Физика пласта (Ответы на экзамен). Физические свойства нефтегазового пласта, принципы их определения и области использования Физическое свойство
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
39. Коэффициент сверхсжимаемости, приведенные параметры для реальных газовых смесей Коэффициент сверхсжимаемости газов – отношение объёма газа при заданных термобарических условиях к объёму этого газа , определённому при идентичных термобарических условиях по законам идеального газа . Другими словами , коэффициент сверхсжимаемости характеризует отклонение объёма реального газа от объёма идеального газа . Условия фильтрации закона фильтрации Закон Дарси часто называют законом ламинарной фильтрации, так как согласно этому закону расход и скорость фильтрации линейно зависят от потери напора, что является первым признаком ламинарного режима, что отмечалось ранее при рассмотрении движения жидкости в трубопроводах. В большинстве случаев движение жидкости в пористых телах действительно происходит с весьма малыми скоростями, и сечения отдельных пор грунта также весьма малы, что делает возможным уподобить фильтрацию ламинарному движению в тонких неправильной формы капиллярных трубках. Что такое Эффект Клинкинберга Эффект Клинкенберга - явление роста проницаемости по газу при снижении давления - обычно не учитывают. При высоких давлениях проницаемость по воздуху равна проницаемости по жидкости. Проницаемость по воздуху часто используют для оценки абсолютной проницаемости. Однако без учета эффекта Клинкенберга значения проницаемости по воздуху могут превышать значения абсолютной проницаемости на 50 и более процентов. 46. Свойства, форма и нахождения глинистых минералов в коллекторах Свойства глинистых минералов определяются их высокодисперсным составом, строением кристаллической решетки, ионообменной и адсорбционной способностью, упругопластичностью и тиксотропностью. Структура частицы минерала оказывает влияние на технические и физико-химические свойства глин и задает способ их взаимодействия с водой. Глинистые минералы – алюмосиликаты расположены в породе в виде частиц меньше 1µм (рис. 1). Располагаясь на поверхностях зерен породы в поровом пространстве в виде пленок, отдельных пластинок, мостиков через поровое пространство, они имеют большую удельную поверхность и высокую адсорбционную активность (рис. 2). Активными центрами адсорбции служат поверхностные заряды, образованные на углах и 2 ребрах кристаллической решетки, а также при изоморфных замещениях ионов решетки на ионы с меньшими зарядными числами. Центрами адсорбции также служат обменные катионы. Глинистые минералы широко распространены в углеводородосодержащих коллекторах. Располагаясь на поверхностях зерен породы в поровом пространстве в виде пленок, отдельных пластинок, мостиков через поровое пространство, они имеют большую удельную поверхность и высокую адсорбционную активность. Адсорбция на поверхности углеводородов приводит к образованию адсорбционно-связанной нефти. Адсорбционно-связанная нефть способствует образованию пленочной нефти, приводит к инверсии смачиваемости, что в конечном счете влияет на нефтеотдачу. 44. Физические свойства реальных газов Реальные газы – газы, свойства которых зависят от взаимодействия молекул. В обычных условиях, когда средняя потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия много меньше средней кинетической энергии молекул, свойства реальных и идеальных газов отличаются незначительно. Поведение этих газов резко различно при высоких давлениях и низких температурах, когда начинают проявляться квантовые эффекты. Ван–дер–Ваальс, объясняя свойства реальных газов и жидкостей, предположил, что на малых расстояниях между молекулами действуют силы отталкивания, которые с увеличением расстояния сменяются силами притяжения. Межмолекулярные взаимодействия имеют электрическую природу и складываются из сил притяжения (ориентационных, индукционных) и сил отталкивания. Ориентационные силы действуют между полярными молекулами – молекулами, обладающими дипольными или квадрупольными моментами. Сила притяжения между молекулами зависит от их взаимной ориентации, поэтому они и называются ориентационными. Хаотическое тепловое движение непрерывно меняет ориентацию полярных молекул, но среднее по всем ориентациям значение силы не равно нулю 51. Способы определения гранулометрического состава. Виды представления результатов. Получаемая информация. Ситовой анализ - метод определения гранулометрического, или фракционного, состава измельченных сыпучих материалов, этот метод применим для анализа крупнозернистых и кусковых материалов с размером частиц > 50-100 мкм. Точность ситового анализа зависит от количества мелких фракций и способа рассева (например: сухой, мокрый, с ультразвуковой обработкой и т.д.) Седиментационный анализ - это совокупность методов определения размеров частиц в дисперсных системах по установившейся скорости седиментации и параметрам седиментационно-диффузионного, или седиментационного, равновесия. Анализ позволяет определять как усреднённые характеристики дисперсности, так и распределение частиц дисперсной фазы по размерам или массам. В основе методов седиментационного анализа лежит изменение скорости падения частиц в жидкой среде в зависимости от их величины. Классификация методов данного анализа включает в себя: отмучивание; измерение плотности столба суспензии; пофракционное (дробное) оседание; отбор весовых проб в разных объемах суспензий; накопление осадка на чашечке весов; электрофотоседиментометрия; седиментометрия в поле центробежных сил 52. Способы определения карбонатности. Существует "сухие" и "мокрые" способы определения карбонатности пород. "Сухие" способы основаны на термическом разложении карбонатов с учётом количества выделившегося углекислого газа объёмным или весовым методом. ... Они не могут быть применены для определения карбонатности кернов, т.к. прокаливание до 800 - 1000 С вызывает удаление из керна не только СО2, но и содержащейся в них адсорбционной и кристаллизационной воды. Этих недостатков лишено определение карбонатности пород "мокрыми" способами, основанными на химической реакции двойного обмена с соляной кислотой. В результате реакции образуется газ и вода Существуют три метода определения карбонатности: химический – метод химического титрования; массовый – определение по разнице массы навески до и после вымачивания ее в соляной кислоте; объемный – газометрический метод основанный на определении объема выделившегося углекислого газа при взаимодействии породы с соляной кислотой. 40. Нефтегазовый пласт как термодинамическая гетерогенная система Нефтяной пласт – гетерогенная, многокомпонентная, многофазная термодинамическая система. Термодинамическая система – совокупность макроскопических материальных тел и полей, способных взаимодействовать между собой. Термодинамичекие системы: открытая (может обмениваться энергией и массой с другими системами), закрытая (масса постоянная) и изолированная (в лаборатории определяются свойства в изолированной системе). 45. Подготовка образцов к исследованиям Основные этапы подготовки образца к металлографическому анализу Как и любое исследование, металлография требует определенной предварительной подготовки образца – металлографического шлифа. Он представляет собой отполированное до зеркального блеска сечение кусочка металла, вырезанного в наиболее информативном для задач исследования месте. На полированном микрошлифе проводят исследования загрязненности металла неметаллическими включениями, уровня пористости, оценку графита в чугуне, а также обнаруживают микротрещины или другие возможные дефекты. Для выявления и оценки параметров микроструктуры полированный шлиф подвергается металлографическому травлению. Оно может быть химическим или электролитическим, в зависимости от материала и задач дальнейшего исследования. Этап 1. Вырезка образца Важнейшим условием вырезки образцов для металлографического исследования является отсутствие термического воздействия во время резки. Связано это с тем, что температуры, образующиеся при резке металла без охлаждения, могут привести к существенным изменениям структурных составляющих металла, вследствие чего результат исследование будет ошибочным. Поэтому в исследовательских лабораториях для вырезки образцов используют специальные отрезные машины, оснащенные рециркуляционной системой охлаждения водным раствором охлаждающего реагента. Существуют различные модификации таких машин в зависимости от требуемых задач. Так, например, помимо стандартной абразивной отрезной машины, наша лаборатория имеет в своем распоряжении отрезную машину прецизионного реза для выполнения тонких резов с автоматической подачей отрезного круга с заданной скоростью. Этап 2. Запрессовка Для удобства работы с образцами их фиксируют с помощью заливки в специальные смолы. Эта операция подготовки шлифа позволяет: надежно закрепить образец в нужной плоскости, сохраняя плоскопараллельность; унифицировать форму образца для автоматической пробоподготовки; промаркировать образец; продлить срок службы полировальной ткани и снизить травматизм при ручной шлифовке/полировке. Помимо перечисленных достоинств запрессовки стоит отметить возможность, во-первых, качественно подготовить шлифы для объектов исследования тонкого сечения (листы, проволока), а во-вторых, оптимизировать пробоподготовку таких образцов, фиксируя несколько образцов в одной запрессовке. Существуют различные смолы для запрессовок. Одни требуют специального оборудования и с обеспечением системы охлаждения для горячей запрессовки, другие требуют лишь специальных формочек, в которые производится заливка холодной смолой с последующим отвердением на воздухе. Полимерная смола может обладать специальными свойствами, такими как способность удерживать край образца, способность проводить ток или свет. Этап 3. Шлифовка и полировка Получение зеркальной поверхности образца достигается несколькими последовательными этапами шлифовки и полировки с постепенным уменьшением размеров абразивных частиц. Современные шлифовально-полировальные машины представляют собой плоский магнитный вращающийся круг, на котором закрепляется металлический диск либо с бумагой разной степени грубости (для шлифовки), либо с тканью (для полировки). Система управления позволяет регулировать скорость и направление вращения диска, подачу воды и полировальных суспензий. Применяется как ручной, так и автоматический режим пробоподготовки с использованием специального держателя, рассчитанного на одновременную работу с 6ю образцами и с возможностью регулировки силы нажатия на образец. 47. Виды насыщенности и способы определения Насыщенность — это доля объема пор занимаемая данным флюидом (нефтью, водой, газом). Насыщенность важная характеристика продуктивного пласта определяющая фазовую проницаемость того или иного флюида. Нефтенасыщенность — это доля объема пор занятая нефтью:
где Sн — нефтенасыщенность, д.ед.; Vн — объем нефти в породе пласта, м3; Vпор — объем пор, м3. Водонасыщенность — это доля объема пор занятая водой:
где Sв — водонасыщенность, д.ед.; Vв — объем воды в породе пласта, м3; Vпор — объем пор, м3. Газонасыщенность — это доля объема пор занятая газом:
где Sг — газонасыщенность, д.ед.; Vг — объем воды в породе пласта, м3; Vпор — объем пор, м3. Общая насыщенность породы пласта определяется суммой насыщенностей всех флюидов:
Сущность: способ определения насыщенности пласта включает проведение геофизических исследований скважины и лабораторных исследований керна, последующий расчет по выбранной капиллярной модели насыщения коэффициентов водонасыщенности по разрезу пласта и построение электрической модели насыщения, по которой определяют значения удельного электрического сопротивления, соответствующие полученным по капиллярной модели коэффициентам водонасыщенности. Затем, используя процедуру конволюции удельного электрического сопротивления по разрезу пласта с вертикальной характеристикой прибора индукционного каротажа, получают модельную кривую индукционного каротажа. Посредством подбора параметров капиллярной модели насыщения минимизируют расхождение кривой индукционного каротажа, зарегистрированной в скважине, и кривой, полученной в результате моделирования. Насыщенность пласта определяют по капиллярной модели с использованием подобранных параметров. Технический результат: повышение точности и достоверности определения насыщенности пластов 49. Влияние типа коллектора на проницаемость Свойства коллектора. Структура порового пространства сильнее влияет на относительная фазовая проницаемость смачивающей фазы и в меньшей - несмачивающей. Остаточная водонасыщенность увеличивается, а проницаемость для воды при остаточной нефтенасышенности уменьшается с ростом содержания глин в породе-коллекторе. 52. Способы определения карбонатности. Определение карбонатности пород проводят для выяснения возможности проведения солянокислотной обработки скважин с целью увеличения проницаемости призабойной зоны (увеличения величины вторичной пористости), а также для определения химического состава горных пород, слагающих нефтяной пласт. Карбонатность пород продуктивных пластов определяют в лабораторных условиях по керновому материалу газометрическим методом. Метод основан на химическом разложении солей угольной кислоты под действием соляной кислоты. 53. Способы определения коэффициентов пористости Основными методами определения коэффициентов пористости являются три независимых метода: стационарный нейтронный метод НМ, акустический АМ и гамма-гамма плотностной метод ГГМ-П. Показания этих методов определяются величиной коэффициента пористости и вкладом глинистого материала, присутствующего в г.п. В связи с этим при решении задач определения пористости по данным этих методов следует произвести учет влияния глинистого вещества в полезный сигнал каждого из них. Для этих целей необходимо оценить содержание глинистого материала в породе по показаниям методов ГИС и располагать информацией о свойствах глинистых минералов в породе – их минеральном составе и петрофизических свойствах, что определяется по результатам изучения образцов керна. Различные геофизические методы позволяют определять разные виды пористости. По данным метода сопротивлений находят межзерновую пористость в терригенных и межзерновых карбонатных породах. По диаграммам методов рассеянного гамма-излучения и нейтронных определяют общую пористость кп, общ , по диаграммам акустического метода – межзернову 54. Условия применимости и причины нарушения закона фильтрации Дарси. Границы применимости закона Дарси: Закон справедлив при следующих условиях : Пористая среда мелкозерниста и поровые каналы достаточно узки Скорость фильтрации и градиент давления малы Изменение скорости фильтрации и градиента давления малы. Закон Дарси нарушается: При повышении скорости движения жидкости из-за увеличения потерь давления на эффекты связанные с инерционными силами – верхняя граница. Дарси может нарушаться и при малых скоростях фильтрации в процессе начала движения жидкости из-за появления неньютоновских реологических свойств жидкости – нижняя граница. |
,
,
,
,