1.11. Удельная поверхность горных пород

Удельная поверхность пород – суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца – зависит от степени дисперсности частиц из которых они слагаются.

Проницаемость, адсорбционная способность, содержание остаточной (реактивной воды) зависят от удельной поверхности нефтеносных пород. Величину удельной поверхности определить очень сложно. Её можно определить только для пористой среды, молекулы которые имеют одинаковые размеры.

Легко установить, что если бы все частицы имели шарообразную форму (фиктивный грунт), то поверхность всех частиц в 1 составила

, (1.36)

где S_уд – удельная поверхность, м²/м³ ;

m – пористость, доли единиц;

d – диаметр частиц, м.

Для естественных песков, удельная поверхность вычисляется суммированием ее значения по каждой фракции гранулометрического состава.

(1.37)

Здесь P – масса породы, кг;

Pi – данной фракции, кг;

di – средние диаметры фракций в (м), определяемые по формуле:

(1.38)

ближайшие стандартные размеры отверстий сит.

Можно установить зависимость между удельной поверхностью и другими параметрами реальных пород. Для этого реальный грунт с неоднородными частицами заменяют эквивалентными естественным фиктивным грунтом. Диаметр частиц такого фиктивного грунта принято называть эффективным d эф.

(1.39)

или (1.40)

С другой стороны удельную поверхность можно выразить через гидравлический радиус σ:

(1.41)

или (1.42)

Гидравлический радиус равен отношению площади порового канала к его периметру и для поры с круглым сечением радиусом R.

тогда можно написать:

или (1.43)

где k – проницаемость, ( ). S_уд – удельная поверхность породы, .

Если выразить проницаемость в , то получим удельную поверхность в .

(1.44)

Из выведенных формул следует, что чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость породы тем больше ее удельная поверхность.

2. Механические и тепловые свойства пород

2.1.Механические свойства горных пород

Упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность – наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на ряд процессов, происходящих в пласте в период разработки и эксплуатации месторождений,

Упругие свойства горных пород и влияют на перераспределение давления в пласте в процессе эксплуатации месторождения. Давление в пласте, благодаря упругим свойствам пород, перераспределяется не мгновенно, а постепенно после изменения режима работы скважины.

Упругость – свойство горных пород сопротивляться изменению их объема и формы под действием приложенных сил. Абсолютно упругое тело восстанавливает первоначальную форму мгновенно после снятия напряжения. Если тело не восстанавливает первоначальную форму или восстанавливает ее в течение длительного времени, то оно называется пластичным.

Для характеристики скорости, распространения изменений давления по пласту вводится понятие о коэффициенте пьезопроводности, величина которого выражается формулой

(2.1)

где - коэффициент пьезопроводности .

- вязкость жидкости, .

m – коэффициент пористости, д.ед.

- коэффициент сжимаемости жидкости, ;

- коэффициент сжимаемости породы, .

Выражение в скобках можно записать так:

(2.2)

Тогда, получим коэффициент пьзопроводности:

(2.3)

Коэффициент пъезопроводности позволяет количественно оценить процесс перераспределения давления в пласте.

В промысловых условиях величину коэффициента пъезопроводности ориентировочно можно найти, пользуясь формулой :

(2.4)

где R – расстояние от возмущающей до реагирующей скважины (м).

C – функция от , здесь - вызванное понижение давления на забое реагирующей скважины, Па;

- заданное понижение давления на забое возмущающей скважины, Па.

t – время, в течение которого устанавливается процесс передачи давления от возмущающей скважины к реагирующей, сек.

В процессе разработки месторождения важно знать также и прочность на сжатие и разрыв.