Определение остаточной водонасыщенности капилляриметрическим методом
Определение остаточной водонасыщенности капилляриметрическим методом (полупроницаемой мембраны) выполняется по следующей схеме:
- образец породы цилиндрической или правильной призматической формы с известными физическими свойствами, насыщенный минерализованной или пластовой водой, после определения массы устанавливается на полупроницаемую мембрану в герметической камере капилляриметра, обеспечивая надежный контакт образца и мембраны;
- в камере капилляриметра создается избыточное давление и фиксируeтся количество вытесненной (дренированной) из образца воды с помощью бюретки ( или специального бюкса), соединенной с нижней частью камеры, т.е.с пространством под полупроницаемой мембраной, либо взвешиванием образцов при групповом дренировании. При прекращении оттока воды из образца увеличивается давление в камере на определенную величину и снова записывается количество выходящей из образца воды.
Ступенчатое увеличение давление в камере продолжается до тех пор, пока не прекратиться приращение объема воды в мерной бюретке при выдержке образца в течение определенного времени или достижения давления, близкого давлению прорыва для данной полупроницаемой мембраны. Число ступеней приращения капиллярного давления определяется в зависимости от коллекторских свойств породы, в частности от величины пористости и проницаемости, но не менее 5.
-.после окончания испытания образец извлекается из камеры и определяетсяь его масса на аналитических весах для оценки количества остаточной воды при максимальном давлении вытеснения (капиллярном давлении).
- при использовании в качестве вытесняющего агента в капилляриметре углеводородной жидкости содержание остаточной воды в образце после испытания определять либо весовым способом, либо в приборе Закса или реторте.
- рассчитывается остаточная водонасыщенность по формуле
Sв. ост = (Vп - Vв.выт.) / Vп
Где Vп - объем пустотного пространства образца породы, см3.
Vв.ост - объем воды, выделившейся из образца, определенный по мерной бюретке или взвешиванием, см3.
Методом капилляриметрии наиболее часто определяется относительное содержание в пористой среде пор различного диаметра
Распределение пор по размерам.
Наиболее часто относительное содержание в пористой среде пор различного диаметра определяют капилляриметрическим методом (методом полупроницаемых перегородок). Схема прибора приведена на рис. 1.5. Образец, насыщенный моделью пластовой воды устанавливают в камере 2 на полупроницаемую перегородку 3, также насыщенную пластовой водой. Жидкость из керна вытесняется воздухом, давление которого создается внутри камеры 2. При повышении давления воздух вначале проникает в крупные поры образца и жидкость из них уходит через поры мембраны 3 в градуированную ловушку 5. Воздух из камеры 2 через мембрану 3 может прорваться только тогда, когда давление в ней превысит капиллярное давление менисков в порах мембраны. Повышая ступенями давление в камере 2 и регистрируя соответствующие объемы жидкости, вытесненные в ловушку при различных давлениях, определяют состав пор по размерам. Соотношение между радиусом и величиной давления описывается уравнением Лапласса:
,
где: σ – поверхностное натяжение, дин/см,
θ – краевой угол,
r – радиус, см,
Рк – давление, дин/см2,
отсюда:
.
Результаты анализа обычно изображают в виде дифференциальных кривых распределения пор по их размерам), откладывая по оси абсцисс радиусы поровых каналов в микронах, а по оси ординат F(R) = dV/dR изменения объема пор, приходящееся на
единицу изменения их радиуса. По результатам, полученным в процессе опыта по изучению распределения пор, можно построить кривые «капиллярное давление - водонасыщенность» (рис.1.6). По оси абсцисс откладывается водонасыщенность породы (в долях единицы или процентах), а по ординате - капиллярное давление Рк, соответствующее данной водонасыщенности.
Расчет радиуса капилляров образцов.
1) Соотношение между радиусом и величиной давления описывается уравнением Лапласса:
где: σ – поверхностное натяжение, дин/см,
θ – краевой угол,
r – радиус, см,
Рк – давление, дин/см2,
отсюда:
.
2) Для воды cos θ = 1.
3) σ = 72,5 дин/см, 1 дин/см = 10-3 н/м.
4) При опытах устанавливаются следующие ступени:
0,005; 0,01; 0,015; 0,025; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 МПа
5) 2ctcos0 = 2-72.5-l = 145dKH/c.v
1 дин/см = 10~3 н/м, следовательно, 145 дин/см = 0,145 н/м
2·σ·cos θ = 0,145 дин/см
Например: Если Рк = 0,005 МПа
Если
Рк = 0,1 МПа
Определяем изменения радиуса dR и среднего радиуса Rср по формуле:
dRi = ri – ri+1;
Rср i = 0,5(ri + ri+1).
Определяем изменения объёма воды в порах dV по формуле:
dVi = Кв i – Кв i+1.
Определяем отношение dV/dR.
Р, МПа |
0 |
0,005 |
0,01 |
0,015 |
0,025 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
r, мкм |
|
29 |
14,5 |
9,67 |
5,8 |
2,9 |
1,45 |
0,73 |
0,29 |
0,15 |
dR, мкм |
|
14,5 |
4,83 |
3,87 |
2,9 |
1,45 |
0,73 |
0,44 |
0,14 |
0,15 |
Rср, мкм |
31,5 |
21,75 |
12,08 |
7,73 |
4,35 |
2,18 |
1,09 |
0,51 |
0,22 |
0,07 |
Кв, % |
100 |
90,0 |
80,99 |
70,8 |
50,2 |
26,4 |
17,4 |
13,5 |
12,0 |
11,3 |
dV, % |
10 |
9,01 |
10,19 |
20,6 |
23,8 |
9,0 |
3,9 |
1,5 |
0,7 |
11.3 |
dV/dR |
0,69 |
1,86 |
2,64 |
7,10 |
16,41 |
12,41 |
8,97 |
10,34 |
4,83 |
- |
Табл.1.1.
Рис.1.6.
По данным исследования пористости и проницаемости можно классифицировать коллектор(табл.1.2.)
Класс коллектора |
Группы коллекторов (по преобладанию гранулометрической фракции) |
kα,% |
Размер основных фильтрующих пор, мкм |
Содержание основных фильтрующих пор, % от объёма пор |
Суммарное содержание пор меньше 2 мкм. % от объёма пор |
Остаточная водонасыщенность % от объёма пор |
Коэффициент проницаемости kпр. мкм. |
Характеристика коллектора по проницаемости и ёмкости |
|||
I |
Песчаники среднезернистые |
≥17 |
50-100 |
40-80 |
0-17 |
- |
|
Очень высокой проницаемости и ёмкости |
|||
Песчаники мелкозернистые |
≥20 |
20-100 |
40-80 |
0-20 |
5-25 |
|
|
||||
Алевролиты крупнозернистые |
≥23,5 |
- |
- |
- |
- |
≥1 |
|
||||
Алевролиты мелкозернистые |
≥30 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||
II |
Песчаники среднезернистые |
15-17 |
40-100 |
25-50 |
5-25 |
- |
- |
Высокой |
|||
Песчаники мелкозернистые |
18-20 |
18-60 |
30-60 |
5-30 |
10-35 |
|
|
||||
Алевролиты крупнозернистые |
21,5-23,5 |
12-30 |
40-80 |
10-35 |
- |
0,-1 |
|
||||
Алевролиты мелкозернистые |
26,5-30 |
|
|
|
|
|
|
||||
III |
Песчаники среднезернистые |
11-15 |
20-50 |
25-40 |
15-40 |
- |
|
Средней |
|||
Песчаники мелкозернистые |
14-18 |
16-40 |
15-50 |
15-40 |
10-45 |
0,1-0,5 |
|
||||
Алевролиты крупнозернистые |
16,8-21,5 |
10-30 |
25-65 |
20-45 |
|
|
|
||||
Алевролиты мелкозернистые |
20,5-26,5 |
|
|
|
- |
|
|
||||
IV |
Песчаники среднезернистые |
5,8-11 |
15-40 |
15-30 |
20-45 |
- |
|
Пониженно |
|||
Песчаники мелкозернистые |
8-14 |
10-35 |
15-45 |
20-50 |
30-60 |
10-2-10-1 |
|
||||
Алевролиты крупнозернистые |
10-16,8 |
5-20 |
20-50 |
20-56 |
|
|
|
||||
Алевролиты мелкозернистые |
12-20,5 |
|
|
|
- |
|
|
||||
V |
Песчаники среднезернистые |
0,5-5,8 |
- |
- |
- |
- |
|
Низкой |
|||
Песчаники мелкозернистые |
2-8 |
5-16 |
20-40 |
50-85 |
50-95 |
10-3-10-2 |
|
||||
Алевролиты крупнозернистые |
3,3-10 |
3-8 |
20-50 |
50-90 |
|
|
|
||||
Алевролиты мелкозернистые |
3,6-12 |
|
|
|
- |
|
|
||||
VI |
Песчаники среднезернистые |
˂0,5 |
|
|
- |
- |
|
Весьма низкой |
|||
Табл.1.2. Классификация песчано-алевритовых пород коллекторов (по А.А. Ханину и М.И. Колосковой)