Гранулометрический анализ

Гранулометрический анализ - анализ гранул (частиц), из которых состоит пласт.

Природная дифференциация гранул.

Имеются эффекты разрушения пласта, например, вынос песка в скважину, а, значит, нужно знать, какие фильтры ставить.

Гранулометрический анализ проводится для определения дисперсности частиц, слагающих породу.

Гранулометрический состав – массовое содержание (количество) в породе частиц определённой крупности (размера).

По размерам гранул породы делятся как:

1) дресва (гравий, дресвяник, гравелит) – 2-10 мм;

2) песок, песчаник – 0.1-2 мм;

3) алеврит, алевролит – 0.01-0.1 мм;

4) глина, аргиллит<0.01 мм – пелитовая структура.

Для оценки гранулометрического состава используются данные микроскопического, ситового и седиментационного анализа.

Данные микроскопического изучения предпочтительны, т.к. пласт сохраняет свою природную структуру.

Данные ситового и седиментационного анализа предполагают нарушения природной структуры пласта.

Т.е. пласт изначально дезинтегрируется (разрушается) на отдельные зёрна механическим путём, природная структура меняется.

В процессе дезинтеграции появляются обломки не характерные для природного состава породы (более крупные частицы).

После дезинтеграции частицы пропускают через сита разного диаметра. С помощью чего определяется количество частиц определённого размера.

Как правило используются для определения частиц размеров от 0.05 и более миллиметров.

Для этого берутся стандартные наборы сит: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0.5; 0.25 мм.

Все частицы, которые меньше 0.05 мм исследуются с помощью седиментационного анализа. Он основан на закономерностях осаждения частиц в водной среде. Для этого используется формула Стокса. Она справедлива для частиц правильной, шарообразной формы, размером 0.1¼0.01 мм. Эта формула связывает скорость осаждения с диаметром частиц и плотностью:

v=(g×d²/(18×n))×(r_п/r_ж – 1),

где d – диаметр частиц,

n - кинематическая вязкость

r_п – плотность породы

r_ж – плотность жидкости

v – скорость осаждения.

Частицы, размером менее 0.01 мм не подчиняются этому закону.

Распределение частиц по размерам описывается с помощью кривой распределения частиц.

1. Определяется суммарная масса SМ;

2. строится интегральная кривая;

SМ, %

60

10

lg d

0 d¹⁰ d⁶⁰

Неоднородность размеров частиц характеризуется величиной отношения d⁶⁰/d¹⁰. Где d⁶⁰ – диаметр частиц, при котором сумма масс фракции от 0 до 60%, а d¹⁰ – диаметр частиц, при котором сумма фракции рассматривается от 0 до 10 %.

Если мы рассматриваем однородную систему:

q>90° q<90°

Физик Слихтер предложил формулу связи коэффициента пористости с формой упаковки частиц.

_______

k_п=1 - p/(6(1-соsq)Ö1+2×соsq)

если q=90° - k_п=0.476;

если q=60° - k_п=0.259

Применимо только для частиц равной идеальной формы.

Кроме размера неоднородность определяется и формой частиц.

Чем больше отличие частиц от идеальной геометрической фигуры, тем хуже коллекторские свойства пласта:

Есть т.н. глинистые частицы, вносящие огромный вклад в ухудшение извлечения. Частицы, размер которых <10 мкм – это частицы, которые определяют глинистость пласта. Глина – прекрасный адсорбент, образующий связанную нефть и связанную воду.

Глинистость пласта.

Различают:

1. Массовую глинистость (в долях единицы)

С_гл=m_0.01/m_тв

2. Объёмную глинистость (коэффициент глинистости)

k_гл=С_гл×(1-k_п)

Важным свойством глины является взаимодействие с флюидами.

Окатанность.

Стоит упомянуть и такое определяющее неоднородность свойство как окатанность частиц.

По окатанности гранулы можно разделить на:

хорошо окатанные; полуокатанные;

угловатые (неокатанные);