Лабораторні методи визначення пористості та проникності

Кожен з методів передбачає очищування взірця керну, його обточування до певних розмірів кернотримача (циліндр або кубік). Величину пористості можна визначити за допомогою насичення сухого кернового матеріалу сольовим розчином з подальшим зважуванням проби.

Волюметричний метод передбачає закачку відомого об’єму газу (як правило, гелію) при відомому тиску в керн, що знаходиться в умовах атмосферного тиску. Використовують також менш привабливу екологічно ртутну порометрію.

Пористість проб, відібраних боковим грунтоносом, оцінюють вимірюванням об’ємів зразка та нафти, газу і води, що містяться в матеріалі.

Проникність циліндрів керну з відомими розмірами знаходиться пропусканням через них потоку флюїдів. Реєструються перепад тисків, час і кількість флюїда на вході та на виході взірця, що дозволяє розрахувати проникність за формулою (2).

Методи виміру проникності циліндрів керну викладені в нормативному документі «Методичні рекомендації по вимірювання проникності пористого середовища» [5].

Для визначення абсолютної проникності гірських порід існують різноманітні прилади. Однак принципові схеми їх пристрою здебільшого однакові - всі вони містять одні і ті ж основні елементи: кернотримач, що дозволяє фільтрувати рідини і гази через пористу середу, прилади для вимірювання тиску на вході і виході з керна, витратоміри та пристосування, що створюють і підтримують постійний витрата рідини або газу через зразок породи. Різниця між ними полягає в тому, що одні з них служать для вимірювання проникності при великих тисках, інші при малих, а треті при вакуумі. Одні прилади призначені для визначення проникності по повітрю, інші рідини. Тому прилади та окремі їх вузли мають відповідно різне конструктивне оформлення (6)

ПРИКЛАД (вихідні дані з роботи [3] сторінки 11-12):

Визначити у зразку породи з невідомими колекторськими властивостями коефіцієнт загальної пористості т та коефіцієнт абсолютної проникності шляхом пропускання повітря через зразок.

Вихідні дані:

об’єм зразка V₀ = 2,42 см³, об’єм мінеральних зерен в зразку V₃ = 2,02 см³.

Довжина зразка l = 2,8 см,

площа поперечного перерізу F = 5,1 см².

Тиск на вході і виході зразка відповідно р₁ = 1,3* 10⁵ Па і р₂ =1*10⁵ Па.

В'язкість повітря (в умовах досвіду) µ = 0,018 мПа*с;

об'єм повітря (при атмосферному тиску), що пройшов через зразок керну за час t=180 с, V_в = 3600 см³.

Хід розрахунків

Коефіцієнт пористості можна оцінити, користуючись співвідношенням (1.1):

m = (V₀- V₃) /V₀

Згідно з нашими даними m= (2,42 - 2,02)/2,42 = 0,165 або 16,5%.

Коефіцієнт абсолютної проникності k визначаємо за формулою (3) [3]:

k= (2 µ l р₂ V_в 10^-4)/F (р₁² - р₂²)t , м².

Підставивши у формулу (2) значення заданих, отримаємо:

k= (2*0,018*10^-3 *2,8*10⁵*3600*10^-4)/ 5,1*(1,3² – 1)*10¹⁰ *180 =0,573*10^-12 м² = 0,561Д.

Контрольні запитання

1. В яких діапазонах можуть змінюватися пористість та проникність гранулярних колекторів нафти і газу?

2. Що таке ефективна пористість? Як співвідносяться за абсолютною величиною загальна, відкрита та ефективна пористості?

3. Які типи колекторів переважають в карбонатних, а також в магматичних і метаморфічних породах?