Пласт, как термодинамическая система

 

 

 

Пробурив скважины, мы можем изменить состояние системы.

 

 

 

 

Из определения пласта мы обозначили пласт как гетерогенную систему.

 

Гетерогенная система – система, состоящая из отдельных систем, разграниченных поверхностями раздела, причём при переходе через эти поверхности хотя бы одно из свойств изменяется скачкообразно.

 

 

Виды гетерогенности.

 

1. Строения пласта (состоит из разных минералов).

2. Находящиеся внутри нефть и газ – т.н. фазы.

 

Тв.ф.+ж.ф.+г.ф.=пласт

 

Вода, нефть SiО₂

или газ полевой шпат

Фаза– гомогенная система.

Гомогенная система – однородная система, в которой свойства меняются плавно или совсем не изменяются.

Фазой называется гомогенная часть гетерогенной системы, которая ограничена поверхностью раздела.

Т.о. неоднородность имеет ещё и фазовый характер. Т.е. пласт – фазово-неоднородная система.

3. Внутри каждой фазы можно выделить компоненты.

Компоненты– индивидуальные вещества, состоящие из одинаковых молекул и наименьшее число этих молекул необходимо и достаточно для образования всех фаз этой системы.

Многокомпонентная система состоит из одного и более индивидуальных веществ.

 

Особенности твёрдой фазы.

1. минералогический состав твёрдой фазы

(например наличие обломков (доломиты, кварц, полевой шпат, кальцит); органической части (оолиты, мшанки, серпулы); хемогенной части (гипсы, ангидриды))

2. размер гранул (гранулометрический состав)

3. наличие пустот между гранулами (пористость)

Пористость– дефекты сплошности.

Пористость – отличительный признак (с точки зрения физики), выводящий пористость сред из физики сплошной среды.

4. структура порового пространства определяет возможность движения флюидов в пласте и характеризуется проницаемостью.

5. поры обладают большой площадью, а, значит, удельной поверхностью.

Удельная поверхность – площадь контактов между скелетом и внутрипоровым пространством.

6. механические свойства (например, нагрузка)

7. степень насыщенности пор

 

Т.о. неоднородность скелета породы характеризуется структурно-текстурной неоднородностью пласта.

Примером является наличие глинистой компоненты.

Цемент может быть карбонатный, состоящий из соли и др. минералов.

Масштабность зависит от природы компонентов фазы.

Итак, в зависимости от структуры пласта (т.е. формы и размера гранул) можно различить:

­ псефитовую (> 2 мм)

­ псамитовую (0.1 - 2 мм)

­ алевритовую (0.01 – 0.1 мм)

­ пелитовую (< 0.01 мм) структуры

Текстура указывает на слоистость, характер размещения и расположения пород, взаиморасположение и количественное соотношение цемента.

 

Выделяются разные уровни неоднородности.

 

Уровни неоднородности.

 

a Уровни атомов и ионов 0.5× 10^-4¼ 2× 10^-4 мкм

b Уровень молекул 10^-4¼ 10^-3 мкм

c Моно- и полимолекулярные слои 10^-4¼ 10^-1 мкм

d Поры, заполненные жидкостью или газом 10^-4¼ 10³ мкм

e Зёрна скелета 10^-3¼ 10⁵ мкм

f Полости выщелачивания/каверны 10²¼ 10⁷ мкм

g Прослои, линзы, включения 10³¼ 10⁷ мкм

 

 

Широкий спектр неоднородности пласта приводит к большой сложности описания. В зависимости от способа определения имеются различные материалы.

 

Различают три основных вида пород, которые могут быть коллекторами, т.е. проводящими и флюидосодержащими, и неколлекторами:

терригенные породы – это осадочные образования, сложенные терригенными минералами или обломками материнских пород (обломки + глины).

пирокластические – осадочные, обломочные породы, на 50 и более % состоящие из продуктов вулканического извержения. Могут быть коллекторами.

Непроницаемые породы – тонкие слои, имеющие подчинённое значение.

 

Пласты делятся на микропористые и макропористые. Пласты – неколлекторы содержат субкапилляры и микропоры.

 

По степени проницаемости коллекторы можно разделить на:

 

	Низкопроницаемые 0 – 0.1 Д		Среднепроницаемые 0.1 – 0.5 Д		Высокопроницаемые 0.5 Д и выше

 

Лекция №3.

 

Гранулометрический анализ.

 

Гранулометрический анализ - анализ гранул (частиц), из которых состоит пласт.

Природная дифференциация гранул.

 

Имеются эффекты разрушения пласта, например, вынос песка в скважину, а, значит, нужно знать, какие фильтры ставить.

Гранулометрический анализ проводится для определения дисперсности частиц, слагающих породу.

Гранулометрический состав – массовое содержание (количество) в породе частиц определённой крупности (размера).

По размерам гранул породы делятся как:

1) дресва (гравий, дресвяник, гравелит) – 2-10 мм;

2) песок, песчаник – 0.1-2 мм;

3) алеврит, алевролит – 0.01-0.1 мм;

4) глина, аргиллит< 0.01 мм – пелитовая структура.

 

Для оценки гранулометрического состава используются данные микроскопического, ситового и седиментационного анализа.

Данные микроскопического изучения предпочтительны, т.к. пласт сохраняет свою природную структуру.

Данные ситового и седиментационного анализа предполагают нарушения природной структуры пласта.

Т.е. пласт изначально дезинтегрируется (разрушается) на отдельные зёрна механическим путём, природная структура меняется.

В процессе дезинтеграции появляются обломки не характерные для природного состава породы (более крупные частицы).

После дезинтеграции частицы пропускают через сита разного диаметра. С помощью чего определяется количество частиц определённого размера.

Как правило используются для определения частиц размеров от 0.05 и более миллиметров.

Для этого берутся стандартные наборы сит: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0.5; 0.25 мм.

Все частицы, которые меньше 0.05 мм исследуются с помощью седиментационного анализа. Он основан на закономерностях осаждения частиц в водной среде. Для этого используется формула Стокса. Она справедлива для частиц правильной, шарообразной формы, размером 0.1¼ 0.01 мм. Эта формула связывает скорость осаждения с диаметром частиц и плотностью:

v=(g× d²/(18× n))× (r_п/r_ж – 1),

где d – диаметр частиц,

n - кинематическая вязкость

r_п – плотность породы

r_ж – плотность жидкости

v – скорость осаждения.

Частицы, размером менее 0.01 мм не подчиняются этому закону.

Распределение частиц по размерам описывается с помощью кривой распределения частиц.

1. Определяется суммарная масса SМ;

2. строится интегральная кривая;

 

SМ, %

 

60

 

 

10

lg d

0 d¹⁰ d⁶⁰

 

Неоднородность размеров частиц характеризуется величиной отношения d⁶⁰/d¹⁰. Где d⁶⁰ – диаметр частиц, при котором сумма масс фракции от 0 до 60%, а d¹⁰ – диаметр частиц, при котором сумма фракции рассматривается от 0 до 10 %.

 

Если мы рассматриваем однородную систему:

q> 90° q< 90°

 

Физик Слихтер предложил формулу связи коэффициента пористости с формой упаковки частиц.

_______

k_п=1 - p/(6(1-соsq)Ö 1+2× соsq)

 

если q=90° - k_п=0.476;

если q=60° - k_п=0.259

 

Применимо только для частиц равной идеальной формы.

 

Кроме размера неоднородность определяется и формой частиц.

 

Чем больше отличие частиц от идеальной геометрической фигуры, тем хуже коллекторские свойства пласта:

 

 

Есть т.н. глинистые частицы, вносящие огромный вклад в ухудшение извлечения. Частицы, размер которых < 10 мкм – это частицы, которые определяют глинистость пласта. Глина – прекрасный адсорбент, образующий связанную нефть и связанную воду.

 

Глинистость пласта.

Различают:

1. Массовую глинистость (в долях единицы)

С_гл=m_0.01/m_тв

2. Объёмную глинистость (коэффициент глинистости)

k_гл=С_гл× (1-k_п)

Важным свойством глины является взаимодействие с флюидами.

 

Окатанность.

 

Стоит упомянуть и такое определяющее неоднородность свойство как окатанность частиц.

По окатанности гранулы можно разделить на:

хорошо окатанные; полуокатанные;

 

 

 

угловатые (неокатанные);

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: