Определение емкости катионного обмена

Измерения диффузионно-адсорбционной активности

Капилляриметрические исследования

Технологические характеристики, связанные с изучением влияния промывочных и других жидкостей на фильтрационные свойства

Фильтрационно-ёмкостные характеристики -пористость, проницаемость, водо- и нефтенасыщенность

Гранулометрический анализ

Минралогический состав пород с применением поляризациноонного микроскопа

Литологические характеристики горных пород

Физические характеристики, которые сопоставляют с характеристиками, изучаемых методами ГИС (электрическое сопротивление, радиоактивность, акустика)

Динамические характеристики пород, связанные с моделированием воздействия на них в результате разработки месторождения (коэффициент вытеснения, относительная фазовая проницаемость)

Детальные исследования включают:

Определение удельного электрического сопротивления при переменной водонасыщенности от k_в.ост. до k_в = 100 %.

Определение содержания кальцита и доломита

Определения содержания тория, урана, калия

Для построения зависимостей керн-керн сопоставляемые петрофизические и геологические параметры измеряют на образцах керна. Измеряют, например коэффициент пористости и параметр пористости. Оба параметра определяют на одном образце керна. Полученные значения определяемых параметров по исследуемой выборке образцов обрабатывают известными приемами математической статистики, получая уравнения регрессии и коэффициент корреляции.

Рис.1.23. Зависимость параметра пористости от коэффициента пористости

Рис.1.24. Зависимость параметра насыщения от коэффициента водонасыщенности

Сопоставление эффективной пористости и проницаемости для пород пласта S

. Сопоставление начальной нефтенасыщенности и среднего радиуса поровых каналов для пород пласта S

Сопоставление извилистости поровых каналов и коэффициента нефтенасыщенности

Рассмотрим исследования проводимые на отечественной и зарубежной аппаратуре в петрофизических лабораториях.

Определение газопроницаемости с учетом эффекта Клинкенберга можно проводить на приборе дарсиметр отечественной фирмы Экогеоспром. С уменьшением перепада давлений на образцах керна кажущая проницаемость возрастает. И тем больше чем меньше абсолютная проницаемость образца.

В ходе исследований при переменном внутрипоровом давлении получают абсолютную проницаемость по газу с учетом поправки на скольжение газа

По уравнениям регрессии получают коэффициент проницаемости при горном давлении стремящемся к бесконечности. По оси ординат (или свободный член в уравнении)при нулевом значении обратной величины среднего давления получают проницаемость при горном давлении стремящемся к бесконечности)

Рис. 1. Графики зависимости проницаемости от 1/ p _ср:

а) для образца «Корунд-1»; б) для образца «Корунд-2»; в) для образца № 3;

г) для образца № 4; д) для образца № 5; е) для образца № 7

Фажной характеристикой порового пространства является распеделение пор по размерам.

Для получения среднего радиуса пор, объема пор занятых связан

ной водой и других задач производят изучение порового состава керна.

Изучение порового состава, возможно, определять методами полупроницаемых мембран и ртутной порометрии, однако по ряду показателей эти методы уступают исследованиям в центрифуге.

Рис.1.14. Распределение пор по размерам и долевое участие пор в фильтрации для образца карбонатной породы

Минералогический состав предопределяет коллекторские и физические свойства пород.

И казалось бы простые по составу терригенные породы на самом деле могут быть представлены широким спектром глинистых минералов, которые имеют различную кристаллическую структуру, широкие изоморфные замещения. Под глинистостью пород понимают наличие в породе глинистых и иных минералов [19]. В этой фракции находятся частицы глинистых минералов (алюмосиликатов), размер частиц которых меняется от 0,1 до 4 мкм.

В этой фракции может находится кварц, полевой шпат, карбонаты, сульфаты, опал, халцедон, биотит, мусковит, лимонит, перидотит, роговая обманка, титаномагнетит, пирит размером менее 10 мкм. Глинистые минералы объединяются в четыре основные группы: каолинита, гидрослюды, монтмориллонита, хлорита согласно их строению, составу и свойств. Выделяют смешаннослойные образования, состоящие из структурных слоев нескольких видов, из переходных разностей от одного минерала к другому.

Химический и минералогический состав глинистых минералов

Плотность, г/см^3	Минерал	Состав
2.60 - 2.68	Каолинит	Al4[Si4O10](OH)8
2.60 - 3.30	Хлорит	(Mg, Fe^+2, Fe^+3, Mn, Al)12[(Si,Al)8O 20](OH)16
2.60 - 2.90	Иллит	K1.5-1.0Al 4[Si6.5-7.0Al1.5-1.0O20](OH)4
2.00 – 3.00	Смектит	(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4[(Si,Al)820](OH)4nH2O
2.00 – 2.30	Цеолит	КхNanAlxSiyO2(x+y)ZH2O

В гидрослюдах наблюдаются изоморфные замещения калия на железо. А в монтмориллоните широкий изоморфизм Мg²⁺=(Fе²⁺,Zn²⁺,Cu²⁺); Al³⁺=(Fe³⁺,Cr³⁺). Установлено, что наибольшее влияние на проницаемость песчаных пород оказывают минералы монтмориллонитовой группы. Если в крупнозернистый кварцевый песчаник добавить только 2% монтмориллонита, то его проницаемость снижается до 10 раз. Добавление 5% монтмориллонита уменьшает проницаемость до 30 раз. Этот же кварцевый песок, содержащий 5% каолинита, имеет проницаемость в 5 раз большую, чем с монтмориллонитом.

Установлено, что наибольшее влияние на проницаемость песчаных пород оказывают минералы монтмориллонитовой группы. Если в крупнозернистый кварцевый песчаник добавить только 2% монтмориллонита, то его проницаемость снижается до 10 раз. Добавление 5% монтмориллонита уменьшает проницаемость до 30 раз. Этот же кварцевый песок, содержащий 5% каолинита, имеет проницаемость в 5 раз большую, чем с монтмориллонитом. Частицы (мицеллы) глинистых минералов характеризуются размерами от нескольких миллимикрон до нескольких микрон. Из за высокой дисперсности частиц глинистых они обладают огромной адсорбционной поверхностью, которая удерживает полярные молекулы воды и обменные катионы. На электронных микрофотографиях гидрослюды видны мелкие, плохо ограненные чешуйки, часто группирующиеся в неправильные агрегаты без определенных очертаний. Большая часть этих агрегатов имеет диаметр 0,1-2 мк., но в шлифах глинистых минералов под оптическим микроскопом изредка можно видеть крупные частицы размером до нескольких микронов

Электронная микрофотография смектита

Электронная микрофотография гидрослюды

Коррелляционные петрофизические зависимости между пористостью и другими физическими свойствами приобретают боле конкретный вид при учете глинистости.

Например связь между Р_п и k_п выражается формулами

, (1.83)

где a и m — константы, которые определяют экспериментально для образцов данного пласта при определенной глинистости. Показатель m характеризует цементацию породы и с усложнением геометрии пустот m возрастает

Фильтрационно-емкостные свойства и многие другие физические свойства терригенных коллекторов главным образом зависят от содержаний в породе глинистых минералов, их состава, свойств и распределения в объеме породы (Табл 2) [6].

Количество глинистых минералов, содержащееся в терригенной породе является основой при разделении пород на коллекторы и неколлекторы. Для коллекторов – на пласты с различными фильтрационно-емкостными свойствами.

Свойства глин различного минералогического состава [6]

Характеристика	Глины с высокой радиоактивностью	Глины с низкой радиоактивностью
Основные минералы	гидрослюда монтмориллонит бентонит	каолинит хлорит
Морфологическая характеристика	Входят в состав матрицы, заполняют емкостное пространство
Минералогическая плотность, г/см^3 (среднее значение)	гидрослюда 2,84 монтмориллонит 2,50 бентонит	каолинит 2,62 хлорит 2,72
Удельная поверхность: S, м^2/м^3	Высокая (монтмориллонит 900, гидрослюда 280)	Низкая (каолинит 50)
Емкость катионного обме-на: Q, мг-экв/100 г	Высокая (60 – 150)	Низкая (3 – 15)
Показатель гидрофильности: Y Y = S 1 O 2 / R 2 O 3 (R 2 O 3 = Al 2 O 3 + Fe 2 O 3)	Высокий (монтмориллонит Y > 4), Средний (гидрослюда 4 > Y >2)	Низкий (каолинит Y < = 2)
Разбухаемость	Сильная	Слабая
Содержание химически связанного водорода*	Низкое (менее 13%)	Высокое (до 37%)
Удельное электрическое сопротивление	Высокое	Низкое
Поглощение тепловых нейтронов	Сильное	Слабое

Гранулометрическая глинистость С _гл определяется содержанием в минеральном скелете породы частиц с эффективным диаметром менее 10 мкм, которую получают по данным гранулометрического анализа и рассчитывают по формуле:

(1.1)

где С _гл – массовая глинистость в долях единицы;

m _тв – масса сухой навески анализируемого порошка – твердой фазы минерального скелета породы;

m _{< 0,01} – масса фракции с d _эф < 10 мкм.

Рис.1.4. Распределение глинистости (фракция <0.01мм) в породах-коллекторах

Дата добавления: 2014-01-06