Презентация на тему "Свойства горных пород"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Физические свойства горных пород и флюидов Лабораторные исследования керна ООО «Газпромнефть НТЦ» 2016 ДГиРТА Митяев Максим Юрьевич

• 
  Слайд 2

  Свойства горных пород

• 
  Слайд 3
  

  Геологическая характеристика Литолого-минералогический состав Структура и текстура Условия осадконакопления Вторичные изменения Фильтрационно-емкостные свойства Пористость Проницаемость Флюидонасыщенность Капиллярное давление Физические свойства Плотность Естественная радиоактивность Акустические свойства Электрические свойства

• 
  Слайд 4

  Геологическая характеристика

  её влияние на физические свойства

• 
  Слайд 5
  

  Обломочные породы Постоянный состав первичных минералов SiO2 Классифицируются на основе: Размеру зерна Минеральному составу Карбонатные породы Преимущественно состоят из карбонатных минералов (группа ) Известняк – преимущественно кальцит (кальцит карбоната, ) Доломит – преимущественно доломит  

• 
  Слайд 6

  Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород

• 
  Слайд 7

  Главные компоненты песчаника

  Каркас Остаточный размер зерен песчаника (или алевролита) Матрица Остаточный размер алевролита или глин Цемент Материал накопленный после седиментации или в процессе. Заполняет поровое пространство и каркас. Поры Оставшееся свободное пространство

• 
  Слайд 8

  Химический, минералогический состав и плотность матрицы горных пород

• 
  Слайд 9

  Главные компоненты песчаника

  Матрица Каркас (Кварц) Каркас (Полевой шпат) Цемент Поры 0.25 mm Каркас Матрица Цемент Поры

• 
  Слайд 10

  Типы пор в песчанике

  Межзерновая (первичная) Образующая пустотное пространство между зернами каркаса Микропористость Небольшие поры, преимущественно между остаточным каркасом зерен или цемента Кавернозная Частичное или полное растворение аутигенныхзерен (также может встречаться внутри самих зерен) Трещинная В областях растрескивания под влиянием напряженности

• 
  Слайд 11
  

  Матрица Каракас (Песчаник) Каркас (Полевой шпат) Цемент Поры 0.25 mm Поры растворения Трещины Первичная и вторичная матричная пористость Трещинная пористость Каркас Матрица Цемент Поры

• 
  Слайд 12

  Геологическая характеристика

  Структура порового пространства зависит от: Сортировки частиц, слагающих горную породу Упаковки зерен и формы межзерновых контактов Формы и окатанности зерен скелета Условий осадконакопления Наличия и количества глинистого материала

• 
  Слайд 13

  Влияние глинистости на пористость и проницаемость

  Хороший коллектор Плохой коллектор

• 
  Слайд 14
  

  Химический, минералогический состави физические свойства глинистых минералов

• 
  Слайд 15

  Влияние типа глин на пористое пространство

  Агрегаты различных типов глина в поровом пространстве: Встречаются различные типы заполнения порового пространства в зависимости от типа глин Наиболее благоприятен дискретный тип (каолинит) в отличии от волокнистого (иллит), заполняющего поры в виде перемычек между песчаными зернами.

• 
  Слайд 16

  Модели глинистого песчаника

• 
  Слайд 17

  Глинистость

• 
  Слайд 18

  Фильтрационно-емкостные свойства

• 
  Слайд 19

  Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

  Пористость

• 
  Слайд 20

  Пористость

  Объем зерен Объем пор Общий объем

• 
  Слайд 21
  

  Типы пористости: Общая пористость (Bulk porosity) Общий объем всех пор в породе Эффективная пористость (Effective porosity) Объем сообщающихся пор  

• 
  Слайд 22

  Общая пористость VS. эффективная пористость

  Чистый песчаник: Средне-, хорошо- сцементированный песчаник: Сильно – сцементированный песчаник и большинство карбонатов:  

• 
  Слайд 23

  Факторы, влияющие на пористость

  Первичные факторы Упаковка Сортировка Форма зерен Вторичные факторы Механические (деформация, трещины,…) Геохимические (изменение состава, растворение,…)

• 
  Слайд 24

  Сортировка и упаковка

  Сортировка Упаковка

• 
  Слайд 25

  Трещинная пористость

    или 1.0%

• 
  Слайд 26

  Пористость

• 
  Слайд 27

  Примеры пористости различных пород

  Песчаник в пластовых условиях - 15-35% Глины - 0-45% Карбонаты - 5-10% Кавернозные карбонаты - 10-40% Доломит - 10-30% Гранит -

• 
  Слайд 28

  Методы измерения пористости на керне

  Метод насыщения Метод плавучести Гелиевая порометрия Ртутная порометрия

• 
  Слайд 29

  Метод насыщения

• 
  Слайд 30

  Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

  Проницаемость

• 
  Слайд 31

  Проницаемость

  Проницаемость ( K ) – свойство пород пропускать через себя жидкости, газы и их смеси при перепаде давлений (мера фильтрационной проводимости) L P₁ P₂ Q A

• 
  Слайд 32

  Граничные условия закона Дарси

  Ламинарный поток через пористую среду Отсутствие химических реакций между средой и фильтрующимся реагентом Однофазное насыщение среды Несжимаемая жидкость [ K ]=m2, mkm2, дарси, миллидарси

• 
  Слайд 33

  Влияющие факторы

  Пористость (больше PHI – больше k) Размер пор(маленькие поры – меньше k) Размер зерен (большая площадь – больше трение – меньше k) Наличие более, чем одной фазы

• 
  Слайд 34

  Зависимость от гранулометрического состава

• 
  Слайд 35

  Влияние размера и формы зерен на проницаемость

• 
  Слайд 36

  Примеры значений проницаемости

  0.001 мД - неколлектор (глины, граниты) 1-10 мД - средняя 10-100 мД - высокая 100-1000 мД - очень высокая 3 Д - суперколлекторы

• 
  Слайд 37

  Влияние трещин на проницаемость горной породы

  ?

• 
  Слайд 38

  Виды проницаемости

  Абсолютнаяпроницаемость– мера проницаемости, не зависящая от типа флюида (максимальная) Эффективная (фазовая) проницаемость- проницаемостьодного флюида в присутствии одного или большего количества других флюидов (

• 
  Слайд 39

  Относительная фазовая проницаемость

• 
  Слайд 40

  Связь пористость-проницаемость

• 
  Слайд 41
  
• 
  Слайд 42

  Фильтрационно-емкостные свойства горных пород

  Насыщенность

• 
  Слайд 43

  Насыщенность

  Пример двухфазного насыщения (вода, нефть) Пример трехфазного насыщения (вода, нефть, газ)

• 
  Слайд 44
  

  Vp = Vw + Vo + Vg So + Sw + Sg = 1 So = Vo/Vp

• 
  Слайд 45

  Способы определения насыщенности

• 
  Слайд 46

  Капиллярное давление

  Капиллярное давление в горных породах обусловлено следующими факторами: Наличием гидрофильной или гидрофобной пористой среды, пронизанной капиллярами Наличием флюида Силами поверхностного натяжения между твердой фазой и флюидом (флюидами) Поверхностное натяжение – энергия на единицу площади (сила на единицу расстояния), действующая на поверхности меду фазами Горные породы – твердые фазы. Вода, нефть и/или газ – флюиды.

• 
  Слайд 47

  Сила поверхностного натяжения

  Сила поверхностного натяжения выражается, как разница сил различных фаз на границе порода-флюид Отрицательная сила поверхностного натяжения указывает на то, что более плотная фаза (вода) смачивает поверхность породы Если поверхностное натяжение = 0, это говорит, что обе фазы имеют одинаковое влияние на поверхность

• 
  Слайд 48
  

  Solid Water Oil sos sws sow  sos 0

• 
  Слайд 49
  

  90

• 
  Слайд 50

  Смачиваемость

  http://www.epgeology.com/

• 
  Слайд 51
  

  https://www.spec2000.net

• 
  Слайд 52

  Капиллярное давление

  Высота воды в капилляре функция от: Силы поверхностного натяжения Радиуса капилляра Разницы плотностей флюидов  

• 
  Слайд 53
  

  Изменение высоты смачивающей фазы в зависимости от радиуса канала

• 
  Слайд 54
  

  Капиллярное давление в системе воздух/вода      

• 
  Слайд 55
  

  Капиллярное давление в системе нефть/вода      

• 
  Слайд 56
  

  Капиллярное давление разница между давлениями на границе несмешивающихся жидкостей в капилляре (поровом пространстве) Рассчитывается как:  

• 
  Слайд 57
  

  Pc

• 
  Слайд 58
  
• 
  Слайд 59
  

  Единицы потока Кривая ГК Петрофизические данные Типы порового пространства Литофации Керн 1 2 3 4 5 Образцы Капиллярное давление f vs k

• 
  Слайд 60

  Физические свойства пород

  Плотность

• 
  Слайд 61

  Плотность

    - объем пор и пустот в горной породе, мᶟ; - общий объем породы (объем твердого минерального скелета в данном объеме) мᶟ; m - масса образца породы в чистом и сухом виде, кг  

• 
  Слайд 62
  

  Гистограмма распределения плотности скелета юрских песчаников Поле корреляции объемной плотности и пористости юрских песчаников

• 
  Слайд 63
  
• 
  Слайд 64
  

  Естественная радиоактивность – способность горных пород к самопроизвольному испусканию гамма-квантов различной энергии за счет превращения одного изотопа в другой – радиоактивного распада Радиоактивность горных пород обусловлена преимущественно содержанием в них радиоактивных изотопов К40, U238, Th232 Единицы измерения радиоактивности – грамм-эквивалент радия на 1 грамм породы – концентрация радиоактивных элементов в горной породе, при которой возникает гамма-излучение такой же интенсивности , как при распаде 1 г Ra (г-эквRa/г, или пг-эквRa/г). 1 пг-эквRa/г = 10-12 г-эквRa/г = 16.5 API Измерение интегральной радиоактивности – радиометрия, гамма-каротаж, измерение концентраций основных радиоактивных элементов – гамма-спектрометрия

• 
  Слайд 65

  Физические свойства пород

  Естественная радиоактивность

• 
  Слайд 66

  Естественная радиоактивность

  Спектр гамма излучения Спектры гамма излучения осадочных пород

• 
  Слайд 67
  
• 
  Слайд 68
  

  Igr=(GR-GRclean)/(GRsh-GRclean) GR-измеренное гамма-излучение GRcl- гамма-излучение песчаника GRsh-гамма-излучение глин

• 
  Слайд 69

  Физические свойства пород

  Упругие свойства

• 
  Слайд 70

  Упругие свойства

• 
  Слайд 71
  

    – пористость горной породы; – скорость упругих волн в горной породе; - скорость упругих волн во флюиде; - скорость упругих волн вскелете горной породы;  

• 
  Слайд 72
  
• 
  Слайд 73

  Физические свойства пород

  Электрические свойства

• 
  Слайд 74

  Электрические свойства

• 
  Слайд 75
  

  Rw - Resistivity of brine, ohm-length ro - Resistance of brine saturated capillary or porous media model, ohm Ro - Resistivity of brine saturated capillary or porous media model, ohm-length Salinity of water; Temperature; Porosity; Pore geometry; Formation stress; Composition of rock

• 
  Слайд 76
  
• 
  Слайд 77
  

  Formation Factor vs. Porosity Illustrating Variation in slope “m” Formation Factor vs. Porosity Illustrating Variation in intercept “a”

• 
  Слайд 78

  Уравнение Арчи

  a- is the intercept of the Fversus  plot and is related to tortuosity, m - is the Cementation exponent and is also tortuosity dependent, n - is the saturation exponent and is saturation history,wettability and pore geometry dependent, - is the measured porosity  

• 
  Слайд 79

  Физические свойства пород

  Свойства пластовых флюидов

• 
  Слайд 80

  Свойства пластовых флюидов

  Пластовая вода - соленость - плотность - вязкость - удельное электрическое сопротивление Углеводороды - состав и молекулярная структура - плотность - вязкость

• 
  Слайд 81

  Оценка сопротивления пластовых вод по химическому составу

  Вычисление суммарной концентрации солей различных ионов в пластовых водах в пересчете на NaCl: Имея данные по концентрациям ионов, – вычислить суммарную концентрацию Отложить на номограмме полученную суммарную концентрацию и определить весовые коэффициенты пересчета по каждому виду ионов Вычислить средневзвешенную суммарную концентрацию с учетом весовых коэффициентов Полученный результат – соленость пластовой воды в пересчете на NaCl Суммарная концентрация ионов Весовые коэффициенты для Mg и HCO3

• 
  Слайд 82
  

  Оценка сопротивления пластовых водпо химическому составу: Зная температуру Т, при которой определен химический состав вод и общую концентрацию солей С, по номограмме определяем сопротивление пластовых вод Rw C T Rw

• 
  Слайд 83

  Лабораторные исследования керна

• 
  Слайд 84

  Определение пористости горных пород

• 
  Слайд 85

  Пористость горных пород

  Включает связанные и несвязанные между собой пустоты Включает все сообщающиеся между собой поры Та часть пустот, которая занята только подвижной жидкостью в процессе фильтрации при полном насыщении *согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2

• 
  Слайд 86

  Методы определения пористости горных пород

  Мойка образцов; Сушка: t=103-105ºС глинистые t=70ºС Эксикатор с поглотителем влаги (CaCl); Стабилизация массы. Определение размеров; Насыщение под вакуумом рабочей жидкостью (модель пластовой воды, керосин); tнас ≈ 30 мин. до удаления пузырьков газа. Взвешивание насыщенного образца в жидкости; Взвешивание насыщенного образца в воздухе;

• 
  Слайд 87
  

  Мойка образцов; Сушка: t=103-105ºС глинистые t=70ºС Эксикатор с поглотителем влаги (CaCl); Стабилизация массы. Определение размеров; Парафинирование; Вычисление объема пленки парафина; Взвешивание образца в жидкости; Взвешивание образца в воздухе;

• 
  Слайд 88
  

  Мойка образцов; Сушка: t=103-105ºС глинистые t=70ºС Эксикатор с поглотителем влаги (CaCl); Стабилизация массы. Вакуумирование; Насыщение под вакуумом рабочей жидкостью (модель пластовой воды, керосин); tнас ≈ 30 мин. до удаления пузырьков газа. Помещение насыщенного образца в порозиметр; Снятие значений значений;

• 
  Слайд 89
  
• 
  Слайд 90

  Определение водо- и нефтенасыщенности образцов горных пород

• 
  Слайд 91

  Общие сведения

  Коэффициент водо- и нефтенасыщенности породы - отношение объема содержащейся в ней воды/нефти к суммарному объему пор той же породы Определение водо- и нефтенасыщенности породы с использованием аппарата Закса

• 
  Слайд 92

  Опредедение водо- и нефтенасыщенности с помощью аппарата Закса

  Мойка образцов; Сушка: t=103-105ºС глинистые t=70ºС Эксикатор с поглотителем влаги (CaCl); Стабилизация массы. Нагревание колбы; Измерение количества выделившегося флюида; Дополнительная экстракция хлороформом. Определение размеров; Насыщение под вакуумом рабочей жидкостью (модель пластовой воды, нефть); tнас ≈ 30 мин. до удаления пузырьков газа.

• 
  Слайд 93

  Аппарат Закса

  Объем нефти в образце: Коэффициент нефтенасыщенности: Коэффициент водонасыщенности: - объем нефти в образце, см³; - коэффициент нефтенасыщенности, д.е.; - коэффициент водонасыщенности, д.е.; - объем воды, выделившейся из образца, см³; - масса образца, насыщенного нефтью, водой, г.; - масса экстрагированного и высушенного образца, г.; - плотность нефти, г/см³.; - плотность воды, г/см³.; - объемная плотность породы, г/см³.; - открытая пористость, д.е.   1 – холодильник, 2 –ловушка, 3 – цилиндр (фильтр), 4 - колба

• 
  Слайд 94

  Определение проницаемости горных пород

• 
  Слайд 95

  Общие сведения

  Проницаемость – свойство пород пропускать жидкости, газы и их смеси при наличии градиента давления; Проницаемость – параметр, характеризующий способность пород пласта пропускать флюид;

• 
  Слайд 96

  Проницаемость горных пород

  Проницаемость пористой среды, которая определена при наличии в ней одной фазы, химически инертной по отношению к породе. Эффективная - проницаемость пород для данной фазы при наличии неподвижной фазы другого флюида; Фазовая – проницаемость пород для данного флиюда при наличии или движении многофазных систем; Отношение эффективной проницаемости этой среды для данной фазы к абсолютной. * выделяется в самостоятельную, согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2

• 
  Слайд 97

  Оценка проницаемости

  Q - объемный расход жидкости в единицу времени; µ - динамическая вязкость флюида; F - площадь фильтрации; - давление на входе; - давление на выходе; L - длина пористой среды. Единица измерения Дарси [Д] или [м²] 1Д ≈ 1 мкм² Проницаемость пород нефтяных и газовых пластов измеряется от нескольких мД до 2-3Д и редко бывает выше       * согласно учебному пособию МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2

• 
  Слайд 98

  Метод стационарной фильтрации

  Мойка образцов; Сушка: t=103-105ºС глинистые t=70ºС Определение размеров с точностью до 0,1мм; Помещение в манжету; Создание давления в манжете Большее давления проскальзывания Оптимальное время измерения около 30-90 секунд; Может отличаться для высоко- и низкопроницаемых пород.

• 
  Слайд 99

  Типовые схемы установок для определения газопроницаемости

  Установки типа Хасслера Соrelab, 1983 Соrelab, 1983 Пермеаметр + Позволяет оценить профиль Кпр по всей длине скважинного керна; + Высокая скорость измерений; - Низкая точность в низкопроницаемых коллекторах; - Чувствителен к локальным неоднородностям в керне (включения, трещины каверны) http://amplituda.ru/

• 
  Слайд 100
  

  источник давления; редуктор высокого давления; редуктор низкого давления; осушитель газа; фильтр; трехходовой кран; манометр; кернодержатель; линия создания обжима; градуированная трубка измерения расхода газа. * МГУ им. М.В. Ломоносова «Петрофизические методы исследования кернового материала» Книга 2