Физика пласта. Вопросы для подготовки к экзамену по дисциплине Физика пласта
 Скачать 2.25 Mb.
|
|
54. Укажите основные параметры пластовых вод и от чего они зависят. Минерализация пластовых вод – это суммарное содержание в ней растворенных и коллоидных веществ. Изменяется от десятых долей до 600 кг/м3. В пластовых водах присутствуют ионы К, Na, Са, Mg и ряд других металлов. Основные ионы, соединяющие: хлорион, сульфотион, ионы Na, Са и Mg; в меньших кол-вах содержатся: К, Fe и др.; в относительном небольшом и ничтожном кол-ве ионы: Br, стронция, Li, и др элементов. Выделяются четыре группы подземных вод: 1) пресные - с общей минерализацией до 1 г/л; 2) солоноватые - от 1 до 10 г/л; 3) соленые - от 10 до 50 г/л; 4) рассолы - свыше 50 г/л. Плотность пластовых вод. Плотность пластовых вод увеличивается с увеличением концентраций солей и в среднем для нефтяных месторождений плотность вод колеблется в пределах 1160...1190 кг/м3 . Плотность вод несколько уменьшается с увеличение температуры, и практически не зависит от давления. Сжимаемость пластовой воды оценивается по следующей формуле:  [Па-1 , МПа-1] VB – первоначальный объем воды. ΔVВ – изменение V воды при изменении давления на ΔР. Коэффициент сжимаемости в пл. условиях измен-ся в пределах от неск. единиц до 5,0*10-10Па-1 . Сжимаемость газированной воды увеличивается с увеличением кол-ва растворенных газов. Приближенно коэффициент сжимаемости воды можно характеризовать по формуле:  Сжимаемость водных растворов солей уменьшается с увеличением концентрации солей в воде. Объемный коэффициент пластовой воды характеризует отношение удельного объема воды в пластовых условиях Vпл к удельному объему ее в стандартных условиях VСТ:  Увеличение пластового давления способствует уменьшению объемного коэффициента, рост температуры сопровождается его повышением. По этим причинам объемный коэффициент воды изменяется в сравнительно узких пределах (0,99 1,06). Большее значение относится к высокой температуре (1200 С) и низкому давлению, меньшее - к высокому давлению (до 32 МПа). Тепловое расширение воды. С увеличением температуры вода расширяется, это характеризуется коэффициентом теплового термического расширения воды. Этот коэффициент показывает изменение V воды, при повышении температуры на 1 С.  Е в пластовых водах колеблется в следующих пределах К – (18….90)*10-5град-1 , возрастая с увеличением температуры и уменьшаясь с ростом Рпл. Поверхностное натяжение характеризует избыток свободной энергии, сосредоточенной на одном квадратном сантиметре площади поверхностного слоя на границе двух фаз:  Поверхностное натяжение (энергетическое) – это удельная работа увеличения поверхности при ее растяжении при условии постоянства температуры Поверхностное натяжение (силовое) – это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости. Молекулярная (или пленочная) влагоемкость – количество воды, удерживаемое силами молекулярного притяжения на поверхности частиц породы.   – вес влажного образца породы – вес образца породы, высушенного при температуре 105-110Вязкость пластовых вод. Вязкость воды в пластовых условиях зависит, в основном, от температуры и минерализации. Температура оказывает большее влияние. С возрастанием минерализации вязкость возрастает. С возрастанием температуры вязкость уменьшается. Влияние давления на вязкость воды незначительно и зависит от природы и концентрации растворен. солей. От давления вязкость зависит двояко: в области низких температур (0-40оС) с возрастанием давления вязкость уменьшается, а в области высоких температур (выше 40оС) возрастает. Т.к. t воде газа растворяются в небольшом количестве, вязкость её незначительно уменьшается и поэтому вязкость пластовых вод можно измерять обычными приборами в обычных условиях (вискозиметры). Электропроводность пл. вод. С повышением минерализации и температуры увеличивается, а сопротивление уменьшается. Растворимость газов в пластовых водах. Зависит от минерализации и температурыры. При прочих равных условиях лучше всего растворяется из УВ - метан, из не УВ – СО2 и Н2S. 55. Укажите классификацию подземных вод по В.А. Сулину.
Эта классификация химич. состава вод не учитывает данные о степени их минерализации и о составе растворенных в них газов. Она основана на генетическом принципе, согласно которому формирование химического состава вод происходит в определенных природных условиях (континентальных, морских, глубинных) и вследствие процессов взаимодействия вод с породами или вод различного генезиса между собой. При этом происходит их обогащение специфическими компонентами, соотношение которых позволяет выделить четыре типа вод (сульфатно-натриевый, гидрокарбонатно-натриевый, хлоридно-магниевый, хлоридно-кальциевый). 56. Укажите методы определения остаточной водонасыщенности. 1. Наиболее достоверные результаты определения количества остаточной воды в породе получены при анализе кернового материала, выбуренного с применением растворов, затворенных на нефтяной основе. Предполагается, что при подъеме керна на поверхность и в процессе транспортировки его в лабораторию существенных изменений остаточной воды не происходит. Содержание остаточной воды определяется путем экстрагирования образцов в приборе Дина и Старка. где водо–нефте-газонасыщенность породы определяется по массе образца до и после. 2. Косвенные методы оценки количества остаточной воды. Хлоридный метод, основанный на относительном постоянстве солености связанной воды в пределах коллектора, которая обусловлена главным образом содержанием хлоридов. Во время анализа образцы керна измельчают и обрабатывают при температуре кипения дистиллированной водой. Содержание связанной воды в навеске керна находят по количеству ионов хлора, содержащихся в фильтрате. Для этого последний титруют азотнокислым серебром в присутствии индикаторов. Если известна соленость остаточной воды, по содержанию ионов хлора в образце удается приблизительно определить количество остаточной воды. Поскольку хлоридным методом можно определить содержание лишь одного иона, то содержание других ионов устанавливается по солености воды, полученной после экстрагирования измельченного керна, путем измерения ее электропроводности. 3. Метод полупроницаемых мембран Для приближенной оценки объема остаточной воды широко применяется метод полупроницаемых мембран (перегородок). Используется прибор, с помощью которого, по определенным данным, строится кривая зависимости: капиллярное давление – водонасыщенность. Этот метод определения остаточной водонасыщенности очень трудоемок, т.к. в естественных условиях проницаемость пород в залежи изменяется в широких пределах. Необходимо кривые зависимости: капиллярное давление, водонасыщенность, строить по большому числу кернов, затем получить усредненную кривую для пласта по средней проницаемости породы и уже по этой средней кривой оценивают среднюю остаточную водонасыщенность исследуемого пласта.  4. Для определения средней остаточной водонасыщенности пород по разрезу пласта или по отдельному его участку кривые «остаточная водонасыщенность — капиллярные давления», строят по большому числу кернов (иногда изучаются сотни образцов). По этим данным находят зависимость водонасыщенности кернов различной проницаемости от капиллярного давления.   5. Метод центрифугирования Быстро и просто остаточная водонасыщенность определяется методом центрифугирования. Образец, насыщенный водой, помещается в центрифугу и подвергается действию центробежных сил, под влиянием которых вода выбрасывается в градуированную ловушку. Вытеснению воды из породы препятствуют капиллярные силы. Вначале, с увеличением числа оборотов ротора центрифуги, жидкость вытесняется из крупных пор, когда перепад давления на торцах образца превысит величину капиллярного давления, развиваемого менисками. При дальнейшем увеличении числа оборотов жидкость вытесняется и из пор меньшего размера. С некоторого момента повышение числа оборотов ротора практически перестает влиять на количество остающейся в порах воды. Эту воду и считают остаточной. Измеряя количество выделившейся жидкости, как функцию числа оборотов ротора, можно построить зависимость «капиллярное давление — водонасыщенность». 6. В промысловых условиях для определения остаточной водонасыщенности широко распространен метод низкочастотной электрометрии, или электрический каротаж. Метод основан на том, что электропроводность породы коллектора зависит от количества и минерализации насыщающей его воды. 57. Что такое жесткость пластовых вод? Жесткостью называется суммарное содержание растворенных солей двухвалентных катионов: кальция, магния и железа. Временная жесткость или карбонатная (Жк) обусловлена содержанием в воде гидрокарбонатов двухвалентных металлов (кальция, магния, железа). Постоянная жесткость или некарбонатная (Жнк) обусловлена наличием в воде сульфатов и хлоридов двухвалентных металлов (кальция, магния, железа). Общая жесткость воды определяется как сумма карбонатной и некарбонатной: Ж0 = Жк + Жнк Жесткость воды оценивается содержанием в ней солей миллиграмм-эквивалентах на литр «(мг-экв)/л». Очень мягкая вода – до 1,5 мг-экв/л Мягкая вода – 1,5-3,0 мг-экв/л Умеренно жесткая вода – до 3,0-6,0 мг-экв/л Жесткая вода – более 6,0 мг-экв/л 58. Что такое коэффициент водонасыщенности? Коэффициент водонасыщенности (Sв) – отношение объема открытых пор, заполненных водой, к общему объему пор горной породы. Показывает, какая часть рассматриваемого объема пор заполнена водой.  59. Какие деформации горных пород называются упругими? Упругие деформации – те деформации, которые исчезают после удаления внешних нагрузок. 60. Что такое пластичность горных пород? Пластичность - способность пород изменять свою форму (деформироваться) под воздействием приложенных сил, без разрыва сплошности; при этом порода получает остаточную деформацию. Большинство минералов и твердых скальных пород практически не дает остаточной деформации, так как разрушение их происходит раньше, чем начинают проявляться пластичные свойства. Пластичность зависит от минералогического состава горных пород и уменьшается с увеличением содержания кварца, полевого шпата и некоторых других минералов. Высокими пластическими свойствами обладают глины и некоторые породы, содержащие соли. 61. Что такое разрыв, раздавливание, скалывание, отрыв? Разрыв – это разрушение горной породы при растяжении. Разрыв тела происходит под действием нормальных Раздавливание – это разрушение горной породы при сжатии. Скалывание – это разрушение в результате сдвига при хрупком разрушении (срез – при пластическом). Отрыв – это разрушение при расхождении частей разрушенного тела по нормали к поверхности разрушения.  62. Что называется сцеплением пород? Сцепление горной породы С — предел прочности породы при срезе в условиях отсутствия нормальных напряжений; для рыхлых сухих пород С = 0, и зависимость имеет вид τ = σtgφ. Сцепление – показатель паспорта прочности, равный пределу прочности горной породы при срезе в условиях отсутствия нормальных напряжений. В скальных горных породах сцепление определяют силы связей между частицами породы, в связных и влажных рыхлых породах — силы капиллярного натяжения воды, находящейся в породе. Сцепление горных пород изменяется от 1 до 80 МПа. 63. На какие составляющие раскладывается полное напряжение? Полное напряжение является вектором: оно характеризуется величиной и направлением. В механике принято выполнять разложение полных напряжений на две компоненты – нормальные и касательные напряжения. Нормальным напряжением в точке твердого деформируемого тела называется предел отношения нормальной проекции равнодействующей внутренних сил к площади площадки, проходящей через точку, при условии стягивания этой площадки в точку. Очевидно, что нормальное напряжение всегда ориентировано по нормали к площадке, в которой оно действует. Касательным напряжением в точке твердого деформируемого тела называется предел отношения проекции равнодействующей внутренних сил на касательную ось, лежащую в плоскости площадки, к площади площадки, проходящей через точку, при условии стягивания этой площадки в точку. Касательное напряжение действует в плоскости площадки в направлении касательной оси. Знак касательного напряжения определяет направление угловой деформации, которая им вызывается. 64. Что такое предел прочности горной породы? Пределом прочности [s] называют максимальное значение напряжения, которое выдерживает образец до разрушения: [s] = P / F где Р – разрушающая нагрузка; F – площадь, на которую действует приложенная нагрузка. Предел прочности при одноосном сжатии образцов горных пород на сжатие [sсж] – наиболее широко определяемая характеристика прочности пород. Прочность на растяжение [sр] горных пород значительно ниже их прочности на сжатие. Это одна из наиболее характерных особенностей горных пород, определяющих их поведение в поле механических сил. Горные породы плохо сопротивляются растягивающим усилиям, появление которых в тех или иных участках массива пород при разработке служит критерием опасности обрушений пород и разрушения горных выработок. 65. Что такое коэффициент Пуассона и модуль Юнга? Модуль Юнга – физическая величина, характеризующая свойства материала сопротивляться растяжению/сжатию при упругой деформации, или свойство объекта деформироваться вдоль этой оси. σ = 𝐸ε , E – коэффициент пропорциональности, называемый модулем упругости при растяжении-сжатии, или модулем Юнга. Модуль упругости горных пород зависит от: Минералогического состава горной породы Вида нагрузки на горную породу Величины приложенной нагрузки Структуры и текстуры горной породы Глубины залегания пород Состава и строения цементирующего вещества у обломочных пород Степени влажности, песчаности и карбонатности пород Коэффициент Пуассона – отношение относительных поперечных деформаций к продольным. Изменяется в пределах 0 ≤ ν ≤ 0,5.  Наименьшие значения коэффициента Пуассона связаны с жесткими породами, сложенными кварцем или минералами, близким по упругим свойствам. Наибольшие значения имеют глины или химические осадки типа неметаморфизованных известняков. |
