Проницаемость горных пород реферат
Обновлено: 03.07.2024
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Курсовая работа
Проницаемость и пористость горных пород СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение
2. Цели и задачи
3. Теоретическая часть
.3 Зависимость проницаемости от пористости и размера пор
.4 Метод определения проницаемости
. Список литературы 1. ВВЕДЕНИЕ В работах Л.С. Лейбензона, И. Козени, К. Терцаги, Д. Слихтера и других ученых, создавших теорию фильтрации, установлена функциональная зависимость между пористостью и проницаемостью, но только для фиктивных и идеальных грунтов. Что же касается реальных горных пород, то, как указывают многие исследователи, функциональной связи пористости с проницаемостью не обнаружено. Порода может обладать высокой пористостью и быть при этом слабопроницаемой, как это имеет место для глин и других тон к о дисперсных пород. Известно, что породы одной пористости могут иметь разные значения коэффициента проницаемости. Ф.А. Требин на основе анализов большого числа кернов из нефтяных месторождений отмечает, что аналитической зависимости между пористостью и проницаемостью не существует. Такие же мнения высказываются в работах М. Маскета, А. Шейдеггера, А.А. Ханина и др. Для отдельных типов пород может иметь место корреляционная зависимость между пористостью и проницаемостью. Это отмечают А.А. Ханин, У. Рассел и др. Установлено, что проницаемость растет гораздо быстрее пористости. Так, по А.А. Ханину, при увеличении пористости песчаных отложений в 1,5-2 раза (от 5 до 10 %) проницаемость возрастает почти в 10 раз (от 0,01 до 0,1 мкм2). Проницаемость зависит главным образом от размера и характера поровых каналов (сквозные, поры или тупиковые), которые в свою очередь определяются литологией пород, их происхождением, составом цемента, наличием коллоидных фракций и т. д. Движение жидкости в пористой среде происходит не по всем порам, а только по тем, которые в своей совокупности составляют активную (или эффективную) пористость. Поэтому в общем случае следует говорить о связи проницаемости не с общей, а с эффективной пористостью. В хорошо проницаемых породах (песках, песчаниках) эффективная пористость незначительно отличается от общей.
Наоборот, в тонкодисперсных связанных грунтах различие очень велико. Поэтому проницаемость глин формируется только за счет эффективной пористости. Характер изменения проницаемости глин в зависимости от пористости следует рассматривать с учетом их минерального состава, определяющего микро- и макроструктуру порового пространства. Глины по минеральному составу делятся на каолиновые, гидрослюдистые и монтмориллонитовые. В силу особенностей строения кристаллических решеток породообразующих минералов эти глины резко различаются по своим физическим и, в частности, фильтрационным показателям. Коэффициент проницаемости каолиновых глин, как правило, на порядок и более выше монтмориллонитовых (гидрослюдистые глины занимают промежуточное положение). В то же время пористость каолиновых глин ниже пористости монтмориллонитовых. Поэтому неправомерно сопоставлять, например, проницаемость монтмориллонитовых глин с пористостью каолинитовых глин. Выявление корреляционных зависимостей между проницаемостью и пористостью следует проводить для глин преимущественно одного минерального
Похожие работы
2014-2022 © "РефератКо"
электронная библиотека студента.
Банк рефератов, все рефераты скачать бесплатно и без регистрации.
"РефератКо" - электронная библиотека учебных, творческих и аналитических работ, банк рефератов. Огромная база из более 766 000 рефератов. Кроме рефератов есть ещё много дипломов, курсовых работ, лекций, методичек, резюме, сочинений, учебников и много других учебных и научных работ. На сайте не нужна регистрация или плата за доступ. Всё содержимое библиотеки полностью доступно для скачивания анонимному пользователю
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:
Для газонефтяных месторождений:
Пласт считается созревшим для разработки, если остаточная водонасыщенность SВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Институт геологии и нефтегазодобычи
Кафедра "Прикладной геофизики"
" Основные модели проницаемости терригенных осадочных пород; законы Дарси и Пуазейля. Абсолютная, относительная фазовая иэффективные проницаемости пород."
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Закон Дарси 4
2. Общая классификация проницаемости 6
3. Диапазон значений проницаемости и факторы, влияющие на их величину 12
4. Зависимость проницаемости от направления 14
5. Методы осреднения проницаемости 15
6. Фазовая и относительная проницаемость 17
7. Другие источники данных проницаемости 21
8. Основные модели проницаемоститерригенных осадочных пород 28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
Петрофизические знания являются фундаментальными для специалистов в области геофизики, разработки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых, геотехнологического моделирования, геоэкологии и многих других областей знаний, связанных с науками о Земле.
Одним изосновных петрофизических параметров, в значительной степени влияющих на выбираемые подходы к реализации процесса разработки месторождений нефти и газа, является проницаемость эксплуатационного объекта. Проницаемость – это фильтрующий параметр горной породы, характеризующий её способность пропускать через себя жидкости и газы при перепаде давления. От этого параметра напрямую зависят эффективность и потенциалместорождения, применение методов разработки и повышения нефтеотдачи.
Впервые понятие проницаемости было введено Анри Дарси в его известном законе фильтрации жидкости. В последующем, с возникновением нефтяной и газовой отрасли, понятие проницаемости стали применять и к пластовым системам, в которых происходит фильтрация флюида. На основе закона Дарси, французский инженер Жюль Дюпюи вывел уравнениепритока несжимаемой жидкости к вертикальной скважине, являющееся интегральной формой закона Дарси. На основе работ двух этих выдающихся учёных, можно сказать, что продуктивность как скважины, так и месторождения в целом, зависит в большей степени от проницаемости горной породы.
Существует несколько видов проницаемости горных пород: абсолютная, эффективная, относительная. На практике, при эксплуатациискважин, определяющими являются параметры эффективной и относительной проницаемости. Важным свойством является анизотропия пласта, характеризующая его неоднородность по вертикали и латерали.
Одной из основных задач специалистов по исследованию скважин является достоверное получение данных о проницаемости. Для этих целей необходимо обеспечивать высокое качество и надёжность как исследовательской аппаратуры,так и интерпретации получаемых данных.
В 1856 году Анри Дарси, будучи мэром города Дижона (Франция) опубликовал книгу, в которой описал многочисленные опыты по изучению фильтрации воды через вертикальные фильтры (рис.1.1.). В результате проведенных опытов им была установлена следующая экспериментальная зависимость:
где Q – объемный расходжидкости через песчаный фильтр; L – длин песчаного фильтра; S – площадь поперечного сечения фильтра; ΔH=H1-H2 – разность гидравлических напоров воды над фильтром и у его основания; К – коэффициент пропорциональности.
В уравнении 1.1. используется коэффициент пропорциональности К, который зависит как от природы пористой среды, так и от свойств фильтрующейся воды.
В любой работе первым необходимым условием для получения хорошего результата является понимание того, с чем мы работаем, то есть понимать объект работы. Наш объект работы – породы-коллекторы. Процессы разработки и эксплуатации нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений тесно связаны с физическими и химическими свойствами пород-коллекторов. Мы не можем оценить запас нефти и газа, если не понимаем таких понятий как пористости, нефтенасыщенности, газонасыщенности. Бурение, выбор способа эксплуатации, выбор методов интенсификации добычи, выбор методов повышения коэффициента извлечения нефти и газа в какой-то степени зависит от свойств горных пород-коллекторов и их поведения при различных воздействиях. Изучению пород-коллекторов и процессов движения через них жидких и газообразных флюидов также придается большое значение в связи с поисками и разведкой нефтяных и газовых месторождений. Существуют многие науки, которые изучают горные породы-коллекторы ( геохимия, петрография, физика пласта, геология нефти и газа…). В данном реферате будем рассматривать кратко некоторые вопросы, связанные с классификацией пород-коллекторов, с характеристикой и оценкой пористости, проницаемости и насыщенности пустотного пространства жидкостью и газом, механические и тепловые свойства.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ КОЛЛЕКТОРОВ
Горные породы, обладающие способностью вмешать нефть, газ и воду и отдавать их при разработке, называются коллекторами.
Подавляющая часть нефтяных и газовых месторождений приурочена к коллекторам трёх типов – гранулярным, трещинным и смешанного строения. К первому типу относятся коллекторы, сложенные песчано-алевритовыми породами, поровое пространство которых состоит из межзерновых полостей. Подобным строением порового пространства характеризуются также некоторые пласты известняков и доломитов. В чисто трещиноватых коллекторах (сложенных преимущественно карбонатами) поровое пространство образуется системой трещин. При этом участки коллектора между трещинами представляют собой плотные малопроницаемые нетрещиноватые массивы (блоки) пород, поровое пространство которых практически не участвует в процессах фильтрации. На практике, однако, чаще всего встречаются трещиноватые коллекторы смешанного типа, поровое пространство которых включает как системы трещин, так и поровое пространство блоков, а также каверны и карст.
Трещиноватые коллекторы смешанного типа в зависимости от наличия в них пустот различного типа подразделяются на подклассы – трещиновато-пористые, трещиновато-каверновые, трещиновато-карстовые и т.д.
Анализ показывает, что около 60% запасов нефти в мире приурочено к песчаным пластами песчаникам, 39% – к карбонатным отложениям, 1% – к выветренным метаморфическим и изверженным породам. Следовательно, породы осадочного происхождения – основные коллекторы нефти и газа.
3.коллекторские Свойства горных пород
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 поры), промежутки между плоскостями наслоения - это первичные поры, образовавшиеся одновременно с формированием породы.
Поры растворения, образовавшиеся в результате циркуляции подземных вод, за счёт процессов растворения минеральной составляющей породы активными флюидами образуются поры, например, выщелачивания, вплоть до образования карста.
Поры и трещины, возникшие под влиянием химических процессов, приводящие к сокращению объема породы. Например, превращение известняка (СаСО 3 ) в доломит (СаСО 3 · МgСО 3 ). При доломитизации идёт сокращение объёмов породы приблизительно на 12%, что приводит к увеличению объема пор. Аналогично протекает и процесс каолинизации – Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·H 2 O.
Пустоты и трещины, образованные за счёт эрозионных процессов, выветривания, кристаллизации.
Пустоты и трещины, образованные за счёт тектонических процессов, напряжений в земной коре.
Виды пор (2) - (5) – это, так называемые, вторичные поры, возникающие при геолого-минералогических или химических процессах.
Объём пор зависит от:
формы зёрен и размера зёрен;
сортировки зёрен (чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость);
Рис. 3.1. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а – менее плотная кубическая укладка,б – более компактная ромбическая укладка
однородности и окатанности зёрен;
вида цемента (см. рис. 3.2).
Рис. 3.2. Разновидности цемента горных пород
Не все виды пор заполняются флюидами: водой, газами, нефтью. Часть пор бывает изолирована, в основном, это внутренние поры.
3.1.2. ВИДЫ ПОРИСТОСТИ
Общая (полная, абсолютная) пористость – суммарный объём всех пор (V пор ), открытых и закрытых.
Пористость открытая эквивалентна объёму сообщающихся (V сообщ ) между собой пор и измеряется она в м 3 , см 3 .
На практике для характеристики пористости используется коэффициент пористости ( m ) , выраженный в долях или в процентах.
Коэффициент общей (полной, абсолютной) пористости (m п ) зависит от объема всех пор:
Коэффициент открытой пористости (m о ) зависит от объёма сообщающихся между собой пор:
Коэффициент эффективной пористости (m эф .) оценивает фильтрацию в породе жидкости или газа, и зависит от объёма пор (V пор 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:
m п > m o > m эф . (3.4)
Для хороших коллекторов коэффициент пористости лежит в пределах 15-25%. Поровые каналы нефтяных пластов условно подразделяются на три группы:
субкапиллярные - размер пор 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 (силами 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).
Читайте также: