Свойства горных пород
Свойства горных пород
Геологическая характеристика
Геологическая характеристика
Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород
Главные компоненты песчаника
Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород
Главные компоненты песчаника
Типы пор в песчанике
Геологическая характеристика
Влияние глинистости на пористость и проницаемость
Химический, минералогический состав и физические свойства глинистых минералов
Влияние типа глин на пористое пространство
Модели глинистого песчаника
Глинистость
Фильтрационно-емкостные свойства
Фильтрационно-емкостные свойства горных пород
Пористость
Пористость
Общая пористость VS. эффективная пористость
Факторы, влияющие на пористость
Сортировка и упаковка
Трещинная пористость
Пористость
Примеры пористости различных пород
Методы измерения пористости на керне
Метод насыщения
Фильтрационно-емкостные свойства горных пород
Проницаемость
Граничные условия закона Дарси
Влияющие факторы
Зависимость от гранулометрического состава
Влияние размера и формы зерен на проницаемость
Примеры значений проницаемости
Влияние трещин на проницаемость горной породы
Виды проницаемости
Относительная фазовая проницаемость
Связь пористость-проницаемость
Связь пористость-проницаемость
Фильтрационно-емкостные свойства горных пород
Насыщенность
Насыщенность
Способы определения насыщенности
Капиллярное давление
Сила поверхностного натяжения
Сила поверхностного натяжения
Сила поверхностного натяжения
Смачиваемость
Смачиваемость
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Капиллярное давление
Физические свойства пород
Плотность
Плотность
Плотность
Плотность
Физические свойства пород
Естественная радиоактивность
Естественная радиоактивность
Естественная радиоактивность
Физические свойства пород
Упругие свойства
Упругие свойства
Упругие свойства
Физические свойства пород
Электрические свойства
Электрические свойства
Электрические свойства
Электрические свойства
Уравнение Арчи
Физические свойства пород
Свойства пластовых флюидов
Оценка сопротивления пластовых вод по химическому составу
Оценка сопротивления пластовых вод по химическому составу
Лабораторные исследования керна
Определение пористости горных пород
Пористость горных пород
Методы определения пористости горных пород
Методы определения пористости горных пород
Методы определения пористости горных пород
Методы определения пористости горных пород
Определение водо- и нефтенасыщенности образцов горных пород
Общие сведения
Опредедение водо- и нефтенасыщенности с помощью аппарата Закса
Аппарат Закса
Определение проницаемости горных пород
Общие сведения
Проницаемость горных пород
Оценка проницаемости
Метод стационарной фильтрации
Типовые схемы установок для определения газопроницаемости
Типовые схемы установок для определения газопроницаемости

Физические свойства горных пород и флюидов. Лабораторные исследования керна ООО «Газпромнефть НТЦ» ДГиРТА

1.

Физические свойства горных
пород и флюидов
Лабораторные исследования
керна
ООО «Газпромнефть НТЦ»
ДГиРТА
Митяев Максим Юрьевич
2016

2. Свойства горных пород

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
2

3. Свойства горных пород

Геологическая характеристика
Литолого-минералогический состав
Структура и текстура
Условия осадконакопления
Вторичные изменения
Фильтрационно-емкостные свойства
Пористость
Проницаемость
Флюидонасыщенность
Капиллярное давление
Физические свойства
Плотность
Естественная радиоактивность
Акустические свойства Электрические свойства
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
3

4. Геологическая характеристика

её влияние на физические свойства
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
4

5. Геологическая характеристика

Обломочные породы
Карбонатные породы
Постоянный состав
Преимущественно состоят
первичных минералов SiO2
из карбонатных минералов
(группа )
Классифицируются на
Известняк –
основе:
Размеру зерна
Минеральному составу
преимущественно кальцит
(кальцит карбоната, )
Доломит –
преимущественно доломит
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
5

6. Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород

Плотность,
г/см3
Минерал
Состав
2.65
Кварц
SiO2
2.55 - 2.63
Полевой шпат
(K, Na)(AlSi3O8)
2.71 – 3.96
Карбонаты
(Fe)/(Ca, Mg)CO3
2.30 - 2.96
Сульфаты
(гипс, ангидрит)
(Ca)SO4(2H2O)
2.40 – 2.77 – 3.30
Слюда
K2Al4 [Si6Al2O20](OH,F)4
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
6

7. Главные компоненты песчаника

Каркас
Остаточный размер зерен песчаника (или алевролита)
Матрица
Остаточный размер алевролита или глин
Цемент
Материал накопленный после седиментации или в процессе.
Заполняет поровое пространство и каркас.
Поры
Оставшееся свободное пространство
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
7

8. Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород

Плотность,
г/см3
Минерал
Состав
1.0
Вода пресная
H2O
1.0 -1.2
Вода соленая
H2O
0.7 – 0.9
Нефть
CnHk
0.001 – 0.004
Газ
CH4
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
8

9. Главные компоненты песчаника

1.
2.
3.
4.
Каркас
Матрица
Цемент
Поры
Поры
Каркас
(Кварц)
Цемент
Матрица
Каркас
(Полевой шпат)
0.25 mm
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
9

10. Типы пор в песчанике

Межзерновая (первичная)
Образующая пустотное пространство между зернами каркаса
Микропористость
Небольшие поры, преимущественно между остаточным каркасом зерен
или цемента
Кавернозная
Частичное или полное растворение аутигенных зерен (также может
встречаться внутри самих зерен)
Трещинная
В областях растрескивания под влиянием напряженности
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
10

11.

1.
2.
3.
4.
Каркас
Матрица
Цемент
Поры
1.
2.
Первичная и вторичная матричная пористость
Трещинная пористость
Трещины
Поры растворения
Поры
Каракас
Цемент
(Песчаник)
Матрица
Каркас
(Полевой шпат)
0.25 mm
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
11

12. Геологическая характеристика

Структура порового пространства зависит от:
Сортировки частиц, слагающих горную породу
Упаковки зерен и формы межзерновых контактов
Формы и окатанности зерен скелета
Условий осадконакопления
Наличия и количества глинистого материала
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
12

13. Влияние глинистости на пористость и проницаемость

Хороший коллектор
Плохой коллектор
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
13

14. Химический, минералогический состав и физические свойства глинистых минералов

Плотность,
г/см3
Минерал
Состав
ЕКО,
meq/100g
2.60 - 2.68
Каолинит
Al4[Si4O10](OH)8
3-15
2.60 - 3.30
Хлорит
(Mg, Fe+2, Fe+3, Mn, Al)12[(Si,Al)8 O 20](OH)16
<10
2.60 - 2.90
Иллит
K1.5-1.0Al 4[Si6.5-7.0Al1.5-1.0O20](OH)4
10-40
2.00 – 3.00
Смектит
(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4[(Si,Al)8 O20]
(OH)4nH2O
80-150
2.00 – 2.30
Цеолит
Kx/nAlxSiyO2(x+y) z H2O
100-500
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
14

15. Влияние типа глин на пористое пространство

Агрегаты различных типов глина
в поровом пространстве:
Встречаются различные типы
заполнения порового пространства в
зависимости от типа глин
Наиболее благоприятен дискретный
тип (каолинит) в отличии от
волокнистого (иллит), заполняющего
поры в виде перемычек между
песчаными зернами.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
15

16. Модели глинистого песчаника

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
16

17. Глинистость

Глинистость
Массовая
Объемная
Относительная
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
17

18. Фильтрационно-емкостные свойства

Фильтрационно-емкостные
свойства горных пород
Пористость
Проницаемость
Насыщенность
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
18

19. Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

Пористость
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
19

20. Пористость

=
+
Объем зерен
Pore Volume
Объем
Grain Volume
Porosity,
Porosity,
Porosity,
пор
Общий объем
Bulk Volume
Pore Volume
x 100
Bulk Volume
Bulk Volume - Grain Volume
x 100
Bulk Volume
Pore Volume
x 100
Pore Volume + Grain Volume
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
20

21. Пористость

Типы пористости:
Общая пористость (Bulk porosity)
– Общий объем всех пор в породе
Эффективная пористость (Effective
porosity)
– Объем сообщающихся пор
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
21

22. Общая пористость VS. эффективная пористость

Чистый песчаник:
Средне-, хорошо- сцементированный песчаник:
Сильно – сцементированный песчаник и большинство
карбонатов:
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
22

23. Факторы, влияющие на пористость

Первичные факторы
Упаковка
Сортировка
Форма зерен
Вторичные факторы
Механические (деформация,
трещины,…)
Геохимические (изменение
состава, растворение,…)
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
23

24. Сортировка и упаковка

Сортировка
Упаковка
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
24

25. Трещинная пористость

или 1.0%
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
25

26. Пористость

Core
Total
Effective
Total Grain Volume
Dry Clay Volume
Totally Dried Core
(Historical Definition)
Total
Effective
Hu midity Dried Core
(Prese rves Bound Water Layers)
Isolated
Pore Volume
Non - Clay
Grain Volume
Bound Water Volume
Effective
Clay Volume
Bound Water
Total
Isolated Pore Volume
Log
Total and Effective Pore Volumes
Defined in Core and Log Analysis
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
26

27. Примеры пористости различных пород

Песчаник в пластовых условиях
Глины
-
Карбонаты
15-35%
0-45%
-
Кавернозные карбонаты
-
5-10%
-
10-40%
Доломит
-
10-30%
Гранит
-
<1%
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
27

28. Методы измерения пористости на керне

Метод насыщения
Метод плавучести
Гелиевая порометрия
Ртутная порометрия
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
28

29. Метод насыщения

Величина
Обозначение
Значение
Вес образца, г
m₁
27,760
Вес насыщенного образца в воздухе, г
Вес насыщенного образца в рабочей
жидкости, г
Плотность рабочей жидкости, г/см³
m₂
m₃
30,665
19,178
Коэффициент открытой пористости
насыщения, доли
Кп
0,828
?
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
29

30. Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

Проницаемость
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
30

31. Проницаемость

Проницаемость ( K ) – свойство пород пропускать
через себя жидкости, газы и их смеси при перепаде
давлений (мера фильтрационной проводимости)
A
k A P
Q
l
Q
P₁
P₂
L
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
31

32. Граничные условия закона Дарси

Ламинарный поток через
пористую среду
Отсутствие химических
реакций между средой и
фильтрующимся реагентом
Однофазное насыщение
среды
[ K ] = m2, mkm2,
дарси, миллидарси
Несжимаемая жидкость
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
32

33. Влияющие факторы

Пористость (больше PHI – больше k)
Размер пор(маленькие поры – меньше k)
Размер зерен (большая площадь –
больше трение – меньше k)
Наличие более, чем одной фазы
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
33

34. Зависимость от гранулометрического состава

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
34

35. Влияние размера и формы зерен на проницаемость

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
35

36. Примеры значений проницаемости

• 0.001 мД
• 1-10 мД
- неколлектор (глины, граниты)
- средняя
• 10-100 мД
- высокая
• 100-1000 мД
- очень высокая
• 3Д
- суперколлекторы
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
36

37. Влияние трещин на проницаемость горной породы

?
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
37

38. Виды проницаемости

Абсолютная проницаемость – мера проницаемости, не
зависящая от типа флюида (максимальная)
Эффективная (фазовая) проницаемость проницаемость одного флюида в присутствии одного или
большего количества других флюидов (< абсолютной)
Относительная проницаемость - отношение
эффективной проницаемости при насыщении одним
флюидом к абсолютной проницаемости при 100 %
насыщении
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
38

39. Относительная фазовая проницаемость

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
39

40. Связь пористость-проницаемость

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
40

41. Связь пористость-проницаемость

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
41

42. Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

Насыщенность
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
42

43. Насыщенность

Пример двухфазного
насыщения (вода, нефть)
Пример трехфазного
насыщения (вода, нефть, газ)
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
43

44. Насыщенность

So = Vo/Vp
Vp = Vw + Vo + Vg
So + Sw + Sg = 1
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
44

45. Способы определения насыщенности

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
45

46. Капиллярное давление

Капиллярное давление в горных породах обусловлено следующими
факторами:
Наличием гидрофильной или гидрофобной пористой среды, пронизанной
капиллярами
Наличием флюида
Силами поверхностного натяжения между твердой фазой и флюидом
(флюидами)
Поверхностное натяжение – энергия на единицу площади (сила на
единицу расстояния), действующая на поверхности меду фазами
Горные породы – твердые фазы.
Вода, нефть и/или газ – флюиды.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
46

47. Сила поверхностного натяжения

Сила поверхностного натяжения выражается, как разница
сил различных фаз на границе порода-флюид
AT os ws ow cos
Отрицательная сила поверхностного натяжения указывает на то,
что более плотная фаза (вода) смачивает поверхность породы
Если поверхностное натяжение = 0, это говорит, что обе фазы
имеют одинаковое влияние на поверхность
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
47

48. Сила поверхностного натяжения

ow
os
Oil
Water
ws
Solid
os
• 0 < < 90
Сила поверхностного натяжения между водой и породой превышает силу между
нефтью и породой
Гидрофильная порода
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
48

49. Сила поверхностного натяжения

Water
ow
Oil
os
ws
• 90 < < 180
os Solid
Сила поверхностного натяжения между водой и породой
меньше силы между нефтью и породой
Гидрофобная порода
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
49

50. Смачиваемость

http://www.epgeology.com/
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
50

51. Смачиваемость

WATER-WET
OIL-WET
Air
OIL
WATER
< 90
SOLID (ROCK)
FREE WATER
OIL
Oil
GRAIN
WATER
WATER
WATER
> 90
SOLID (ROCK)
OIL
GRAIN
OIL
RIM
BOUND WATER
FREE WATER
Ayers, 2001
https://www.spec2000.net
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
51

52. Капиллярное давление

Capillary Tube - Conceptual Model Высота воды в капилляре
функция от:
Air-Water System
Силы поверхностного
натяжения
Air
h
Радиуса капилляра
Разницы плотностей
флюидов
Water
• Considering the porous media as a collection of capillary tubes provides useful
insights into how fluids behave in the reservoir pore spaces.
• Water rises in a capillary tube placed in a beaker of water, similar to water (the
wetting phase) filling small pores leaving larger pores to non-wetting phases of
reservoir rock.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
52

53. Капиллярное давление

Rise of Wetting Phase Varies with
Капиллярное давление
Capillary Radius
Изменение высоты смачивающей фазы в зависимости от
радиуса канала
1
2
3
4
AIR
WATER
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
53

54. Капиллярное давление

Капиллярное давление в системе воздух/вода
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
54

55. Капиллярное давление

Капиллярное давление в системе нефть/вода
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
55

56. Капиллярное давление

Капиллярное давление разница между давлениями на
границе несмешивающихся жидкостей в капилляре
(поровом пространстве)
Рассчитывается как:
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
56

57. Капиллярное давление

Pc
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
57

58. Капиллярное давление

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
58

59. Капиллярное давление

Керн
Литофации
Образцы
Типы порового
пространства
Петрофизические
данные
vs k
Кривая ГК
Единицы потока
Капиллярное
давление
5
4
3
2
1
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
59

60. Физические свойства пород

Плотность
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
60

61. Плотность

- объем пор и пустот в горной породе, мᶟ;
- общий объем породы (объем твердого минерального
скелета в данном объеме) мᶟ;
m - масса образца породы в чистом и сухом виде, кг
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
61

62. Плотность

Grain density
DENS = 2,6679 - ,0173 * POR
Correlation: r = -,8267
1100
2,85
900
2,75
800
Bulk Density
Number of samples
1000
700
600
500
400
300
200
2,65
2,55
2,45
2,35
100
0
2,40
2,45
2,50
2,55
2,60
2,65
2,70
2,75
2,80
2,85
2,90
Jurassic Sandstones
Гистограмма распределения
плотности скелета юрских
песчаников
Expected
Normal
2,25
0
4
8
12
16
20
Regression
95% confid.
Porosity
Поле корреляции объемной
плотности и пористости юрских
песчаников
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
62

63. Плотность

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
63

64. Плотность

Естественная радиоактивность – способность горных пород к
самопроизвольному испусканию гамма-квантов различной энергии за счет
превращения одного изотопа в другой – радиоактивного распада
Радиоактивность горных пород обусловлена преимущественно содержанием
в них радиоактивных изотопов К40, U238, Th232
Единицы измерения радиоактивности – грамм-эквивалент радия на 1 грамм
породы – концентрация радиоактивных элементов в горной породе, при
которой возникает гамма-излучение такой же интенсивности , как при
распаде 1 г Ra (г-экв Ra/г, или пг-экв Ra/г). 1 пг-экв Ra/г = 10 -12 г-экв Ra/г =
16.5 API
Измерение интегральной радиоактивности – радиометрия, гамма-каротаж,
измерение концентраций основных радиоактивных элементов – гаммаспектрометрия
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
64

65. Физические свойства пород

Естественная радиоактивность
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
65

66. Естественная радиоактивность

Спектр гамма излучения
Спектры гамма излучения
осадочных пород
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
66

67. Естественная радиоактивность

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
67

68. Естественная радиоактивность

Igr =(GR-GRclean)/(GRsh-GRclean)
GR - измеренное гамма-излучение
GRcl - гамма-излучение песчаника
GRsh - гамма-излучение глин
Vsh 0.33 2 2 Igr 1 Larionov
Vsh 1.7 3.38 I gr 0.7
Vsh
0.5 I gr
1.5 I gr
2 0.5
Clavier
Steiber
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
68

69. Физические свойства пород

Упругие свойства
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
69

70. Упругие свойства

Acoustic Properties Of Rocks
Acoustic Properties Of Rocks
Упругие свойства
E
1  ­  
Vb    
   
E
1  ­  
Vb         1  +   1  ­  2
1  +   1  ­  2
E
1
Vs   =  
   
E
1
Vs   =         2  1  +  
  2  1  +  
Where:
Where:
Vb = Velocity
of bulk compressional waves
Vb = Velocity
of bulk compressional
Vs = Velocity
of shear wave waves
Vs = Velocity
of shear wave
= Density
= Density
E = Young’s
Modulus
E ==Young’s
Modulus
Poisson’s
Ratio
= Poisson’s Ratio
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
70

71. Упругие свойства

Relationship of Porosity
and Acoustic
Velocity
Упругие свойства
Velocity
The Wyllie “time-average equation” for
compressional
waves, has
been popular
The
Wyllie “time-average
equation”
for in the
industry
over
many
years.in the
compressional
waves,
has
been
popular
– пористость
горной
породы;
– скорость упругих волн в горной породе;
industry over many years.
- скорость упругих волн во флюиде;
- скорость упругих волн в скелете горной породы;
t t f .   t m (1 )
t t f .   t m (1 )
                 or,
                 or,
t tm
   
t t
tm
f tm
   
t f tm
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
71

72. Упругие свойства

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
72

73. Физические свойства пород

Электрические свойства
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
73

74. Электрические свойства

Electrical Properties
L
r      ,
A
L
r   =  R    ,
A
A
R   =  r    .
L
r
=
R
=
Where:
Resistance of element of any material of
dimension A and L, ohm
Resistivity of any element, ohm-length
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
74

75. Электрические свойства

In a capillary tube model the equations are:
In a porous media model the equations become:
ro   =  Rw   
L
ro   =  Rw    ,
a
L
Rw       A
A
a
Ro   =  ro       =  
 
L
L
Rw
Rw
        =  
 = 
a
A
Le
a
A
Ro   =  ro       =  
L
Ro =  
Rw   
Le
   A
a

L
Le 2
Le
Le
Rw
L
L     L   =  
a
Le
A
L
Rw   
Rw - Resistivity of brine, ohm-length
ro - Resistance of brine saturated capillary or porous media model, ohm
Ro - Resistivity of brine saturated capillary or porous media model, ohmlength
Salinity of water; Temperature; Porosity; Pore geometry; Formation stress;
Composition of rock
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
75

76. Электрические свойства

Formation Factor
Le 2
Rw  
2
L
Le
L
Ro
F  =  
 = 
 = 
Rw
Rw
1
1
F      =   2   =   ­2
 
F a m
where ‘a’ and ‘m’ are unique properties of the rock.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
76

77. Электрические свойства

Formation Factor vs. Porosity
Formation Factor vs. Porosity
Illustrating Variation in slope “m”
Illustrating Variation in intercept “a”
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
77

78. Уравнение Арчи

Rt F Rw RI ,
F a m ,  or  
1
,
m
Rt
1
  =  S w n ,   or   n ,
Ro
Sw
F Rw
Ro
Sw n
,     and     n
,
Rt
Rt
RI  =  
So,
Sw n
a
1
Rw
,
Rt
m
The General Form of the Archie Equation.
a
-
is the intercept of the F versus
plot and is related to tortuosity,
m
-
is the Cementation exponent
and is also tortuosity dependent,
n
-
is the saturation exponent
and is saturation history, wettability
and pore geometry dependent,
-
is the measured porosity
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
78

79. Физические свойства пород

Свойства пластовых флюидов
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
79

80. Свойства пластовых флюидов

Пластовая вода
- соленость
- плотность
- вязкость
- удельное электрическое сопротивление
Углеводороды
- состав и молекулярная структура
- плотность
- вязкость
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
80

81. Оценка сопротивления пластовых вод по химическому составу

Весовые
коэффициенты
для Mg и HCO3
Вычисление суммарной концентрации солей
различных ионов в пластовых водах в
пересчете на NaCl:
1. Имея данные по концентрациям ионов, –
вычислить суммарную концентрацию
2. Отложить на номограмме полученную
суммарную концентрацию и определить
весовые коэффициенты пересчета по каждому
виду ионов
Суммарная
концентрация
ионов
3. Вычислить средневзвешенную суммарную
концентрацию с учетом весовых
коэффициентов
4. Полученный результат – соленость пластовой
воды в пересчете на NaCl
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
81

82. Оценка сопротивления пластовых вод по химическому составу

Оценка сопротивления пластовых вод
по химическому составу:
Rw
C
Зная температуру Т, при которой
определен химический состав вод и
общую концентрацию солей С, по
номограмме определяем
сопротивление пластовых вод Rw
T
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
82

83. Лабораторные исследования керна

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
83

84. Определение пористости горных пород

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
84

85. Пористость горных пород

Пористость
Общая
(абсолютная)
Включает связанные и
несвязанные между
собой пустоты
Открытая
(насыщения)
Включает все
сообщающиеся между
собой поры
Эффективная*
Та часть пустот, которая
занята только
подвижной жидкостью в
процессе фильтрации
при полном насыщении
*согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
85

86. Методы определения пористости горных пород

Взвешивание
насыщенного
жидкостью
образца
Сушка
Насыщение
• Мойка образцов;
• Сушка:
• t=103-105ºС
• глинистые t=70ºС
• Эксикатор с
поглотителем влаги
(CaCl);
• Стабилизация массы.
• Определение размеров;
• Насыщение под
вакуумом рабочей
жидкостью (модель
пластовой воды,
керосин);
• tнас ≈ 30 мин. до
удаления пузырьков
газа.
Взвешивание
(метод
И.А.Преображенского)
• Взвешивание
насыщенного образца в
жидкости;
• Взвешивание
насыщенного образца в
воздухе;
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
86

87. Методы определения пористости горных пород

Метод
парафинирова
ния образца
Сушка
Парафинирование
• Мойка образцов;
• Сушка:
• t=103-105ºС
• глинистые t=70ºС
• Эксикатор с
поглотителем влаги
(CaCl);
• Стабилизация массы.
• Определение размеров;
• Парафинирование;
• Вычисление объема
пленки парафина;
Взвешивание
(метод Мельчера)
• Взвешивание образца в
жидкости;
• Взвешивание образца в
воздухе;
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
87

88. Методы определения пористости горных пород

Использовани
е порозиметра
Сушка
• Мойка образцов;
• Сушка:
• t=103-105ºС
• глинистые t=70ºС
• Эксикатор с
поглотителем влаги
(CaCl);
• Стабилизация массы.
Насыщение
• Вакуумирование;
• Насыщение под
вакуумом рабочей
жидкостью (модель
пластовой воды,
керосин);
• tнас ≈ 30 мин. до
удаления пузырьков
газа.
Измерение
• Помещение
насыщенного образца в
порозиметр;
• Снятие значений
значений;
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
88

89. Методы определения пористости горных пород

Взвешивание насыщенного жидкостью образца
• Определяется открытая пористость
Метод парафинирования образца
• Определяется общая пористость
Порозиметры
• Бывают жидкие и газовые. Определяется общая и открытая пористость
Пикнометр
• Определяется общая пористость
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
89

90. Определение водо- и нефтенасыщенности образцов горных пород

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
90

91. Общие сведения


Коэффициент водо- и нефтенасыщенности породы - отношение
объема содержащейся в ней воды/нефти к суммарному объему
пор той же породы
Определение водо- и нефтенасыщенности породы с
использованием аппарата Закса
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
91

92. Опредедение водо- и нефтенасыщенности с помощью аппарата Закса

Экстрагирование
образца керна
• Мойка образцов;
• Сушка:
• t=103-105ºС
• глинистые t=70ºС
• Эксикатор с поглотителем
влаги (CaCl);
• Стабилизация массы.
Насыщение
• Определение размеров;
• Насыщение под вакуумом
рабочей жидкостью (модель
пластовой воды, нефть);
• tнас ≈ 30 мин. до удаления
пузырьков газа.
Измерение
• Нагревание колбы;
• Измерение количества
выделившегося флюида;
• Дополнительная экстракция
хлороформом.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
92

93. Аппарат Закса

Объем нефти в образце:
Коэффициент нефтенасыщенности:
Коэффициент водонасыщенности:
1 – холодильник, 2 –ловушка, 3 – цилиндр (фильтр), 4 - колба
- объем нефти в образце, см³;
- коэффициент нефтенасыщенности, д.е.;
- коэффициент водонасыщенности, д.е.;
- объем воды, выделившейся из образца, см³;
- масса образца, насыщенного нефтью, водой, г.;
- масса экстрагированного и высушенного образца, г.;
- плотность нефти, г/см³.;
- плотность воды, г/см³.;
- объемная
плотность
породы,
г/см³.; свойства горных пород
Геологическое
моделирование
/ Физические
93

94. Определение проницаемости горных пород

Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
94

95. Общие сведения

Проницаемость – свойство пород пропускать жидкости,
газы и их смеси при наличии градиента давления;
Проницаемость – параметр, характеризующий
способность пород пласта пропускать флюид;
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
95

96. Проницаемость горных пород

Проницаемость
Абсолютная
Проницаемость пористой
среды, которая определена
при наличии в ней одной
фазы, химически инертной
по отношению к породе.
Эффективная
(фазовая*)
Относительная
Эффективная - проницаемость пород для
данной фазы при наличии неподвижной
фазы другого флюида;
Фазовая – проницаемость пород для
данного флиюда при наличии или
движении многофазных систем;
Отношение эффективной
проницаемости этой среды
для данной фазы к
абсолютной.
* выделяется в самостоятельную, согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
96

97. Оценка проницаемости

Q - объемный расход жидкости в единицу
времени;
µ - динамическая вязкость флюида;
F - площадь фильтрации;
- давление на входе;
- давление на выходе;
L - длина пористой среды.
Единица измерения Дарси [Д] или [м²]
1Д ≈ 1 мкм²
Проницаемость пород нефтяных и газовых
пластов измеряется от нескольких мД до 2-3Д и
редко бывает выше
* согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
97

98. Метод стационарной фильтрации

Измерение
абсолютной
газопроницаемости
Сушка
• Мойка образцов;
• Сушка:
• t=103-105ºС
• глинистые t=70ºС
Предварительные
приготовления
• Определение размеров
с точностью до 0,1мм;
• Помещение в манжету;
• Создание давления в
манжете
• Большее
давления
проскальзывания
Измерение
• Оптимальное время
измерения около 30-90
секунд;
• Может отличаться для
высоко- и
низкопроницаемых
пород.
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
98

99. Типовые схемы установок для определения газопроницаемости

Установки типа Хасслера
Пермеаметр
http://amplituda.ru/
Соrelab, 1983
+ Позволяет оценить профиль Кпр по всей длине скважинного
керна;
+ Высокая скорость измерений;
- Низкая точность в низкопроницаемых коллекторах;
- Чувствителен к локальным неоднородностям в керне (включения,
трещины каверны)
Соrelab, 1983
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
99

100. Типовые схемы установок для определения газопроницаемости

1. источник давления;
2. редуктор высокого давления;
3. редуктор низкого давления;
4. осушитель газа;
5. фильтр;
6. трехходовой кран;
7. манометр;
8. кернодержатель;
9. линия создания обжима;
10. градуированная трубка
измерения расхода газа.
* МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2
Геологическое моделирование / Физические свойства горных пород
100
English     Русский Правила