5. Удельная поверхность горных пород, ее роль при фильтрации нефти и газа.

Удельная поверхность породы(Sуд)-суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в объеме образца-зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются.(площадь пустот или тв.фазы в ед.объема г.п.(м2/м3) или на ед. массы г.п.(м2/кг);)

Проницаемость, адсорбционная способность содержание остаточной воды зависит от уд.поверхности нефтенас.пород. На характер фильтрации нефти влияют и молекулярные явления, происходящие на контактах жид-ти и породы.Объемные свойства жид-тей (вязкость,плотность) обуславливаются действием молекул, распространенными внутри жид.фазы.Поэтому в крупнозернист. г.п. с относительно небольшой Sуд молекулы,находящиеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, т.к. их число весьма мало в сравнении с числом мол-ул, находящихся внутри объема жид-ти. Если Sуд большое, то число поверх. мол-ул жид-ти возрастает и становится сравнимым с числом объемных мол-ул.Поэтому поверх. явления в мелкозернист.г.п. могут оказать более значит влияние на процесс фильтрации жид-ти, чем в крупнозернистой.

М одель Слихтера: частицы правильной шарообразной формы(фиктивный грунт), угол укладки (60-90). Sуд= ,[м²/м³]. Способ Оркина(способ опред. уд. поверхн. способом гранулометрич. Анализа (ситовый анализ): Sуд.={(6(1-m))/Мо}**Мi/di; Мо-масса навески г.п.; Мi-навеска част. в i-м сите; di-средневзвеш. диам. част. котор. осел на данном сите; 1/di=1/r(1/di+1+1/di-1); -учит.форму частиц (1,2-1,4); 6(1-m)/dэф = {6(1-m)/Мо}**Мi/di; dэф.=Мо/*Мi/di; Sуд.=6(1-m)/dэф; 2) Адсорбционный метод(ч/з образец сцемент. г.п. пропускают исследуемые флюиды в состав которых входит спец. индикаторная жидкость, которая определяет свойства данного флюида.). К - коэф, по окрашенности или по преломлению

С=Сжо-Сжк; С-потеря концентрации; С=f(am); am-число молей в-ва после поркачки;w-площадь проекции атома дан.в-ва, приходящаяся на тв.поверхность. Sуд.=am*Na*w;

Sуд.=m* / - ф-ла Козени-Кормана; -структ.коэф.; -коэф. извилистости

3)Метод Дерягина.Прибор рассчитан на насыпную г.п. прокачка ч/з образец обеспечивается с помощью разряженного воздуха.Sуд.=24/13* ; Q - кол.молей воздуха, М-молек.масса возд.; Р-перепад давл. на образце.

6. Горное давление. Напряженное состояние горных пород в массиве и в околоскважинных зонах.

Г орное давление, обуславливается весом пород, тектоническими силами, пластовым давлением и термическими напряжениями, возникащие под влиянием тепла земных недр. В результате воздействия на породу комплеса упомянутых сил, элемент породы, выделенный из массива, наход. в сложном напряженном состоянии, результир. векторы не перпендик. к его граням. Разлагая эти результирующие, имеем три компоненты напряжений-одна нормальная G, направленно перпендикулярно к грани кубика, и две касательные . Условие состоян. относит.покоя: G_yG_xG_z; _xy=_yx;_xz=_zx;_yx=_zy. Нормальные и касательные напряжения, действующие на элемент породы, вызывают соответствующие деформации его граней. G-деф.сжатия и растяжения.( _x, _y и _z). -деф.сдвига граней (деформация сдвига обычно измеряется углами сдвига). На верхнем рисунке показан сдвиг грани элемента при влиянии одной пары касательных напряжений xy, на среднем рисунке сдвиг под влиянием другой пары yx, в результате наложения этих сдвигов деформация грани будет иметь вид изоб. на нижнем рис. В результате сдвига прямой угол грани уменьшится на сумму этих углов x=`<sub>1</sub>+`₂, если породы однородны xy=2. В случае полностью изотропного тела связь между напряжениями и деформациями можно выразить следующими уравнениями, которые согласно закону Гука имеют вид: _x=1/E{G_x-(G_y+G_z)}; _y=1/E{G_y-(G_x+G_z); _z=1/E{G_z-(G_x+G_y)}; _xy=1/G*_yx; _yz=1/G*_zy; _zx=1/G*_xz, где Е- модуль продольной упругости (модуль Юнга); - коэффициент Пуассона (Тела деформируются по направлению действия силы. При этом происходят поперечные деформации, перпендикулярные к направлению силы, т.е. тело расширяется при сжатии или сужается при растяжении. Поперечная деформация ε_п составляет часть продольной ε: ε_п =-ε*); G-модуль сдвига. Связь между ними выражается седующими формулами: Е=2*(1+ ν); G=E/(2(1+ ν)); ν=E/(2*G-1). До нарушения условий залегания пород скважиной внешнее давление от действия собственной массы вышележащих пород и возникающие в породе ответные напряжения находятся в условиях равновесия. Составляющие имеют следующие значения:

По вертикали:σ_z=gH, σ_z-вертикальная составляющая напряжений; ρ-плотность породы; Н-глубина залегания пласта.

По горизонтали:σ_y=σ_x=n**g*H=n*σ_z;где n-коэф.боков.распора; Для пластичн.г.п. n=1; для упруго-пласт. г.п. подверж. определ. осложнениям в тектон. отнош. n0; Для хрупких и хрупко-пластичн. n=0,3-0,7;Допустим, что горизонт.составляющие σ_y= σ_x и не оказывает особое влияние на напряж.состояние г.п.и не учитывает пластичн.г.п._x=_y=0; σ_x=σ_y={/(1-)}*σ_z; n=/(1-);

Н апряженное состояние г.п. в ОЗП. G_Q-тангенс.составл.; Gr-радиальная составл.(нормальн.напряж.). Gr= Рз (Рз-забойное давление); G_Q=2* n**g*H-Рз. Т.е. на стенке скважины могут действовать окружные сжимающие напряжения, которые при Рз=0 достигают двойного значения горного давления. Это означает, что при наличии пород недостаточной прочности в призабойной зоне возможно их разрушение под действием тангенсыальных напряжений и ухудшение фильтрационных свойств пород вследствие их сжатия под влиянием этих нагрузок. Следовательно стенки ствола скважины будут устойчивы, если

G_Q=2* n**g*H<σ_сж, где σ_сж-предел прочности породы при двухосном сжатии.