Порядок выполнения работы. 1. Образец, предварительно отмытый от углеводородов и солей

1. Образец, предварительно отмытый от углеводородов и солей, дезинтегрируют (до фракции < 2 мм) с помощью чугунной ступки и пестика.

2. Квартованием отбирают представительную пробу (навеску массой 40-60г), высушивают её при t=105±2 °С до постоянной массы определяют массу навески (твердой фазы) m_тв.

3. Собирают колонку сит, установив их друг на друге в порядке увеличения диаметра отверстий.

4. Отобранную пробу засыпают в верхнее сито, с ячейками наибольшего размера.

5. Систему сит помещают в виброустановку (типа «Ротап»).

6. Время работы виброустановки выбирают экспериментально по условию стабилизации массы навесок (m_i) на ситах (рекомендуемое время рассева 10-15 мин.).

7. Навеску, оставшуюся на каждом сите аккуратно, с помощью колонковой кисточки, ссыпают на бумажный поддон из кальки. На поддонах карандашом подписывается номер образца и размер фракции. С помощью аналитических весов определяют массу каждой навески (m_i), полученный результат записывают в рабочую таблицу.

8. Рассчитывают массовую долю каждой такой навески как отношение массы навески к суммарной массе навесок по уравнению (2.2) - n_i = m_i./Sm_i.

9. Результаты записывают в таблицу 2.6 (результаты гранулометрического анализа могут быть записаны в виде таблицы, аналогичной таблице 2.4).

10. Для каждой фракции вычисляется функция Крамбейна или Батурина по формулам (3) или (4).

11. На основании полученных данных строят частотную гистограмму и кумулятивную кривую гранулометрического состава (обычно применяют обратную, уменьшающуюся, шкалу диаметра частиц).

12. Анализируют полученные распределения и делают выводы о принадлежности образца горной породы к тому или иному литологическому типу.

Таблица 2.6

№ обр	Массовая доля частиц ni = mi./Smi (%) во фракциях (мм)
>d1	d1- d2	d3- d4	di – di+1 и.т.д.	< dn

Контрольные вопросы:

1. Что называется структурой и текстурой горной породы?

2. Перечислить виды неоднородности горных пород.

3. В чем сущность гранулометрического анализа и цели его проведения?

4. Назовите основные глинистые минералы и виды глинистого цемента.

5. Классифицируйте обломочные горные породы по размерам зерен и соотношениям содержания той или иной фракции.

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ минеральной плотности пород

ПИКНОМЕТРИЧЕСКИМ СПОСОБОМ И СПОСОБОМ

ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ

Плотность и пористость горных пород достаточно тесно взаимосвязаны, соответственно методики экспериментальных определений плотности и пористости пород также имеют общую основу. Это нашло свое отражение в государственных стандартах: ГОСТ 26450.0 - 85 - ГОСТ 26450.2 - 85 “Породы горные. Методы определения коллекторских свойств”, регламентирующих указанные измерения. Подробнее и для более широкого круга исследуемых пород и условий пределения плотности и пористости изложены в стандарте «НПЦ Тюменьгеофизика» (СТП 50–28–02.). Он устанавливает методы определения:

минеральной и объемной плотности и открытой пористости образцов песчано-глинистых пород, в том числе и слабосцементированных пород, методом гидростатического взвешивания (на целых образцах и отдельных кусочках);

минеральной плотности образцов горных пород (на порошковых пробах) методом гидростатического взвешивания и пикнометрическим методом;

Объемной плотности горных пород методами гидростатического взвешивания и парафинирования (Мельчера) и расчета общей пористости.

Регламентированные стандартом методики позволяют оценить параметры горных пород в следующих пределах:

минеральная плотность порошкообразных проб (метод гидростатического взвешивания) – от 1,1 до 5,0 г/см³ с относительной погрешностью метода до ±0,35 %;

минеральная плотность порошкообразных проб (метод пикнометрический) – от 1,1 до 5,0 г/см³ с относительной погрешностью метода до ±0,8 %;

минеральная плотность (метод гидростатического взвешивания образцов) – от 1,1 до 5,0 г/см³ с относительной погрешностью метода до ±0,55 %;

объемная плотность (метод гидростатического взвешивания образцов) – от 1,7 до 4,0 г/см³ с относительной погрешностью метода до ±0,8 %;

общая пористость (метод Мельчера) – от 1,0 до 42,0% с относительной погрешностью метода до ± 2,5 %.

открытая пористость (метод гидростатического взвешивания или метод насыщения по Преображенскому)– от 0,3 до 38,0 % с абсолютной погрешностью метода до ± 0,3 % (при Кп<15%) и относительной погрешностью метода 2,0%. (при Кп³15 %).

Стандарт не распространяется на определение объемной плотности и открытой пористости пород трещиноватых, с открытыми трещинами, пород кавернозных и рыхлых. Описанные ниже методики определений к лабораторным работам №№ 3, 4 и 5) опираются на указанный стандарт СТП 50–28–02.

Теоретические основы

Плотность (d) - физическое свойство тел, количественно оцениваемое отношением их массы к объему тела. (В некоторых областях техники используется так называемая относительная плотность. Для жидких тел относительная плотность определяется по отношению к плотности дистиллированной воды; для газов—к плотности сухого воздуха.)

Различают объемную и минеральную плотности породы. Объемная плотность её зависит от содержания и плотности поровых флюидов, поэтому различают объемную плотность сухой породы и объемную плотность полностью водонасыщенной породы.

Объемная плотность сухой породы характеризует отношение массы сухой породы экстрагированной от содержания углеводородов и солей, находившихся в поровых водах, к объему этой породы.

Объемная плотность водонасыщенной породы характеризует отношение массы экстрагированной от углеводородов и солей породы, насыщенной водой (раствором) породы, к объему этой породы.

Минеральная плотность (плотность твердой фазы) породы характеризует отношение массы сухой породы, экстрагированной от углеводородов и солей, находившихся в поровых флюидах, к объему её твердой фазы.

Масса сухой породы включает массу твердой фазы неорганического и органического происхождения и содержащейся в них воды (кристаллическую, конституционную и гигроскопическую), остающейся после сушки при стандартных условиях (105 °С).

Пористость характеризует объем пустотного пространства породы, т.е. той части породы, которая заполнена жидкостью, газом, экстрагируемым органическим веществом, а также той частью адсорбированной влаги, удаление которой не приводит к необратимым изменениям свойств твердой минеральной компоненты пород. Коэффициент пористости характеризуется отношением указанного объёма (Vп), к объему породы (V) и выражается либо в долях, либо в процентах: Кп = Vп/V.

По сообщаемости пор различают открытую (Кп) и закрытую пористость (Кпз) пород, в сумме они представляют общую пористость (Кпо=Кп+Кпз).

Объемная плотность породы (d_п) зависит от плотности составляющих её компонент (d_i) и их объемной доли (n_i= V_i/V):

d_п = Sd_i *n_i (3.1)

В частности, она зависит от плотности и долевого содержания твердой d_тф, жидкой d_ж и газовой d_г фаз в единице объема породы (V_п). Плотность жидкости (воды и нефти) определяется с помощью ареометров. Плотность газа определяют методом взвешивания в емкости известного объема.

В лаборатории обычно определяют объемную плотность абсолютно сухой породы d_п. Обусловлено это трудностью сохранения характерных для естественного залегания пород объемной влажности (W), минерализации и нефтегазонасыщенности пород (K_н и K_г). По установленному значению объемной плотности (d_п), известным значениям коэффициентов объемной влажности (W), пористости (Кп) и нефтегазонасыщенности (K_н и K_г), значениям плотности насыщающих её воды, нефти и газа (d_в, d_н и d_г) можно рассчитать плотность пород для случаев полного водонасыщения (d_п,в) или для состояния предполагаемого нефтегазонасыщения (d_п,нг):

; (3.2)

; (3.3)

Между плотностью твердой фазы и объемной плотностью сухой породы, не имеющей закрытых пор, существует следующая зависимость:

; (3.4)