Исследование физических свойств горных

ПОРОД

Физические свойства горных пород, в которых нефть и газ могут содержаться в промышленных количествах, представляют исключительный интерес для подсчета запасов, проектирования разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. В данном разделе приводится методика проведения исследований по определению основных физических характеристик коллекторов.

Под гранулометрическим составом горных пород подразумевается количественное содержание в породах частиц различной крупности.

Гранулометрический состава нефтесодержаших пород в основном представлен частицами размером от 0,5 до 0,05 мм в диаметре. В зависимости от размера зерен, породы разделяются на три основные группы: псаммиты, алевриты и пелиты.

Первая группа – псаммиты состоят преимущественно из частиц размером 1 - 0,1 мм. Вторая – алевриты, включает частицы размером 0,1 - 0,01 мм и третья – пелиты, в которую входят частицы размером от 0,01 до 0,001 мм.

Для определения гранулометрического состава горных пород существует несколько методик. Наиболее распространенными являются ситовый и седиментационный методы, применяемые для слабо и средне сцементированных горных пород и метод исследования в шлифах под микроскопом, применяемый для средне и крепко сцементированных пород.

Ситовый анализ применяется преимущественно для характеристики состава псаммитов, а седиментационный анализ, используют для характеристики алевритов и пелитов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОРОД СИТОВЫМ МЕТОДОМ

Необходимая аппаратура и принадлежности: агатовая ступка и пестик с резиновым наконечником, аналитические весы с разновесами, стандартный набор сит и кисточка.

Описание аппаратуры

Для проведения ситового анализа обычно пользуются тканными проволочными и шелковыми ситами. Размер этих сит определяют по числу отверстий, приходящихся на один линейный дюйм. Стандартный набор включает 11 сит. Информация о наборе приводится в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика сит для гранулометрического анализа

№ сита	Сторона квадратного отверстия, мм	№ сита	Сторона квадратного отверстия, мм
	3,36		0,210
	1,68		0,149
	0,89		0,105
	0,59		0,074
	0,42		0,053
	0,30	-	-

Порядок выполнения работы

Проэкстрагированный и высушенный образец керна размельчают на составляющие его зерна при помощи агатовой ступки и пестика с резиновым наконечником. Допускается применение других способов измельчения горной породы при условиях сохранения целостности зерен составляющих породу.

Из приготовленного, по стандартной методике берут навеску песка, равную 50 г. с точностью определения навески 0,01 г. Навеску песка высыпают в набор сит, установленных друг на друга в порядке убывания размера отверстий, то есть в порядке, приведённом в таблице 1.

В течение 15 минут встряхивают набор сит и добиваются полного прорасеивания песчаного материала.

По окончании просеивания содержимое каждого сита и тазика аккуратно высыпают на глянцевую бумагу, обметая каждое сито кисточкой.

Путём взвешивания определяют массу каждой фракции, то есть массу песчаного материала, оставшегося на каждом сите. Точность определения массы составляет 0,1 г.

Рассчитывается процентное содержание каждой фракции, исходя из того, что навеска 50 г. составляет 100%. Суммарная потеря массы при проведении анализа не должна превышать 1 %.

Оформление результатов исследования

Результаты взвешивания фракций при ситовом анализе вносятся в таблицу 1. По усредненным данным таблицы 1 строят график (или гистограмма) распределения зерен породы по размерам (рисунок 2) и график суммарного состава (рисунок 3). Для построения графика по оси ординат откладывают массовые доли фракции в процентах, а по оси абсцисс – диаметр частиц d или lg d.

При построении второго графика по оси абсцисс откладывают диаметры d частиц, а по оси ординат – изменения массы зерен, приходящиеся на единицу изменения их диаметра.

Все результаты исследований удобнее оформлять в виде таблицы 2.

Таблица 2 – Результаты исследований гранулометрического состава

Фракция, мм	Масса, г	%	Фракция, мм	Масса, г	%
Более 3,36			0,300-0,210
3,36-1,68			0,210-0,149
1,68-0,86			0,149-0,105
0,84-0,59			0,105-0,074
0,59-0,42			0,074-0,053
0,42-0,30			Менее 0,053

Рисунок 2 – Гистограмма распределения зерен породы по размерам

Рисунок 3– График суммарного гранулометрического состава зерен

породы

В заключение делается вывод:

· о степени неоднородности частиц породы - отношение размера частиц, при котором сумма масс фракций составляет 60% общей массы, к размеру частиц, при котором сумма масс фракций равна 10%: d₆₀/d₁₀, где d₆₀ – диаметр частиц, при котором сумма масс фракций составляет 60 % (точка 2 на рисунке 2), d₁₀ - диаметр частиц, при котором сумма масс фракций составляет 10 % (точка 3 на рисунке 2). Коэффициент неоднородности зерен породы, слагающих нефтяные месторождения обычно колеблется в пределах 1,1 – 20,0;

· о базовом размере частиц породы для расчета отверстий фильтра – размер частиц породы, соответствующий размеру отверстий сита, через которое прошло 50% всей массы частиц.

Таблица 3 - Результаты ситового анализа

Масса навески до рассева, г	Распределение фракций в навеске при размере зерен, мм	Масса навески после рассева, г	Расхождение массы навески до и после рассева, г
> 0,63	0,630 – 0,400	0,400 - 0,315	0,315 - 0,200	0,200 - 0,160	0,160 - 0,100	0,100 - 0,071	0,071 - 0,063	< 0,063
г	%	г	%	г	%	г	%	г	%	г	%	г	%	г	%	г	%

Вопросы для самопроверки

1 В каком виде должен быть подготовлен образец керна для данного анализа?

2 В каком порядке устанавливаются сита в зависимости от размера отверстий сит?

3 Какие работы проводятся по окончании просеивания фракций?

4 Подробно описать порядок построения гистограммы распределения зерен породы по размерам и графика суммарного состава зерен породы.

5 Цель проведения гранулометрического анализа (сделать выводы).