Помощь студентам дистанционного обучения: тесты, экзамены, сессия
Помощь с обучением
Оставляй заявку - сессия под ключ, тесты, практика, ВКР
Заявка на расчет

Реферат на тему «Пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси.»

Автор статьи
Валерия
Валерия
Наши авторы
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Введение Актуальность работы. Комбинация коллектора и покрышки в структурной ловушке является необходимым условием существования залежи углеводородов. Коллекторная порода может представлять собой любую пористую и проницаемую породу, вместимостью которой является свободное пространство между зернами, кристаллами, органическими остатками и формами, а также внутри них. Коллекторские породы включают в себя гравелиты, пески, песчаники, алевролиты, известняки и доломиты. Породными покрышками являются соли, ангидриты, глины, мелкозернистые глинистые известняки, мергели. До поступления нефти и газа в пласт все осадочные породы в различной степени водонасыщены. Углеводороды, попадающие в пористую среду, представляющую собой скалу, вытесняют воду и занимают свободный объем. В то же время количество остаточной воды в породах сохраняется в зависимости от проявления поверхностных и капиллярных сил породы. Строения месторождения включает в себя большое количество параметров пористой среды. насыщая его жидкости и их взаимодействия. К этим параметрам относятся: стратиграфия, тектоника, литология, пористость. проницаемость, насыщенность, толщина пропластков и последовательность их появления и др. Эти параметры определяются при геологическом изучении разреза методами петрографии и исторической геологии. палеонтология. бурение разведочных и разведочных скважин, отбор проб (сплошных) керна и изучение его в лабораторных условиях, проведение геофизических и гидрогеологических исследований, опробование, газогидродинамические и газоконденсатные исследования. Результаты этих исследований должны быть обобщены геологами и представлены в геологической части проекта. Результаты, полученные в результате этих исследований, должны позволить проектировщику разделить продуктивные пласты по пропласткам, чтобы установить последовательность залегания этих пропластков по площади [1]. Цель работы: Изучить и описать коллекторские свойства горных пород и краткие сведения о геологической и геофизической изученности и разведке месторождения. В частичности, пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси Задачи данного реферата были : 1.Изучить и определить основные коллекторские свойства горных пород. 2.Раскрыть методы определения коллекторских свойства горных пород 3.Описать краткие сведения о геологической и геофизической изученности и разведке месторождения; тектоника, стратиграфия, литология, минералогический состав продуктивного интервала и т.д. и их учет при проектировании.
  1. Изучить пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси
Глава 1. Коллекторские свойства горных пород Типы коллекторов Коллекторы — это породы, которые могут вмещать нефть, газ и воду и отдавать их во время разработки. Абсолютное большинство коллекторских пород являются осадочными. Коллекторы представлены терригенными (пески, алевриты, песчаники, алевролиты и некоторые глинистые породы), карбонатными (известняки, мел, доломиты), вулканогенно-осадочными и кремнистыми породами. Из определения коллекторских пород следует, что они должны иметь:
  • емкость (обеспечивающейся системой пустот);
  • проницаемость (обеспечивающейся системой сообщающегося пустотного пространства).
Эффективный коллектор — это коллектор с такими емкостными и фильтрационными свойствами, которые обеспечивают рентабельность промышленной эксплуатации месторождения в конкретных геологических и технических условиях. Коллекторские свойства горных пород 1.2.1 Гранулометрический состав породы Гранулометрический состав пород (фракционный состав) — это относительное содержание частиц разных размеров в породе независимо от их химического или минералогического состава. Классы (фракции) обычно обозначаются в мм, при обработке минералов классы больше и меньше заданного размера — знаками плюс и минус соответственно. В геологии при оценке осадочных пород они различаются (размер частиц указан в скобках): крупные валуны (более 500 мм), средние валуны (500-250 мм), небольшие валуны (250-100 мм), галька (100-10 мм), крупный гравий (10-5 мм), мелкий гравий (5-2 мм), крупнозернистый песок (2-1 мм), средний песок (0,5—0,25 мм), мелкий песок (0,25–0,1 мм), алеврит (0,1–0,05 мм), пыль (0,05-0,005 мм), глина (до 0,005 мм) [2]. 1.2.2 Насыщенность пород В природных породах все поры заполнены водой, нефтью и газом. Нефть и газ в горных породах — пласты при образовании отложений всегда замещают воду, поэтому в порах всегда остается остаточная вода. Он находится в форме молекулярно связанной пленки на стенках пор. Горная порода, имеющая другой минеральный состав, по-разному реагирует на воду и углеводороды. Он считается гидрофобным, если доля воды в порах составляет менее 0,1 (10%), гидрофильным — если доля воды в открытых порах превышает эту поверхность. Необходимость проводить различие между гидрофильными и гидрофобными резервуарами обусловлена тем, что в гидрофильных резервуарах процесс вытеснения нефти из пор в процессе разработки резервуара намного проще, поскольку нефть не связана непосредственно с породой, а как бы он скользит вдоль пленки связанной воды, прилипшей к стенкам пор. В гидрофобной породе нефть прилипает к поверхности пор, что приводит к уменьшению ее выброса на поверхность в процессе добычи. Заполнение порового пространства водой, нефтью и газом определяется коэффициентами водонасыщенности, нефтенасыщенности и газонасыщенности. Все остаточные количества воды, нефти или газа к общему объему коэффициентов открытой пористости являются отношением объема наполнения и определяются соответственно по формулам: где , ,  – соответственно коэффициенты насыщения пор водой, нефтью, газом; , , – объем порового пространства, занятый соответственно водой, нефтью, газом; Vо.п. – общий объем открытых пор. В общем, доля воды, нефти и газа в порах одна: коэффициент насыщения измеряется жидкостью, либо в долях единицы, либо в процентах (Например: =0,85 или 85%) [3]. 1.2.3 Удельная поверхность горных пород Поверхность удельная выражается отношением общей поверхности тела, пористой или диспергированной в данной среде, к его объему или массе. Удельная поверхность пропорциональна дисперсии или, что то же самое, обратно пропорциональна размеру частиц дисперсной фазы. Поглощающая способность адсорбентов, эффективность твердых катализаторов, свойства фильтрующих материалов зависят от размера удельной поверхности. Удельная поверхность активных углей составляет 500–1500, силикагелей — до 800, макропористых ионообменных смол — не более 70 и диатомовых сред для газожидкостной хроматографии. — менее 10  м2/г. Удельная поверхность характеризует дисперсию порошковых материалов: минеральных связующих, наполнителей, пигментов, пылевидного топлива и т. Д. Удельная поверхность обычно находится в диапазоне от десятых до нескольких десятков м2/г. Удельная поверхность чаще всего определяется количеством инертного газа, адсорбированного материалом, и воздухопроницаемостью слоя порошка или пористого материала. Адсорбционные методы позволяют получать наиболее достоверные данные [1]. 1.2.5 капиллярные свойства горной породы Свойства горных пород в степени определяются размерами поровых каналов, которые делятся на капиллярные, субкапиллярные и суперкапиллярные. В наиболее крупных, сверхкапиллярных (dэф >10-4 м), Соотношение воды, связанной капиллярными и адсорбционными силами с твердой фазой, относительно невелико. Поэтому плоская вода в этих порах может двигаться в основном под действием силы тяжести в соответствии с законами гидромеханики труб. Сверхкапиллярные поры характерны для слабоцементированных гравийных, гравийных, крупнозернистых и среднезернистых песков, детритовых различий карбонатных пород; в зонах выщелачивания карбонатных пород они могут достигать очень больших размеров (каверны, карстовые). В капиллярных порах (dэф = 10-7 — 10-4 м) радиус мениска, образованного на границе двух фаз в результате поверхностного натяжения, таков, что они предотвращают движение воды под действием силы тяжести, то есть вода в этих порах удерживается капиллярными силами (как правило, для цементированных песчаников, детритовых и кристаллических). известняки, доломиты, суперкапиллярные и капиллярные поры образуют основной резервуар зернистых резервуаров.) В субкапиллярных порах (dэф = 2*10-9 — 1*10-7 м) На большую часть воды влияют силы адсорбции со стороны твердой поверхности. В этом случае поры заполнены рыхлой и плотно связанной водой, которая практически не способна двигаться в поле силы тяжести или под воздействием сил поверхностного натяжения (характерно для глины, мелкокристаллического и мелкоподобного известняка, доломита, триполи, пепельные туфы и другие мелкозернистые породы. При отсутствии трещиноватости все эти породы не являются коллекторами). В микропорах (dэф<2*10-9 м), диаметр которого сопоставим с толщиной слоя плотно связанной воды, пластовая вода при температуре ниже 70 ° С практически неподвижна (микропоры обнаружены в некоторых природных цеолитах). Трещиноватость Наиболее характерными являются плотные, низкопористые породы. Происхождение трещин чаще всего тектоническое, хотя в природе встречаются трещины диагенеза (доломитизация карбонатов), трещины уплотнения и трещины саморазрушения в зонах формирования аномально высоких пластовых давлений. Наиболее хорошо изучена субгоризонтальная трещиноватость горных пород, ориентированных преимущественно на залегание. Отверстие (ширина) этих трещин редко превышает 10-4м из-за избыточных вертикальных напряжений в консолидированных гребнях выше горизонтальных. Это обстоятельство способствует закрытию горизонтальных трещин. Однако в последнее время высказывались мнения о значительном влиянии разрушения субвертикальной коры на многие геологические процессы. По некоторым данным, раскрытие вертикальных и субвертикальных трещин может быть довольно значительным. Этот тип трещиноватости в горных породах труднее изучать, используя существующие методы каротажа скважин [1]. 1.2.5 Механические свойства горных пород Под механическими свойствами породы понимаются такие особенности, которые определяют характер их деформации и разрушения под воздействием приложенной нагрузки. Другими словами, механические свойства горных пород проявляются в характере изменений внутренних связей и распределении материала в зависимости от изменений интенсивности и структуры полей напряжений. В горном массиве и в образце механические свойства проявляются по-разному. В массиве с изменением условий нагружения происходит перераспределение полей напряжений, которое влияет на состояние горной породы и при определенной концентрации напряжений влечет за собой локальное разрушение. В ограниченном объеме образца условия для концентрации напряжений уже созданы; изменение условий загрузки образца приводит к изменению его формы и в конечном итоге вызывает его разрушение. Для характеристики внутренней структуры горных пород введено понятие текстуры и структуры. Под структурой понимаются такие особенности горного региона, которые определяются размером, формой и характером поверхности минеральных зерен. По структуре, например, различают кристаллические, аморфные и обломочные породы. Механические свойства детритных пород в значительной степени зависят от размера зерна и характера связи между ними, то есть от состава и структуры цементных связующих минеральных зерен. Пластичность — это способность материала увеличивать интенсивность деформации при увеличении нагрузки и поддерживать остаточную деформацию после снятия нагрузки. Для характеристики пластических свойств материала вводится понятие модуля пластичности и коэффициента пластичности. Под модулем пластичности £пд понимается модуль предельного разреза, то есть отношение увеличения напряжений в пластической зоне к общей относительной деформации в этой зоне. Прочность — это способность материала выдерживать нагрузку во время деформации без разрушения. Прочность характеризуется пределом прочности на разрыв, то есть максимальным напряжением, которое материал может выдержать без разрушения. Когда напряжения в породе превышают предел прочности, происходит разрушение, то есть необратимое повреждение внутренних соединений. Предел прочности определяется характером внутренней связи между частицами в породе. Абразивность — это способность горной породы носить разрушающий породоразрушающий инструмент (или любое другое тело), когда он движется в контакте с породой. В буровой практике используется еще одна характеристика горных пород. Буримость — это свойство породы, которое характеризует его разрушаемость на ограниченной поверхности дна скважины. Это относительная характеристика в зависимости от уровня развития техники и технологии бурения. Мера буримости породы — средняя скорость углубления ствола скважины. Обычно механические свойства горных пород изучаются в условиях простой деформации: при растяжении, сжатии и т. Д. Но следует иметь в виду, что на дне скважины порода находится в состоянии напряжения. На него влияют давление на контакт с разрушающим породы инструментом, гидростатическое давление столба жидкости в скважине, пористое (или пластовое) давление жидкости в порах и другие факторы, поэтому возникает сложное деформированное состояние на все разнообразие существующих нагрузок [4]. Глава 2. Пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси 2.1 Пористость Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газы. В зависимости от происхождения различают следующие виды пор: Поры между зёрнами обломочного материала (межкристаллические). Это первичные поры, образовавшиеся одновременно с формированием породы. Поры растворения — образовались в результате циркуляции подземных вод. Пустоты и трещины, образованные за счёт процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами и образование карста. Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, например, превращение известняка (СаСО3) в доломит (МgСО3) — при доломитизации идёт сокращение объёмов породы на 12%. Пустоты и трещины, образованные за счёт выветривания, эрозионных процессов, закарстовывания. Виды пор (2)-(5) — это так называемые вторичные поры, возникшие при геологохимических процессах. Объём пор зависит от:
  • формы зёрен;
  • сортировки зёрен (чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость);
размера зёрен;
  • укладки зёрен — при кубической укладке пористость составляет » 47,6%, при ромбической укладке — 25,96% (см. рис. 1.1);
однородности и окатанности зёрен в виде цемента рис. 2. Рис. 1. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а — менее плотная кубическая укладка, б — более компактная ромбическая укладка Рис. 2. Разновидности цемента горных пород Не все виды пор заполняются флюидами, газами, нефтью. Часть пор бывает изолирована, в основном, это внутренние поры. Виды пористости Общая (полная, абсолютная) пористость — суммарный объём всех пор (Vпор), открытых и закрытых. Пористость открытая эквивалентна объёму сообщающихся (Vсообщ) между собой пор. На практике для характеристики пористости используется коэффициент пористости (m), выраженный в долях или в процентах. Коэффициент общей (полной, абсолютной) пористости (mп) в процентах зависит от объема всех пор: Коэффициент открытой пористости (mо) зависит от объёма сообщающихся между собой пор: Коэффициент эффективной пористости (mэф.) оценивает фильтрацию в породе жидкости или газа, и зависит от объёма пор (Vпор фильтр), через которые идёт фильтрация. Для зернистых пород, содержащих малое или среднее количество цементирующего материала, общая и эффективная пористость примерно равны. Для пород, содержащих большое количество цемента, между эффективной и общей пористостью наблюдается существенное различие. Для коэффициентов пористости всегда выполняется соотношение: mп > mo > mэф.                                           (4) Для хороших коллекторов пористость лежит в пределах 15-25% Поровые каналы нефтяных пластов условно подразделяются на три группы: субкапиллярные (размер пор < 0,0002 мм) — практически непроницаемые: глины, глинистые сланцы, эвапориты (соль, гипс, ангидрит); капиллярные (размер пор от 0,0002 до 0,5 мм); сверхкапиллярные > 0,5 мм. По крупным (сверхкапиллярным) каналам и порам движение нефти, воды, газа происходит свободно, а по капиллярам — при значительном участии капиллярных сил. В субкапиллярных каналах жидкость удерживается межмолекулярными силами (силой притяжения стенок каналов), поэтому практически никакого движения не происходит. Породы, поры которых представлены в основном субкапиллярными каналами, независимо от пористости практически непроницаемы для жидкостей и газов (глины, глинистые сланцы). Таблица 1 Коэффициенты пористости некоторых осадочных пород
Горная порода Пористость, %
Глинистые сланцы 0,54-1,4
Глины 6,0-50,0
Пески 6,0-52
Песчаники 3,5-29,0
Известняки до 33
Доломиты до 39
Известняки и доломиты, как покрышки 0,65-2,5
Пористость пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу. Пористость пласта на больших участках определяется статистически по большому числу исследованных образцов керна. С пористостью связаны величины насыщения пласта флюидами: водонасыщенность (Sв), газонасыщенность (Sг), нефтенасыщенность (Sн), величины, выраженные в долях или в процентах. Связь пористости и коэффициента насыщенности в долях: Sнасыщ = 1; Sг = 1 — (SB + SH). Рис. 3. Влияние естественного уплотнения пород на их пористость: 1. — песчаники, 2. — глины Общая и открытая пористость зависят от: глубины залегания, падает с увеличением глубины рис. 3.; от плотности пород; количества цемента и др [5]. 2.2 Проницаемость Проницаемость — это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления. Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. При сверхвысоких давлениях все горные породы проницаемы. Однако при сравнительно 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.). Хорошо проницаемыми породами являются: песок, песчаники, доломиты, доломитизированные известняки, алевролиты, а так же глины, имеющие массивную пакетную упаковку рис. 4. Рис. 4. Пример массивной пакетной упаковки глин — фильтрация происходит через каналы между пакетами Рис. 5. Пример упорядоченной пакетной упаковки глин — фильтрация практически не происходит К плохо проницаемым относятся: глины, с упорядоченной пакетной упаковкой, глинистые сланцы, мергели, песчаники, с обильной глинистой цементацией рис. 5. Виды проницаемости Проницаемость абсолютная (физическая) — проницаемость пористой среды для газа или однородной жидкости при следующих условиях: Отсутствие физико-химического взаимодействия между пористой средой и этим газом или жидкостью. Полное заполнение всех пор среды этим газом или жидкостью. Для продуктивных нефтяных пластов эти условия не выполняются. Проницаемость фазовая (эффективная) — проницаемость пористой среды для данного газа или жидкости при одновременном наличии в порах другой фазы или системы (газ-нефть, газ-нефть-вода). При фильтрации смесей коэффициент фазовой проницаемости намного меньше абсолютной проницаемости и неодинаков для пласта в целом. Относительная проницаемость — отношение фазовой проницаемости к абсолютной. Проницаемость горной породы зависит от степени насыщения породы флюидами, соотношения фаз, физико-химических свойств породы и флюидов. Фазовая и относительная проницаемости для различных фаз зависят от нефте, газо и водонасыщенности порового пространства породы, градиента давления, физико-химических свойств жидкостей и пористых фаз. Насыщенность — ещё один важный параметр продуктивных пластов, тесно связанный с фазовой проницаемостью. Предполагается, что продуктивные пласты сначала были насыщены водой. Водой были заполнены капилляры, трещины, каналы. При миграции углеводороды, вследствие меньшей плотности, стремятся к верхней части пласта, выдавливая вниз воду. Вода легче всего уходит из трещин и каналов, из капилляров вода не уходит в силу капиллярных явлений. Таким образом, в пласте остаётся связанная вода. Чтобы определить количество углеводородов, содержащихся в продуктивном пласте, необходимо определить насыщенность порового пространства породы нефтью, водой и газом. Водонасыщенность SВ — отношение объёма открытых пор, заполненных водой к общему объёму пор горной породы. Аналогично определение нефте и газонасыщенности: Обычно для нефтяных месторождений SВ = 6-35%; SН = 65-94%, в зависимости от созревания пласта. Для нефтяных месторождений справедливо следующее соотношение: SН + SВ = 1.                                                (8) Для газонефтяных месторождений: SВ + SН + SГ = 1.                                                  (9) Пласт считается созревшим для разработки, если остаточная водонасыщенность SВ < 25%. Остаточная водонасыщенность, обусловленная капиллярными силами, не влияет на основную фильтрацию нефти и газа. При водонасыщенности до 25% нефте и газонасыщенность пород максимальная: 45-77%, а относительная фазовая проницаемость для воды равна нулю. При увеличении водонасыщенности до 40%, фазовая проницаемость для нефти и газа уменьшается в 2-2,5 раза. При увеличении водонасыщенности до 80% фильтрация газа и нефти в пласте стремится к нулю. Экспериментально изучался поток при одновременном содержании в пористой среде нефти, воды и газа. Опытами установлено, что в зависимости от объёмного насыщения порового пространства различными компонентами возможно одно-, двух- и трёхфазное движение. Результаты исследования представлены в виде треугольной диаграммы (рис. 6). Рис. 6. Области распространения одно, двух и трёхфазного потоков: 1. — 5% воды; 2. — 5% нефти; 3. — 5% газа. Вершины треугольника соответствуют стопроцентному насыщению породы одной из фаз; стороны, противолежащие вершинам, — нулевому насыщению породы этой фазой. Кривые, проведённые на диаграмме, ограничивают возможные области одно, двух, и трёхфазного потока. 2.3 Зависимость проницаемости от пористости и размера пор Проницаемость — фильтрационный параметр горной породы, характеризующий ее способность пропускать к забоям скважин нефть, газ и воду. Абсолютно непроницаемых тел в природе нет. Однако при сравнительно небольших перепадах давлений в нефтяных пластах многие породы в результате незначительных размеров пор в них оказываются практически мало или совсем непроницаемыми для жидкостей и газов (глины, сланцы и др.). Большая часть осадочных пород обладает той или иной проницаемостью. Поровое пространство этих пород, кроме пространства с субкапиллярными порами, слагается порами большого размера. По экспериментальным данным, диаметры подавляющей части пор нефтесодержащих коллекторов больше 1 мкм. В процессе разработки нефтяных и газовых месторождений встречаются различные виды фильтрации в пористой среде жидкостей и газов или их смесей — совместное движение нефти, воды и газа или воды и нефти, нефти и газа или только нефти или газа. При этом проницаемость одной и той же пористой среды для данной фазы в зависимости от количественного и качественного состава фаз в ней будет различной. Поэтому для характеристики проницаемости пород нефтесодержащих пластов введены понятия абсолютной, эффективной (фазовой) и относительной проницаемостей. Для характеристики физических свойств пород используется абсолютная проницаемость. Под абсолютной принято понимать проницаемость пористой среды, которая определена при наличии в ней лишь одной какой-либо фазы, химически инертной по отношению к породе. Абсолютная проницаемость — свойство породы, и она не зависит от свойств фильтрующейся жидкости или газа и перепада давления, если нет взаимодействия флюидов с породой. На практике жидкости часто взаимодействуют с породой (глинистые частицы разбухают в воде, смолы забивают поры). Поэтому для оценки абсолютной проницаемости обычно используется воздух или газ, так как установлено, что при движении жидкостей в пористой среде на ее проницаемость влияют физико-химические свойства жидкостей. Фазовой называется проницаемость пород для данного газа или жидкости при наличии или движении в порах многофазных систем. Значение ее зависит не только от физических свойств пород, но также от степени насыщенности перового пространства жидкостями или газом и от их физико-химических свойств. Относительной проницаемостью пористой среды называется отношение фазовой проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной. Для оценки проницаемости горных пород обычно пользуются линейным законом фильтрации Дарси, согласно которому скорость фильтрации жидкости в пористой среде пропорциональна градиенту давления и обратно пропорциональна динамической вязкости: где v — скорость линейной фильтрации; Q — объемный расход жидкости в единицу времени; F — площадь фильтрации; μ- динамическая вязкость жидкости; Δp — перепад давления; L длина пористой среды. В этом уравнении способность породы пропускать жидкости и газы характеризуется коэффициентом пропорциональности k, который называют коэффициентом проницаемости: При измерении проницаемости пород по газу в формулу (11) следует подставлять средний расход газа в условиях образца: где  — объемный расход газа, приведенный к среднему давлению и средней температуре газа в образце. Необходимость использования среднего расхода газа в этом случае объясняется непостоянством его объемного расхода при уменьшении давления по длине образца. Среднее давление по длине керна где  и  — соответственно давление газа на входе в образец и на выходе из него. Полагая, что процесс расширения газа при фильтрации через образец происходит изотермически по законам идеального газа, используя закон Бойля — Мариотта, получим Здесь Qo — расход газа при атмосферном давлении р0. Тогда формула для определения проницаемости пород по газу запишется в виде Единицы измерения проницаемости. В Международной системе единиц величины, входящие в формулу проницаемости, имеют размерности Следовательно, При L = 1 м; F = l м2; Q = l м3/с; p = 1 Па и μ= 1 Па•с получим значение коэффициента проницаемости k=l м2. Таким образом, в Международной системе (СИ) за единицу проницаемости в 1 м2 принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью 1 м2, длиной 1 м и перепаде давления 1 Па расход жидкости вязкостью 1 Па∙с составляет 1 м3/с. Физический смысл размерности k (площадь) заключается в том, что проницаемость характеризует площадь сечения каналов пористой среды, по которым в основном происходит фильтрация. Как уже отмечалось, формула (10) соответствует закону Дарси при линейном (плоскопараллельном) потоке. Иногда необходимо определять проницаемость образца при радиальной фильтрации жидкости и газа, т. е. как бы при воспроизведении условий притока их в скважину. В этом случае образец породы имеет вид цилиндрического кольца с отверстием в осевом направлении — «скважиной». Фильтрация жидкости или газа в нем происходит в радиальном направлении от наружной поверхности к внутренней. Тогда проницаемость пород по данным опыта определяют по следующим формулам. При фильтрации жидкости При фильтрации газа Здесь  и  — вязкость жидкости и газа; Qж — расход жидкости; QГ, QГ — расходы газа при атмосферном и среднем давлениях в образце;  и  — наружный и внутренний радиусы кольца; рн и рв — давления у наружной и внутренней поверхностей кольцевого образца; Н — высота цилиндра Прямая зависимосьи между проницаемостью и пористостью горных пород Прямой зависимости между проницаемостью и пористостью горных пород не существует. Например, трещиноватые известняки, имеющие незначительную пористость, часто обладают большой проницаемостью и, наоборот, глины, иногда характеризующиеся высокой пористостью, практически непроницаемы для жидкостей и газов, так как их поровое пространство слагается каналами субкапиллярного размера. Однако на основании среднестатистических данных можно сказать, что более проницаемые породы часто и более пористые. Проницаемость пористой среды зависит преимущественно от размера поровых каналов, из которых слагается поровое пространство. Поэтому изучению структуры, строения и размеров пор уделяется большое внимание. Зависимость проницаемости от размера пор можно получить с учетом законов Дарси и Пуазейля. Пористую среду представим в виде системы прямых трубок одинакового сечения с длиной L, равной длине пористой среды. По закону Пуазейля расход Q жидкости через такую пористую среду составит где п — число пор, приходящихся на единицу площади фильтрации; Rрадиус поровых каналов (или средний радиус пор среды); F — площадь фильтрации; Δр — перепад давления; μ-динамическая вязкость жидкости; Lдлина пористой среды. Коэффициент пористости среды Подставляя в формулу (17) вместо nπR2 значение пористости т, получим По закону Дарси расход жидкости через эту же пористую среду Здесь k — проницаемость пористой среды. Приравнивая правые части формул (19) и (18), получим откуда Если выразить проницаемость в мкм2, то радиус поровых каналов R (в мкм) будет равен Величина R, определенная по формуле (21), характеризует радиус пор идеальной пористой среды, обладающей пористостью т и проницаемостью k. В приложении к реальной пористой среде величина R имеет условный смысл и не определяет среднего размера пор, так как не учитывает их извилистое и сложное строение. По предложению Ф. И. Котяхова средний радиус пор реальных пористых сред где φ- структурный коэффициент, характеризующий отличительные особенности строения порового пространства реальных коллекторов. Значение φ можно оценить путем измерения электросопротивления пород. Для керамических пористых сред при изменении пористости от 0,39 до 0,28 по экспериментальным данным φ изменяется от 1,7 до 2,6. Структурный коэффициент для зернистых пород можно приблизительно определить по эмпирической формуле Другим широко применяемым методом исследования структуры и строения высокодисперсных пористых тел является экспериментальная пирометрия — измерение размеров и характера распределения пор по размерам. Известны три группы методов в определении проницаемости коллекторов:
  1. лабораторные (по кернам);
.   гидродинамические (по результатам исследования скважин на приток);
  1. через корреляционные зависимости (опосредствованные через лабораторные данные);
.   гидродинамический каротаж (ГДК);
  1. профильный метод по полноразмерному керну.
Следует иметь в виду, что проницаемость горных пород зависит от многих факторов — горного давления, температуры, степени взаимодействия флюидов с породой и т.д. Например, газопроницаемость коллектора при давлениях низких (близких к атмосферному) существенно выше проницаемости пород даже для неполярных углеводородных жидкостей, которые практически не взаимодействуют с породой. Иногда проницаемость некоторых пород для газа при атмосферных условиях превышала их проницаемость при давлении 10 МПа в два раза. Но с увеличением температуры среды газопроницаемость породы уменьшается: по данным Н. С. Гудок, рост температуры с 20 до 90°С может сопровождаться уменьшением проницаемости на 20ё30 %. Лабораторные методы. Влияние на проницаемость пород давления, температуры, степени взаимодействия флюидов с породой и необходимость измерения проницаемости пород по газу и различным жидкостям привели к необходимости сконструировать приборы, позволяющие моделировать различные условия фильтрации с воспроизведением пластовых давлений и температур. Для определения абсолютной (эталонной) проницаемости при низких давлениях (до 0,5 МПа) служит установка ГК-5, входящая в комплекс лабораторного оборудования АКМ. Рабочим флюидом в ней служит сжатый воздух (или азот). Определение фазовых проницаемостей по различным флюидам при разных насыщенностях в пластовых условиях производится на установке УИПК. Для обеих установок разработаны технические условия ведения работ (см. лабораторный практикум). Определение проницаемости по результатам гидродинамических исследований скважин основывается на законах фильтрации в первую и вторую  фазы. Решение обратных гидродинамических задач позволило разработать технологию исследования скважин на неустановившихся и установившихся режимах фильтрации и получить формулы, связывающие параметры пластов, флюидов и технологические показатели работы скважин (С.Н. Бузинов, И.Д. Умрихин, 1982г.). Известны две группы методов: )исследование скважин на основе интерпретации результатов наблюдения неустановившихся процессов (метод кривой восстановления забойного давления в добывающих скважинах или падения забойного давления в нагнетательных скважинах); 2)метод исследования на установившихся режимах. В первом случае используется формула обработки бланка глубинного манометра, в простейшем случае формула обработки КВД без учета притока жидкости в ствол скважины после закрытия ее на устье: где Q — дебит скважины до остановки; h — эффективная работающая толщина пласта; χ — пьезопроводность пласта; rc — радиус скважины (с учетом ее гидродинамического несовершенства); t — время после остановки. Преобразованный график забойного давления в системе координат ΔPзаб(t) — ln t (линеаризация кривой) позволяет по угловому коэффициенту i и отрезку А на оси ΔР рассчитать параметры: гидропроводности и относительной пьезопроводности Подставив в  вязкость и эффективную толщину пласта, можно определить проницаемость пласта. Во втором случае (при построении индикаторной диаграммы по 3-4 режимам работы скважины) используют формулу Дюпюи в условиях соблюдения справедливости линейного закона фильтрации Дарси: где Рпл — пластовое давление на период исследования скважины; Рзаб — забойные давления соответствующих режимов работы скважины; Rк — радиус контура питания (обычно в группе интерферирующих  скважин берется половина расстояний между ними; в случае одиночно работающей скважины в бесконечном пласте (на разведочных площадях) его величина гидродинамически обоснована для конкретных условий); rс — радиус гидродинамически несовершенной скважины (с учетом  несовершенства ее по степени вскрытия и по характеру вскрытия пласта). Методика данных исследований излагается в специальных курсах. Рис. 8. Зависимость коэффициента проницаемости kпр от коэффициента пористости kп по данным керна для пластов ПК2-ПК20 Самотлорского месторождения Следует иметь в виду, что проницаемость по формуле Дюпюи характеризует узкую прискважинную зону пласта (кольцо толщиной в несколько см). Метод КВД обладает большей «глубинностью» исследования, что зависит от длительности записи КВД (до нескольких метров и даже десятков метров). Определение коэффициента проницаемости по корреляционным связям. Проницаемость характеризует фильтрационные свойства коллекторов, при этом не участвуя в формуле подсчёта запасов. Однако, она, как необходимый параметр, используется при составлении технологической схемы разработки залежей. Например, продуктивные нефтенасыщенные отложения пластов ПК Самотлорского месторождения практически не охарактеризованы керном. Поэтому для расчёта kпр в этих отложениях была использована зависимость kпр(kп), полученная Г.В. Таужнянским по керну пластов ПК нескольких месторождений Тюменской области (Губкинское, Комсомольское, Северо-Комсомольское и Западно-Таркосалинское). Для пластов ПК2 — ПК20 по данным керна, отобранного из этих отложений, была построена зависимость kпр(kп). Как видно, связь имеет довольно высокий коэффициент корреляции, что позволило использовать ее для расчета проницаемости пластов ПК2-ПК20 (по Бересневу Н.Ф.,2001г). Полученная зависимость по аналогии была перенесена для решения вопросов по пластам группы ПК Самотлорского месторождения. Гидродинамический каротаж осуществляется с помощью каротажного оборудования. Этот вид каротажа позволяет изучить гидродинамические параметры пласта, которые используются для решения геологических задач. Применяются два типа аппаратуры ГДК: АИПД 7 — 10 и ГДК — 1. Весь процесс гидродинамических исследований подразделяется на три последовательные стадии: — возникновение и распространение гидродинамического возмущения в пласте; приток флюида из пласта; восстановление пластового давления в зоне исследования после прекращения активного притока. При проведении ГДК на стенке скважины на стенке скважины образуется небольшой участок (сток). В процессе ГДК определяются следующие параметры пласта: — гидростстическое давление в скважине; —        пластовое давление; — коэффициент проницаемости или коэффициент подвижности пластового флюида; коэффициент турбулентности. Коэффициент проницаемости определяется из выражения : К = Vµ /AΔPΔt,                                       (28) где V -отобранный объём пластовой жидкости; Δt — время фильтрации; ΔP — депрессия; µ — вязкость пластовой жидкости. Для определения коэффициента проницаемости необходимо знать объёмы флюида Vi (определяется конструкцией пробоприёмника), отобранного при различных депрессиях ΔPi, величинах и времени Δti, геометрический коэффициент А (определяется геометрической формой отверстия стока) и µ вязкость пластовой жидкости. Уравнение справедливо только при соблюдении линейного закона фильтрации. Измерение проницаемости по профилю полноразмерного керна. Результаты измерений профильной проницаемости привлекаются для оперативной оценки коллекторских свойств горных пород и необходимы при выборе точек отбора образцов для определения фильтрационно — емкостных свойств коллекторов. Профильная газопроницаемость на керне измеряется на автоматизированном сканирующем параметре Autoscan. Измерения осуществляется через плоскую боковую грань колонки керн, после продольной распиловки полноразмерного керна диаметром 80, 100, и 110мм, при фильтрации газа — азота. Измерения производятся с шагом 5 — 10см по глубине. Шаг сканирования зависит от литологического состава пород. Определение проницаемости производится в условиях нестационарной фильтрации азота по скорости падения давления на входе зонда приложенного к образцу. При этом методе измеряется проницаемость сегмента, прилегающего к зонду. Время измерения проницаемости составляет от 3 до 120сек. Диапазон измерения проницаемости — от 0,01 до 3000мД [5]. Заключение Развитие научно-технической базы человечества, разработка и ввод в эксплуатацию крупнейших месторождений нефти и газа осуществляется на основе достижений физики нефтяного пласта. Полученные новые данные о нефтегазоносных коллекторах, коллекторских и фильтрационных свойствах горных пород, физических свойствах пластовых флюидов и газов, фазовых состояниях насыщенных углеводородных систем успешно применяются на практике. Прогресс в области физики пласта, посредством более совершенного проектирования системы разработки, способствует поведению грамотной эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, разработке и внедрению методов повышения нефте- и газоотдачи пластов. В данной работе мы изучили и описали коллекторские свойства горных пород и краткие сведения о геологической и геофизической изученности и разведке месторождения. В частичности, пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси Задачи данного реферата были : 1.Изучить и определить основные коллекторские свойства горных пород. 2.Раскрыть методы определения коллекторских свойства горных пород 3.Описать краткие сведения о геологической и геофизической изученности и разведке месторождения; тектоника, стратиграфия, литология, минералогический состав продуктивного интервала и т.д. и их учет при проектировании.
  1. Изучить пористость горных пород, ее связь с проницаемостью коллектора и законом Дарси
Анализ использованной литературы свидетельствует что: Современный инженер-нефтяник, занимающийся рациональным освоением нефтяных и газовых месторождений, должен хорошо знать геологическое строение месторождения, его физические характеристики, физические и физико-химические свойства нефти, газа и воды, насыщающих породу; должен уметь правильно обрабатывать и оценивать данные, которые были получены во время вскрытия резервуара и во время его последующей эксплуатации. Эти данные позволяют определить начальные запасы углеводородов в пласте. Они необходимы для объективного обзора процессов. Список литературы
  1. Гиматудинов Ш. К. и др. Физика нефтяного и газового пласта. — М.: Недра, 1982. — 312 с.
  2. Оркин Г. К., Кучинский П. К. Физика нефтяного пласта. — М.: Гостоптехиздат, 1955. — 299 с.
  3. Амикс Дж. и др. Физика нефтяного пласта. — М.: Гостоптехиздат, 1962. — 572 с.
  4. Ермилов О. М., Ремизов В. В., Ширковский Л. И., Чугунов Л. С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа.- М.: Наука, 1996. — 541 с.
  5. Варфоломеев Д. Ф., Хамаев В. Х. Химия нефти и газа. – Уфа, 1977. – 61 с.

или напишите нам прямо сейчас

Написать в WhatsApp Написать в Telegram

О сайте
Ссылка на первоисточник:
http://www.surpk.ru
Поделитесь в соцсетях:

Оставить комментарий

Inna Petrova 18 минут назад

Нужно пройти преддипломную практику у нескольких предметов написать введение и отчет по практике так де сдать 4 экзамена после практики

Иван, помощь с обучением 25 минут назад

Inna Petrova, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Коля 2 часа назад

Здравствуйте, сколько будет стоить данная работа и как заказать?

Иван, помощь с обучением 2 часа назад

Николай, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инкогнито 5 часов назад

Сделать презентацию и защитную речь к дипломной работе по теме: Источники права социального обеспечения. Сам диплом готов, пришлю его Вам по запросу!

Иван, помощь с обучением 6 часов назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Василий 12 часов назад

Здравствуйте. ищу экзаменационные билеты с ответами для прохождения вступительного теста по теме Общая социальная психология на магистратуру в Московский институт психоанализа.

Иван, помощь с обучением 12 часов назад

Василий, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Анна Михайловна 1 день назад

Нужно закрыть предмет «Микроэкономика» за сколько времени и за какую цену сделаете?

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Анна Михайловна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Сергей 1 день назад

Здравствуйте. Нужен отчёт о прохождении практики, специальность Государственное и муниципальное управление. Планирую пройти практику в школе там, где работаю.

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Сергей, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инна 1 день назад

Добрый день! Учусь на 2 курсе по специальности земельно-имущественные отношения. Нужен отчет по учебной практике. Подскажите, пожалуйста, стоимость и сроки выполнения?

Иван, помощь с обучением 1 день назад

Инна, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Студент 2 дня назад

Здравствуйте, у меня сегодня начинается сессия, нужно будет ответить на вопросы по русскому и математике за определенное время онлайн. Сможете помочь? И сколько это будет стоить? Колледж КЭСИ, первый курс.

Иван, помощь с обучением 2 дня назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Ольга 2 дня назад

Требуется сделать практические задания по математике 40.02.01 Право и организация социального обеспечения семестр 2

Иван, помощь с обучением 2 дня назад

Ольга, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Вика 3 дня назад

сдача сессии по следующим предметам: Этика деловых отношений - Калашников В.Г. Управление соц. развитием организации- Пересада А. В. Документационное обеспечение управления - Рафикова В.М. Управление производительностью труда- Фаизова Э. Ф. Кадровый аудит- Рафикова В. М. Персональный брендинг - Фаизова Э. Ф. Эргономика труда- Калашников В. Г.

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Вика, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Игорь Валерьевич 3 дня назад

здравствуйте. помогите пройти итоговый тест по теме Обновление содержания образования: изменения организации и осуществления образовательной деятельности в соответствии с ФГОС НОО

Иван, помощь с обучением 3 дня назад

Игорь Валерьевич, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Вадим 4 дня назад

Пройти 7 тестов в личном кабинете. Сооружения и эксплуатация газонефтипровод и хранилищ

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Вадим, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Кирилл 4 дня назад

Здравствуйте! Нашел у вас на сайте задачу, какая мне необходима, можно узнать стоимость?

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Кирилл, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Oleg 4 дня назад

Требуется пройти задания первый семестр Специальность: 10.02.01 Организация и технология защиты информации. Химия сдана, история тоже. Сколько это будет стоить в комплексе и попредметно и сколько на это понадобится времени?

Иван, помощь с обучением 4 дня назад

Oleg, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Валерия 5 дней назад

ЗДРАВСТВУЙТЕ. СКАЖИТЕ МОЖЕТЕ ЛИ ВЫ ПОМОЧЬ С ВЫПОЛНЕНИЕМ практики и ВКР по банку ВТБ. ответьте пожалуйста если можно побыстрее , а то просто уже вся на нервяке из-за этой учебы. и сколько это будет стоить?

Иван, помощь с обучением 5 дней назад

Валерия, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Инкогнито 5 дней назад

Здравствуйте. Нужны ответы на вопросы для экзамена. Направление - Пожарная безопасность.

Иван, помощь с обучением 5 дней назад

Здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Иван неделю назад

Защита дипломной дистанционно, "Синергия", Направленность (профиль) Информационные системы и технологии, Бакалавр, тема: «Автоматизация приема и анализа заявок технической поддержки

Иван, помощь с обучением неделю назад

Иван, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru

Дарья неделю назад

Необходимо написать дипломную работу на тему: «Разработка проекта внедрения CRM-системы. + презентацию (слайды) для предзащиты ВКР. Презентация должна быть в формате PDF или формате файлов PowerPoint! Институт ТГУ Росдистант. Предыдущий исполнитель написал ВКР, но работа не прошла по антиплагиату. Предыдущий исполнитель пропал и не отвечает. Есть его работа, которую нужно исправить, либо переписать с нуля.

Иван, помощь с обучением неделю назад

Дарья, здравствуйте! Мы можем Вам помочь. Прошу Вас прислать всю необходимую информацию на почту и написать что необходимо выполнить. Я посмотрю описание к заданиям и напишу Вам стоимость и срок выполнения. Информацию нужно прислать на почту info@the-distance.ru