Категории воды в породах, их характеристики. Двойной электрический слой (ДЭС).

Вода в горных породах находится в сложном взаимодействии с их минеральным каркасом. Различают 4 категории воды в породах, все эти категории присутствуют в породах совместно, границы и соотношения между ними условны и постоянно изменяются:

1. В форме пара

2. Химически связанная вода

2.1 кристаллизационную CaSO4*2H2O (гипс), теряют воду при прокаливании до 200 – 600°С

2.2 конституционную Al4Si4O10(OH)8 (каолинит), теряют воду при прокаливании до 400 – 1000°С

3. Физически связанная вода

3.1 пленочная

3.1.1 прочносвязанная

3.1.2 рыхлосвязанная

3.2 капиллярно-удержанная

4. Свободная вода

В объеме, занимаемом пленочной водой, расположен двойной электрический слой (ДЭС), возникающий близ границы твердой и жидкой фаз благодаря тому, что поверхность твердой фазы имеет электрический заряд, обычно отрицательный.

Двойной слой на границе фаз состоит из внутренней и внешней обкладок. Внутренняя отрицательная образована в основном анионами кристаллической решетки минералов, чаще ионами ОН-. Внешняя обкладка состоит из катионов, компенсирующих отрицательный заряд поверхности твердой фазы.

Коэффициент остаточного водонасыщения, методы его определения. Нефте- и газонасыщение. Взаимное расположение воды и нефти в гидрофильных, гидрофобных породах. Коэффициенты нефти и газонасыщения в зоне предельного насыщения и зоне недонасыщения.

Коэффициент остаточного водонасыщения:

кв.о = Vв.о/Vп

где Vв.о, Vп — соответственно объемы остаточной воды и пор.

Для определения остаточной водонасыщенности существуют 2 группы методов: прямые и косвенные.

Определение кв.о прямым методом включает следующие этапы: 1) изучаемые продуктивные отложения вскрываются скважиной с РНО (раствор на нефтяной основе) при сплошном отборе и выносе образцов керна в заданном интервале разреза; 2) образцы после выноса на поверхность немедленно консервируются, в дальнейшем соблюдаются условия для сохранения в образце пластовых флюидов; 3) каждый образец, подлежащий исследованию, расконсервируют и экстрагируют спиртобензольной смесью в аппарате Закса, снабженном специальной ловушкой для воды, извлекаемой из образца при экстракции; 4) определяют объем Vв.о воды, выделенной из образца, а затем, зная объем образца и коэффициент пористости вычисляют объем пор и рассчитывают кв.о.

Перед проведением исследований любым косвенным методом образец породы, извлеченный из скважины экстрагируют в аппарате Сокслета, используя спиртобензольную смесь, а также дополнительно другие органические растворители— хлороформ, толуол. Далее экстрагированный образец высушивают при постоянной температуре, обычно 105 °С. Затем образец насыщают водой. В зависимости от варианта косвенного метода насыщают либо моделью пластовой воды или дистиллированной водой. Далее удаляют воду из образца, фиксируя в конце эксперимента содержание в образце остаточной воды.

Косвенные метод определения коэффициента остаточного водонасыщения:

Метод капиллярного вытеснения

Метод центрифугирования

Метод сушки

Метод ЯМР

Прямой метод считается эталонным при определении параметра кв.о, поскольку он дает представление о реальных значениях коэффициентов водо-, нефте- и газонасыщения в пластовых условиях для изучаемого геологического объекта. Недостатком прямого метода является невозможность использования его для получения представительного массива значений кв.о, поскольку скважины, бурящиеся с применением РНО и полным отбором керна, — большая редкость. Поэтому основной объем исследований на образцах с целью определения кв.о выполняют косвенными методами.

Vн + Vг + Vв = Vпор.

отсюда следует:

Vн/Vпор + Vг/Vпор + Vв/Vпор = 1

где Vн/Vпор = кн, Vг/Vпор = кг, Vв/Vпор = кв соответственно коэффициентами нефте-, газо- и водонасыщения.

Лабораторными методами величина кн непосредственно не определяется. Находят прямым методом кв.о или кв на образце консервированного керна, а затем рассчитывают кн по формулам:

в зоне предельного насыщения:

кн = 1 – кв.о

в зоне недонасыщения:

кн = 1 – кв

Аналогичным образом получают значение коэффициента газонасыщения кг газоносных коллекторов:

в зоне предельного насыщения

кг = 1 – кв.о

в зоне недонасыщения

кг = 1 – кв

В практике подсчета запасов нефти и газа для определения параметров кн и кг широко применяют методы ГИС, по данным которых также определяют вначале кв (кв.о), а затем рассчитывают кн или кг. В коллекторах с трехфазным насыщением, содержащих в порах нефть, газ и воду, находят раздельно коэффициенты нефте- и газонасыщения, учитывая, что

кн + кг + кв = 1

6) Проницаемость, виды проницаемости. Закон Дарси, его физический смысл (единица проницаемости 1 м² это …). Абсолютная проницаемость по газу с учетом эффекта Клинкенберга.

Проницаемость — это свойство горных пород фильтровать через себя флюиды (жидкости или газа) под воздействием градиента давления.

закон

Дарси:

Коэффициент пропорциональности кпр в этом уравнении называют коэффициентом проницаемости породы:

где v — линейная скорость фильтрации; Q — объемный расход жидкости; F — площадь фильтрации; μ— динамическая вязкость жидкости; ∆рпл — перепад давления; ∆L — длина фильтрующей пористой среды.

Откуда

Таким образом, за единицу проницаемости в 1 м2 принимается проницаемость такой пористой среды, при фильтрации через образец которой площадью F = 1м2, длиной ∆L = 1 м и при перепаде давления ∆рпл = 1 Па расход жидкости вязкостью μ = 1 Па*с составит Q = 1 м3/с. Это очень крупная единица и в практике применяют дольное ее значение: квадратный микрометр (мкм2).

Абсолютная проницаемость — это проницаемость породы в случае фильтрации через нее однородной жидкости или газа инертных по отношению к поверхности твердой фазы.

Абсолютная проницаемость — это свойство породы и она практически не зависит от свойств флюида.

Поправочный коэффициент проницаемости Клинкенберга применяется для определения ошибки измерения, которая возникает в результате проскальзывания газа низкого давления при его использовании. Эта зависимость на бумаге с двойной логарифмической сеткой выражается прямой линией.

где к∞пр— проницаемость при пл→∞; К — угловой коэффициент прямой.

Величина к∞пр приближается к проницаемости породы, определенной по несжимаемой инертной жидкости.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: