Водно-физические и коллекторские свойства горных пород Пустотность

Водно-физические и коллекторские свойства горных пород

Пустотность горных пород Скважность (пустотность ГП) Пористость Трещиноватость Смешанная (Трещиноватость + пористость) * Выделяется еще кавернозная пустотность, и карстовая

Пористость Общая n =Vп/V, или n =Vп/Vс+Vп Открытая nо = Vcп/V Коэффициент пористости: e =Vп/Vс; (без учета закрытых пор, и пор d < 0, 0002 мм) Динамическая nd = Vdin/V (зависит от сложности путей каналов, насыщения связанным флюидом) V – объем породы; V = Vп + Vc ; Vп – объем породы; Vc – объем скелета породы; Vсп – объем сообщающихся пор Vdin – объем пор, через которые может передвигаться жидкость

Макропоры, > 1 мм Микропоры < 1 мм 0, 0002 - 0, 1 мм Капилля рные Ультрак апилляр ные < 0, 1 мк Движение под действием капиллярных сил Движение затруднено или отсутствует

Фиктивный грунт – пористая среда составленная из частиц одинакового размера 60 о 90 о Пористость фиктивного грунта не зависит от диаметра частиц, а зависит от их взаимного расположения - формула Слихтера α = 60 о - 90 о n = 0, 259 – 0, 476

Определение пористости Открытая пористость сцементированной породы – насыщение керосином: no = (Mнкв-Mc)/(Mнкв-Mнкк) no – открытая пористость; Mнкв – масса образца насыщенного керосином в воздухе; Мнкк – масса образца насыщенного керосином в керосине; Мс – масса сухого образца Определение пористости сыпучих пород (Формула Ремнева): nн = 0, 42 nр/1 -1, 22 nр nн – пористость неразрушенной породы; np -пористость разрушенной породы;

Порода n Max % n Min % n средн % Верхняя часть коры выветривания Осадочные породы 90 19, 8 50 Торф 89 76 80 Почвы 65 44 55 Пески 48 17 35 Глины 55 18, 3 35 Пески Свежие осадки, почвы Илы глинистые 51 11, 5 25 -35 Песчаники Кz, Mz 42 2, 23 20 Известняки пористые 34 0, 21 5 Глины платформ 55 17 40 6 0, 1 3 10 0, 5 4 Мрамор 6 0, 11 1 Гнейсы 2, 4 0, 3 1 6, 73 0, 38 2 1, 9 0, 02 1 6 0, 6 2 Гипс Метаморфические породы Изверженные породы Сланцы глинистые Порфириты Граниты Эффузивы Значения пористости различных пород

А Б A – песчано-алевритистые породы; Б - глиниистые породы; Изменение пористости с глубиной, Миоценовые отложения северо-востока о. Сахалин (по К. М. Обморышеву)

Схема трещиноватой среды

Порода Трещиноватость, % Мелкозернистый гранит 0, 05 - 0, 7 Крупнозернистый гранит 0, 3 – 0, 9 Сиенит 0, 5 – 1, 4 Габбро 0, 6 – 0, 7 Базальт 0, 6 – 1, 3 Базальтовая лава 4, 4 – 5, 6 Песчаники 3, 2 – 15, 2 Рыхлые песчаники 0, 1 - 0, 2 Известняк 0, 6 – 16, 9 - от степени подверженности выветриванию (экзогенная трещиноватость) -тектонической обстановки; 6, 9 – 26, 9 Мрамор Трещиноватость пород зависит: Мел 14, 4 - 43, 9 Значения трещиноватости различных пород Трещины: -Микро – 0, 01 – 0, 1 мм - Макро > 1 мм

Водные свойства горных пород: Влагоемкость - способность вмещать и удерживать в себе воду при возможности её свободного стока); Водоотдача – способность водонасыщенных пород отдавать воду путем свободного стекания под действием Fтяж; Проницаемость – способность пород пропускать через себя флюид при перепадах давления Капиллярность – комплекс сил действующих на воду в капиллярах;

Влагоемкость Wг – Гигроскопиче ская влагоемкость Неполная Wм – Максимальная молекулярная влагоемкость Максимальная, Кол-во водяных паров из воздуха при 100% влажности Wk Капиллярная влагоемкость Wп – Полная влагоемкость Глинистые породы – Wп ≈ Wk

Влагоемкие породы - торф, глина, суглинок; Слабовлагоемкие - глинистые пески и песчаники, мергель; Невлагоемкие – песок, гравий, галечник, монолитные изверженные и метаморфические породы; Порода d частиц, мм Маx Wм, % Песок крупный 1, 0 -0, 5 1, 57 Песок средний 0, 5 -0, 25 1, 60 Песок мелкий 0, 25 -0, 1 2, 73 Пыль 0, 1 -0, 05 4, 75 0, 05 -0, 005 10, 18 <0, 005 44, 85 Ил Глина Данные о максимальной молекулярной влагоемкости (по Приклонскому)

Водоотдача - µ или µ = Vссв/ V µ = Wп – Wm, Где, Vссв – объем свободно -стекающей воды; V – объем породы; Wп – полная влагоемкость; Wm – максимальная молекулярная влагоемкость Порода Водоотдача, µ Пески гравелистые и крупнозернистые 0, 25 – 0, 35 Пески среднезернистые 0, 2 -0, 25 Пески мелкозернистые 0, 15 -0, 20 Пески тонкозернистые 0, 1 -0, 15 и супеси Суглинки < 0, 1 Торф 0, 05 -0, 15 Песчаники сцементированные глинистым цементом 0, 02 – 0, 03 Известняки трещиноватые 0, 008 – 0, 1 Данные по водоотдаче некоторых пород

Капиллярность - Силы поверхностного натяжения, - Избирательного смачивания Где, Ан — адгезионное натяжение (работа); тн— поверхностное натяжение на границе раздела нефть — твердое тело; тв — поверхностное натяжение на границе раздела вода — твердое тело; вн — поверхностное натяжение на границе раздела вода — нефть.

Капиллярное давление: рк – капиллярное давление, σвн – пов. натяжение на границе раздела фаз θвн – контактный угол смачивания; r – радиус капилляра Схема капиллярного поднятия

Зависимость капиллярного давления от водонасыщенности (Сургутский район, меловые отложения – нефтенасыщенный песчаник)

Капиллярное поднятие для пород с диаметром частиц: 1 – менее 0, 01 мм, 2 – 0, 01 -0, 06 мм 3 – 0, 05 -0, 1 мм, 4 - 0, 1 -0, 25 мм, 5 – 0, 25 -0, 5 мм 0, 5 – 1 мм -Скорость капиллярного поднятия с повышением концентрации в-ва воде уменьшается, - зависит от химсостава и уменьшается в порядке убывания по содержанию следующих компонентов: -Гипс и углекислота увеличивает высоту капиллярного поднятия

Строение подземной гидросферы 1. 2. 3. 4. 5. 6. Верхняя граница – поверхность земли, Нижняя – около 12 -16 км (крит. Тводы=374, 450 о. С); Гидрофизические зоны подземной гидросферы: Аэрации; Многолетнемерзлых пород (ММП); Насыщения; Переуплотненного водяного флюида; Жидко-пластичного водного раствора силикатов и алюмосиликатов; Диссоциированных молекул воды;