Влажность

Важнейшей характеристикой физического состояния осадочных пород является их влажность. Она характеризуется количеством воды, заполняющей поры. Все количество воды, которое содержит порода в естественных условиях залегания, называют естественной влажностью породы. Общая максимальная влажность W_∑ породы представляет собой:

W_∑ = W_х.с + W_ф.с + W_св

где W_х.с, W_ф.с, W_св, – объемное содержание в породе соответственно химически связанной, физически связанной и свободной воды.

Различают весовую влажность и объемную.

Весовая влажность определяется отношением массы воды, заполняющей поры, к массе сухой породы в долях единицы или в процентах от массы сухой породы:

Объемная влажность характеризуется объемом воды, содержащейся в единице объема породы:

где W₀ - объемная влажность; V_в, V_п - объемы воды и сухой породы; δ_в, δ_с — плотность воды и сухой породы (скелета).

Объемную влажность, так же как и весовую, выражают в долях единицы и в процентах, но от объема сухой породы. Если поры породы полностью заполнены водой, то объем воды в породе равен объему ее пор (пористости).

Теперь давайте рассмотрим такой важный параметр петрофизических исследований как остаточная водонасыщенность.

Суммарное содержание в породе пленочной и части капиллярно-удержанной воды определяют как остаточную воду, характеризуя содержание ее в объеме пор породы коэффициентом остаточного водонасыщения:

к_в.о = V_в.о/V_п

где V_в.о, V_п — соответственно объемы остаточной воды и пор.

Для определения к_в.о в практике петрофизических лабораторий применяют несколько способов, которые можно разделить на две группы. К первой относится единственный способ, получивший название прямой метод, или метод Закса.

Способы второй группы различаются условиями моделирования остаточной воды в образце. Способы второй группы иногда называют косвенными.

Определение к_в.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 V_в.о воды, выделенной из образца, а затем, зная объем образца и коэффициент пористости вычисляют объем пор и рассчитывают к_в.о.

Прямой метод считается эталонным при определении параметра к_в.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 к_в.о, поскольку скважины, бурящиеся с применением РНО и полным отбором керна, — большая редкость. Поэтому основной объем исследований на образцах с целью определения к_в.о выполняют косвенными методами.

Косвенные методы определения коэффициента остаточного водонасыщения

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

Для определения к_в.о методом капиллярного вытеснения (капилляриметрии) изучаемый образец, полностью насыщенный водой, помещают в специальную ячейку на полупроницаемую мембрану с порами определенного размера. Под действием перепада давлений, не превышающем того, на который рассчитана мембрана, либо воздухом, либо жидкостью вытесняют воду. Та вода, которая в итоге остается в образце является остаточной.

В методе центрифугирования полностью водонасыщенный образец, прошедший ту же подготовку, что и перед исследованием капилляриметрическим методом, помещают в ячейку ротора центрифуги и центрифугируют в течение некоторого времени с заданной частотой вращения. Под действием центробежной силы, вода вытесняется из образца. Остается только вода, объем которой и определяет коэффициент остаточного водонасыщения.

Частоту и продолжительность вращения обычно устанавливают экспериментально.

Преимущество метода центрифугирования по сравнению с капилляриметрическим значительно меньшая продолжительность эксперимента. Однако считается что у этого метода более низкая точность определения.

Метод сушки заключается в том, что повышая температуру до 110—150 ⁰С, фиксируют массу образца при различной температуре, после чего строят зависимость массы от температуры, находят характерную точку по которой устанавливают границу, соответствующую началу испарения остаточной воды. Основной недостаток метода — низкая точность определения к_в.о, поскольку интерпретация полученной кривой нередко бывает субъективной.

Большими возможностями для определения величины к_в.о и дифференциации ее на компоненты по степени связи с поверхностью твердой фазы обладает метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

Дата добавления: 2014-01-11