4.3. Пористость

Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот в виде пор, не заполненных твердым веществом. Количественно пористость характеризуется коэффициентом пористости (m), который равен отношению объема пор (Vпор) к объему образца (Vобр):

m = . (1)

Поскольку поры бывают открытые, т.е. сообщающиеся, и закрытые (изолированные), то для пород-коллекторов различают соответственно открытую и закрытую пористости. Открытая пористость характеризует объем сообщающихся (открытых) пор (V_по) и количественно оценивается коэффициентом открытой пористости (m^отк):

. (2)

Аналогично определяется закрытая пористость.

Сумма открытой и закрытой пористостей – это полная пористость. Полная пористость (m^полн) включает в себя абсолютно все поры (V_пор) горной породы (открытые и закрытые) независимо от их формы и взаимного расположения и количественно оценивается коэффициентом полной пористости:

. (3)

Продолжим последнюю формулу:

. (4)

Помимо открытой, закрытой и полной пористостей выделяются еще эффективная и динамическая пористости. Эффективная пористость характеризует объем сообщающихся пор, занятых углеводородным флюидом (V_пэ) Коэффициент эффективной пористости ( ):

, (5)

где Кв – водонасыщенность, равная отношению объема воды (Vв) в порах к объему пор: Кв=Vв/Vпор; в зоне предельного нефтенасыщения водонасыщенность равна остаточной Ков: Ков=Vов/Vпор, где Vов – объем остаточной воды.

Динамическая пористость характеризует тот объем сообщающихся пор (V_пд), по которым происходит процесс фильтрации флюидов. Два последних параметра – эффективная и динамическая пористости - являются разновидностями открытой пористости. Коэффициент динамической пористости (m^дин):

, (6)

где: К_он – остаточная нефтенасыщенность, Кон = Vн/Vпор.

Между видами пористости существует следующее соотношение:

m^полн ≥ m^отк ≥ m^эфф ≥ m^дин. (7)

Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ОТКРЫТОЙ ПОРИСТОСТИ

ПО МЕТОДУ ПРЕОБРАЖЕНСКОГО

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение коэффициента открытой пористости по методу Преображенского путем насыщения образца горной породы жидкостью.

Одним из наиболее распространенных методов определения открытой пористости является метод Преображенского. Сущность метода заключается в определении пустотного пространства образца (по разности масс сухого и насыщенного жидкостью образца), его внешнего объема (по разности масс насыщенного жидкостью образца в воздухе и в насыщающей жидкости) и вычисления коэффициента пористости путем деления первого объема на второй.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: Весы PG-203, установка для вакуумирования и насыщения образцов горных пород.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1. Взвесить экстрагированный и высушенный образец горной породы на весах с точностью 0.001 г, данные записать в таблицу 4.3.1.

2. Замерить с помощью штангенциркуля геометрические размеры образца керна (диаметр – (D_обр) и высоту – (L_обр).

3. Определить кажущуюся плотность породы.

4. Определить плотность жидкости с помощью жидкостного ареометра (рис. 4.3.1), для этого залить жидкость в цилиндр (1) и, осторожно придерживая, опустить ареометр (2) в жидкость. Определить плотность жидкости по шкале ареометра.

1 – стеклянный цилиндр; 2 – ареометр.

Рис. 4.3.1. Схема измерения плотности жидкости с помощью ареометра.

5. Залить в бункер (4) водный раствор NaCl и установить образцы горной породы на подставку (7) таким образом, чтобы подставка находилась над поверхностью жидкости, закрыть крышкой, включить ВН.

Насыщение проводится в три этапа: раздельное вакуумирование образцов и жидкости насыщения в течение 15 мин; капиллярная пропитка керна, погруженного в жидкость на 2-3 мм в течение 10-15 мин; вакуумирование при полном погружении керна в жидкость с помощью металлического штока (8) в течение 30 мин.

6. После насыщения образцы горной породы освободить от избытка жидкости фильтровальной бумагой до матового блеска.

7. Взвесить образцы горной породы в жидкости на весах PG-203.

8. Полученные данные записать в таблицу 4.3.1.

Таблица 4.3.1

Определение коэффициента открытой пористости по методу Преображенского

№ пп	Наименование величин	Обозна- чение	Ед. измерения	Образец керна Ивановой	Образец керна Петрова
1	Масса сухого образца	m1	г
2	Масса насыщенного образца взвешенного: - в воздухе	m2	г
	- в жидкости	m3	г
3	Плотность жидкости	ρж	г/см3
4	Кажущаяся плотность породы	ρгп	г/см3
5	Объем образца: а) по геометрическим обмерам	V обр	см3
	б) используя закон Архимеда	V обр	см3
6	Объем сообщающихся пор	Vпо	см3
7	Коэффициент пористости:	mотк	%

Средняя плотность породы:

песчаник пористый – 2.15 г/см³,

песчаник плотный – 2.48 г/см³,

известняк пористый – 2.20,

известняк плотный – 2.525 г/см³.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:

Пусть m₁ – масса проэкстрагированного и высушенного образца пористой среды, г; m ₂ - масса насыщенного жидкостью образца в воздухе, г; m ₃ – масса образца, насыщенного жидкостью и взвешенного в этой же жидкости, г.

Объем открытых пор определяется объемом рабочей жидкости (керосин, вода, водный раствор соли), вошедшей в поровое пространство образца при насыщении его под вакуумом:

V_по = , (8)

Объем образца определяется взвешиванием насыщенного жидкостью образца в той же жидкости и в воздухе:

V_обр = . (9)

и открытая пористость вычисляется по формуле:

. (10)

1. Определение коэффициента открытой пористости двумя способами:

а) по данным взвешиваний по формуле (10).

б) по данным геометрических размеров образца по формуле (2),

где = . (11)

2. Определить значение объемов пор, твердой фазы и коэффициент полной пористости образца, если принять, что значение истинной плотности горных пород изменяется в интервале от 2100 до 2700 кг/см³.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Охарактеризуйте коэффициент открытой пористости.

2. Охарактеризуйте коэффициент полной пористости.

3. Охарактеризуйте коэффициент эффективной и динамической пористости.

4. На каком принципе основано измерение пористости способом Преображенского.

5. Охарактеризуйте процесс насыщения образцов керна под вакуумом.

6. Какой коэффициент пористости используется для подсчета запасов нефти и газа объемным методом.

7. Какие емкостные свойства горных пород кроме пористости Вы знаете.