2. Гранулометрический (механический) состав пород.

Гранулометрический состав пород-коллекторов - количественное содержа­ние в породах частиц различной величины

Он в значительной степени определяет многие свойства коллекторов нефти и газа: пористость, проницаемость, удельную поверхность, степень проявления капиллярных сил и т.д.

Гранулометрический состав изучают ситовым и селиментационным анали­зом. Ситовый анализ сыпучих горных пород применяют для рассева фракций час­тиц размером от 0,05 до 1,0 мм. Содержание частиц меньшего диаметра опреде­ляют методом седиментации / 3 /.

Для проведения ситового анализа проэкстрагиро ванный от остаточной неф­ти и высушенный образец породы массой 40 + 50 г дробят на кусочки, не разру­шая отдельных зёрен, и обрабатывают 10% НСl для удаления карбонатов. После этого образец растирают пестиком в фарфоровой чашке с одновременной про­мывкой водой для удаления глинистой фракции Отмытую породу высушивают, взвешивают и просеивают через набор сит в течении 15 мин. Оставшиеся на каж­дом сите фракции взвешивают. Суммарная масса фракций должна совпадать с на­чальной массой отмытой и высушенной породы. Полученные данные записывают в табл.2.1.

Седиментационный анализ основан на измерении скорости или продолжи­тельности оседания частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде по закону Стокса:

(2.1)

где

- скорость оседания частиц, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

d - диаметр частиц, м;

v- кинематическая вязкость, м²/с

Наиболее совершенный метод седиментационного анализа - анализ путём взвешивания осадка на весах Фигуровского (рис.2.1).

Оседающие в цилиндре 5 части­цы суспензии увеличивают вес чашеч­ки во времени и вызывают соответст­вующую деформацию коромысла весов

1. Деформация коромысла во времени фиксируется с помощью отсчетного микроскопа 6. Это позволяет опреде­лить вес частиц. Размеры осевших час­тиц вычисляют по формуле Стокса и заносят в табл.2.1.

По результатам опытов строят графики, иллюстрирующие связь меж­ду диаметром частим и их массовой долей в породе.

По гранулометрическому соста­ву породы определяют размер отвер­стий забойного фильтра, эффективный диаметр частиц, судят о степени неод­нородности породы / 2 /.

11

Рисунок 2.1

1 - кварцевое или стеклянное коромысло.

2 - штатив,

3 - стеклянная недеформируемая нить,

4 - чашечка (диск) для накопления осадка;

5 - цилиндр;

6 - отсчетный микроскоп

Задача 2.1. Определить коэффициент неоднородности, эффективный диаметр песка нефтесодержащих пород и подобрать размер щелей фильтра, служащего для ограничения песка, поступающего из пласта в скважину. Данные ситового и седи­ментационного анализа приведены в табл.2.1.

Используя данные табл.2.2 строят кривые суммарного состава и распреде­ления зёрен песка по размерам. В первом случае по оси ординат откладывают нарастающие весовые проценты (данные графы 8 табл.2.2), а по оси абсцисс лога­рифмы диаметров частиц - графа 4 табл.2.2 (рис.2.2).

12

Таблица. 2.1

№ п/п	Размеры отверстий сит, мм										Масса навески, г
	от					до
	вариантам			заданий		варианты заданий					варианту заданий
	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
1	0,05	0,12	0,14	0,13	0,16	0,025	0,06	0,04	0,09	0,1	0,5	0,04	0,5	0,5	0,75
2	0,1	0,16	0,24	0,27	0,3	0,05	0,12	0,14	0,13	0,16	6,5	9,96	9,5	11,5	10,75
3	0,3	0,24	0,26	0,29	0,34	0.1	0,16	0,24	0,27	0,3	14,5	6.0	12,5	11,5	10,5
4	0,5	0,34	0,34	0,39	0,33	0,3	0,24	0,26	0,29	6,34	15,5	4,0	13,5	12,5	11,5
5	0,7	0,4	0,38	0,41	0,42	0,5	0,34	0,34	0,39	0,38	10,0	21,5	7,5	10,0	12,0
6	1	0,9	0,78	1,11	0,94	0,7	0,4	0,38	0,41	0,42	3,0	8,5	6,5	4,0	4,5

При построении второго графика (рис.2.3) по оси абсцисс откладывают диаметры частиц, а по оси ординат - содержание каждой фракции в исследуемой породе по весу (графы 7 и 3 табл.2.2).

Рисунок 2.2 — Кривая суммарного гранулометрического состава.

Рисунок 2.3 — Кривая распределения

зёрен породы по размерам

13

Таблица 2.2

Таблица расчетных данных.

Размеры отверстий сит, мм		Средний диаметр частиц фрак­ций, dcpi	lg dсрi	Масса навески mi, г	Суммарная масса навески ∑ mi, г	Массовая концентрация (доля) фракции Cmi · 100%	Суммарная массовая концентрация ∑Cmi·100%
от	до
1	2	3	4	5	6	7	8
d,	d2		lg dсp1	m1	m1
d2	d3		lg dсp2	m2	m1+ m2
d3	d4		lg dсp3	m3	m1+ m2+ m3
d1	d1+1		lg dсpi	mi	m1+ m2+…+ mi
d1+1	d1+2		lg dсpi+1	mi+1	m1+ m2+…+ mi+ mi+1

На кривой первого графика.

1) Точка 1, соответствующая размеру отверстия сита, на котором задержи­вается 10% более крупных фракций, а 90% более мелких фракций проходит через сито; перпендикуляр, опушенный из этой точки на ось абсцисс, дает диаметр зе­рен песка d₉₀, по которому определяется размер щелей фильтра, служащего для ограничения количества песка, поступающего из пласта в скважину. Размеры от­верстий различных фильтров и формулы их определения приведены в табл.3 (рас­четы выполнены для 1 варианта).

2) Точка 2, соответствующая 60% суммарному весовому составу (на рис 2.2 т. 2), включая все более мелкие фракции, используется для определения коэффи­циента неоднородности. Для данного песка d₉₀ = 0,45

3) Точка 3, соответствующая 10% суммарному весовому составу, включая всё более мелкие фракции, дает так называемый эффективный диаметр частиц; для данного песка d_l0 = 0,27.

14

Таблица 2.3