Расчет объемной плотности водонасыщенных пород. Расчет минералогической плотности

1. Теоретическая часть

Пористость – наличие в горной породе пространства не заполненного твердой фазой (пор).

В зависимости от размера выделяют мегапоры, сверхкапиллярные, капиллярные и субкапиллярные.

Мегапоры – полости, средний радиус которых > 10 мм, иногда (карстовые полости) достигающий многих метров, размер сверхкапиллярных пор от 0,1 до 10 мм, капиллярных пор – 10^-3 до 0,1 мм и субкапиллярных пор – < 10^-3 мм.

По происхождению выделяют межзерновую (первичную), трещинную и кавернозную (вторичную) пористость.

Различают общую, открытую, закрытую, эффективную и динамическую пористости горных пород.

Определение открытой пористости методом насыщения жидкостью.

Одним из наиболее важных параметров пород-коллекторов является коэффициент открытой пористости (К_п), характеризующий количество связанных между собой пор (пустот между зернами горной породы), в которые может проникнуть жидкость или газ:

Кп = Vпор. /Vобр.

где Voбp. и Vпop. - соответственно объем образца и суммарный объем его пор. Различают также общую, эффективную, закрытую и динамическую пористости горных пород, которые оцениваются соответствующими коэффициентами. Коэффициент К_п обычно измеряется по методу Преображенского для открытой и по методу Мельчера - для общей пористости.

По И.А. Преображенскому, объем открытых пор определяется объемом керосина, вошедшего в поровое пространство керна (по разности масс сухого и насыщенного жидкостью образца), а внешний объем образца - по разности масс насыщенного жидкостью образца в воздухе и насыщающей жидкости, т.е. гидростатическим взвешиванием насыщенного керосином образца в керосине.

Отбор и методы подготовки образцов горных пород.

Отбор образцов горных пород осуществляется по ГОСТ 26450.0-85, представительность отбора керна из интервалов однородных пород должна составлять не менее 2 образцов на 1 метр и обеспечивать представительство каждой литологической разновидности.

Наличие в образцах каверн может искажать количественные оценки объемов пор и породы, поэтому для измерения пористости могут быть использованы образцы литологической однородных пород массой 50-80 г правильной или произвольной, окатанной формы, не имеющие видимых трещин, каверн, не свойственных породе, из которой взят образец и загрязнений твердой фазой глинистого раствора. Образцы, содержащие углеводороды, нужно проэкстрагировать, высушить при температуре Ю5°С до постоянной массы и поместить в эксикатор, заполненный силикагелем или хлористым кальцием, где оставить до начала измерений.

Аппаратура и материалы.

Аппаратура для насыщения образцов жидкостью (рис.4) состоит из;

1) вакуум-насоса;

2) какого-либо сосуда (например, вакуумного эксикатора), в который помещают кювету с образцом;

3)ёмкости для жидкости (что позволяет вакуумировать жидкость и образец раздельно);

4)устройства для перепуска жидкости в кювету с образцами.

Рабочая жидкость не должна: вызывать набухания породы, отслаивания частиц, деформации образца; вступать с веществом породы в химическое взаимодействие; быть токсичной.

Для взвешивания образцов применяются:

5) аналитические весы типа ВЛА-200 или аналогичные им;

6)стаканчик с рабочей жидкостью (керосин, дистиллированная вода или модель пластовой воды);

7) подставка-мостик для стакана;

8) металлическая или капроновая нить (леска) для подвешивания образца.

Для экстрагирования образца:

9) аппарат Сокслета.

А для сушки:

10) вакуумный сушильный шкаф с регулируемой температурой нагрева.

Последовательность выполнения работы.

1. Предварительно проэксграгированные и высушенные при 105°С до постоянной массы образцы взвешивают в воздухе, определяя Р₁ (массу сухого чистого образца породы в воздухе). Для последующего взвешивания в жидкости к образцу привязывают проволочку с петелькой на конце, чтобы не учитывать ее массу в дальнейших расчетах.

2. Затем образец вакуумируют раздельно с керосином до полного прекращения выделения пузырьков воздуха (в течение 30-40 мин.) После чего их медленно погружают в вакуумированный керосин, поднимая ступенями уровень жидкости, чтобы насыщение происходило в основном за счет капиллярной пропитки. Вакуумирование в керосине продолжается 10-20 мин. По окончании его вакуум-насос выключают, медленно открывают кран и извлекают кювету с образцами. До проведения измерений образцы выдерживают под уровнем жидкости чтобы не было их контакта с атмосферой.

3. После насыщения образец взвешивают в керосине так, как показано на рисунке 3, определяя Р₂ (массу насыщенного керосином образца породы в керосине). Для этого над левой чашкой весов на специальной подставке-мостике помещают сосуд с дегазированным керосином. Образец после насыщения вынимают из керосина за петлю, аккуратно подвешивают к коромыслу весов, полностью погрузив в рабочую жидкость, и взвешивают. При взвешивании образец не должен прикасаться ни ко дну, ни к стенкам стакана.

4. Для взвешивания керосинонасыщенного образца в воздухе, образец вынимают из керосина и освобождают от его избытка, стряхивая образец или перекатывая по стеклу или смоченной керосином фильтровальной бумаге до получения матовой поверхности. Образовавшуюся после этого на нижней плоскости высокопористого образца каплю керосина не удалять. Керосинонасыщенный образец подвешивают к коромыслу весов за петлю и взвешивают в воздухе - Р₃.

5. Пористость образца определяют по формуле:

где К_п - коэффициент открытой пористости. %;

P₁ - масса сухого чистого образца породы в воздухе, г;

Р₂ - масса насыщенного керосином образца породы в керосине, г;

Р₃ - масса насыщенного керосином образца породы в воздухе, г.

Форма записи результатов измерения:

Допустимая погрешность измерений.

Погрешность определения коэффициента открытой пористости слагается из:

1) погрешности взвешивания, г;

2) погрешности подготовки насыщенного образца к взвешиванию, г;

3) погрешности, вызванной неполнотой насыщения.

Суммарная относительная погрешность выражается формулой:

К - абсолютная погрешность, %; К_П/К_{П ср} - относительная погрешность; М₁ - погрешность взвешивания; М₂ - погрешность подготовки насыщенного образца к взвешиванию; - погрешность, вызванная неполнотой насыщения. Величина М₁ |=±0,02 г; М₁ = М₃ = 0,02 г; = 5/5_П, где 5 - недонасышенный объем, а 5 - полный объем порового пространства. При соблюдении режимов насыщения , суммарная относительная погрешность составляет от 2 до 10% (в зависимости от значения К_п).

Меры безопасного выполнения работы:

1. Перед работой необходимо убедиться в исправности масляного вакуум-насоса и наличии достаточно­го количества в нем масла (до метки), а также герметичности воздушной линии.

2. После окончания насыщения образцов необходимо отключить насос, перекрыть кран и впускать воздух в систему с образцами очень медленно и плавно во избежание поломки стеклянных частей прибора.

3. При экстрагировании образцов пользоваться вытяжным шкафом.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте понятие пористости породы.

2. Классификация пор по размерам.

3. Виды пористости.

4. Сущность способа Преображенского.

5. Объяснить возникающие погрешности определения К_по.

6. Преимущества и недостатки использования в качестве рабочей жидкости керосина и модели пластовой воды.

7. Как подготовить образцы к определению пористости

8. Как подготавливают образцы для определения их пористости?

9. Перечислите необходимые приборы и материалы.

10. В каком порядке производится работа?

11. Какие меры безопасности должны выполняться при проведении работы?

12.

Лабораторная работа № 6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: