистость пород влияет на:
-пористость
-проницаемость
-остаточную водо- и нефтенасыщенность
-диффузионно – адсорбционную активность
-поверхностную электропроводность
- диэлектрическую проницаемость
- а также опред. Радиоактивные и нейтронные свойства пород
Цемент горных пород.
Цементирующая часть существенно влияет на коллекторские свойства обломочной породы. От количества цемента зависит структура порового пространства, а вместе с этим величина пористости, проницаемости, плотности, степень уплотнения. Содержание цемента определяет тип цементации породы.
При базальном и поровом типах цемента межзерновое пространство заполнено цементирующим материалом и поэтому межзерновая пористость очень низка или даже отсутствует. При остальных типах цемента этот вид пористости в породах имеется. Характер распределения цементирующего материала в обломочных породах также отражается на проницаемости при равномерном распределении цемента и значительном содержании цемента все поры уменьшаются в размере, из-за чего проницаемость очень низкая. При сгустковом цементе сохраняется часть крупных пор, которые и определяют большую проницаемость пород. Состав цемента несомненно влияет на коллекторские свойства пород. На небольших глубинах пористость глинистого цемента составляет 25-40%, и даже в случае базального (или порового) цемента, заполняющего полностью поровое пространство между обломочными зернами, порода будет пористой за счет глинистой части.
Проницаемость пород с глинистым цементом порового или базального типов близ поверхности незначительна. Механическое уплотнение существенно отражается на коллекторских свойствах обломочных пород. Степень уплотнения возрастает с глубиной. Вместе с этим понижаются пористость и проницаемость. Влияние оказывает вторичное минералообразование, которое происходит в больших коллекторах (кварц и кальцит). Кальцит сначала снижает коллекторские свойства, а потом превращает коллектор в неколлектор. Растворение неустойчивых минералов (кальцит, ангидрит) ведет к повышению коллекторских свойств.
Удельная поверхность горных пород и емкость катионного обмена.
Под удельной поверхностью пористой среды понимают полную поверхность твердых частиц, образующих твердую фазу этой среды, или полную поверхность поровых каналов среды, отнесенную к единице массы твердой фазы или к единице объема пористой среды.
Удельная поверхность (см2/см3, см2,г)
-объемная
-массовая
Удельная поверхность зависит от:
-размеров
-формы
-минерального состава
Удельная поверхность увеличивается с увеличением дисперсности.
9. Удельная поверхность горных пород и емкость катионного обмена.
Удельная поверхность – это отношение суммарной поверхности частиц или поровых каналов.
Удельная поверхность (см2/см3, см3/г)
Объемная Sv(Sпорvc/Vc); Массовая Sm (Sпорmc/mс)
Sv=Sm*bтв*(1-Кп)
Удельная поверхность зависит
1)размеров
2)формы
3)минер.состава
Удельная поверхность увеличивается с увеличением дисперсности.
Методы определения удельной поверхности:
-метод Козени-Кармана (Кп и Кпр)
-по изотермам адсобции газов/паров воды
-метод фильтрации разреженного газа
-по теплоте смачивания
-по данным капиллярной конденсации
-по гранулометрическому составу
-оптический или визуальный, по шлифам
Виды удельной поверхности (по способу определения)
-Адсорбционные
-фильтрационные
-по данным гранулометрического анализа
1)Адсорбционные
Sm=amN*c
am-емкость монослояадсорбата
N-число Авагадра
С-посадочная площадка (омега )
2) Фильтрационные
Sv=c
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 804; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!