29. Влияние силы тяжести на распределение нефти, газа, воды в залежи
На жидкости и газы, насыщающие нефтегазоносные пласты, всегда действует сила тяжести. В течение геологических периодов времени с начала формирования залежей нефти и газа, происходило гравитационное разделение веществ, насыщающих пласты. В результате этого в соответствующих условиях образовались залежи нефти с «газовыми шапками», произошло разделение нефти и воды. При разработке месторождений, содержащих нефть, газ и воду, нарушается естественное состояние, в котором находилось месторождение, и сила тяжести начинает перемещать флюиды в разрабатываемых объектах.
Разделение веществ, насыщающих нефтяные пласты, под действием силы тяжести оказывает существенное влияние на разработку пластов. Действие силы тяжести проявляется в пластах особенно существенно в случае притока нефти к скважинам, вскрывшим нефтяной пласт с подошвенной водой, или при эксплуатации скважин, вскрывших нефтяную часть пласта при наличии в нем газовой шапки. В этих условиях могут образоваться водяные, газовые или двойные (газоводяные) конусы. При эксплуатации скважины эксплуатирующей нефтяной пласт, подстилаемый водой, т.е. при наличии притока жидкости к ней, давление на различных расстояниях от оси скважины будет различным. Это вызовет деформацию водо-нефтяного контакта и подтягивание конуса воды к забою скважины. При остановке скважины конус воды осаждается.
30.Модель пористой среды, зависимость пористости от укладки зёрен
В природной системе пористая среда неоднородна. Твердая фаза представлена различными минералами в пределах одного месторождения. Жидкая и газовая фазы являются смесью различных химических компонент, находящихся в определенных термобарических условиях, непрерывно меняющихся при эксплуатации месторождения.
Пористая среда содержит поры различного размера.
Твердая фаза заполняет часть объема горной породы; в незаполненном ею пространстве находятся другие (обычно жидкая и газовая) компоненты пород. Свойство пород содержать разные, не заполненные твердой фазой объемы называется пористостью. Объем пор сложен из отдельных небольших пространств — пор, поэтому его нередко именуют поровым пространством горных пород. Поры различают по происхождению, форме, размеру, взаимосвязи. Поры бывают первичные и вторичные.
Объём пор зависит от:
- формы зёрен;
- сортировки зёрен (чем лучше отсортирован материал, тем выше пористость);
- размера зёрен;
- укладки зёрен – при кубической укладке пористость составляет » 47,6%, при ромбической укладке – 25,96% (см. рис. 1.1);
- однородности и окатанности зёрен;
- вида цемента (см. рис. 1.2).
Рис. 1.1. Различная укладка сферических зёрен одного размера, составляющих пористый материал: а – менее плотная кубическая укладка, б – более компактная ромбическая укладка
31. Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом
Взаимодействие излучений с веществом
Разные виды излучений при проникновении в вещество высвобождают разное количество энергии.
Факторы:масса излучённой частицы; скорости движения; вещество в котором происходит поглощение.
Расстояние поглощения: нейтрин; нейтрон: гамма-излучение ;бета-излучение; альфа-излучение.
Проникающая способность α и β-излучения невелика.
γ- излучение сильно проникает, для поглощения требуется слой ГП в десятки см.
В веществе различают 3 процесса:фотоэффект; комптон-эффект; формирование электронно-позитронных пар.
Фотоэффект- взаимодействии гамма-кванта он поглощается электроном. . Вероятность фотоэффекта возрастает с увеличением атомного номера. Взаимодействие происходит с электронами ближайших к ядру атома оболочек. Электрон, поглотивший гамма-квант, вылетает из орбиты, поэтому атом возбуждается и, возвращаясь к устойчивому состоянию, испускает рентгеновское излучеие (флуоресценция) с энергией более 100 кэВ.
Комптон-эффект: если энергия гамма-кванта превышает энергию связи электронов в атоме, γ-квант передает электрону часть своей энергии и изменяет направление движения. Имеет место упругое рассеяние γ-квантов, которое называется комптоновским. Диапазон энергии γ-кванта, при котором наблюдается комптон-эффект, находится в пределах 0,05 - 5 МэВ
Образование пар: в поле ядра -квант может превратиться в электронно-позитронную пару с суммарной энергией, равной энергии кванта. Процесс образования пар сопровождается мягким гамма-излучением (Е=0,511МэВ), вызванным рекомбинацией образовавшегося позитрона с одним из свободных электронов среды.
Образования пар возникает при энергиях -кванта более 5 МэВ.
Альфа-излучение. Альфа-частица - это ядро атома гелия, имеет массу 4,0028 а.е.м. и заряд +2. Перемещаясь в пространстве, частица взаимодействует своим электрическим полем с атомами вещества. Из окружающей среды вырывается электрон, а в связи с большой скоростью движения, частицы проходят значительный путь, не успевая присоединить к себе свободные электроны. На пути движения частицы создаются положительные и отрицательные ионы. Замедляясь, частица увеличивает время взаимодействия с каждым электроном, что приводит к увеличению ионизации. В конце пути частица присоединяет электроны и превращается в нейтральный гелий. Длина пути пробега частицы около 1 см в воздухе, в плотных средах до 0,5 - 1 мм.
Бета-излучение. Бета-частицы - быстрые электроны или позитроны. Энергия β-частиц изменяется от незначительных энергий до десятков МэВ. Каждый изотоп имеет свою максимальную энергию излучения β-частиц и может быть обнаружен по спектру β-излучения. На этом принципе основан спектральный анализ элементов. Скорость движения частиц соизмерима со скоростью света. Путь β-частицы - ломаная линия в резульате соударений.
В веществе β-частицы могут проникать вглубь атома и взаимодействовать с электронами внутренних орбит. Переход возбужденного атома в нормальнгое состояние сопровождается излучением фотонов. Если энергия β-частицы мала, то частица взаимодействует с электронами внешних орбит и может выбить электрон из атома, передав часть энергии и отклонившись от своего направления движения. β-частица и выбитый электрон продолжают совершать ионизацию.
Пробег β-частицы в веществе зависит от ее энергии и плотности вещества.
Нейтронное излучение. Нейтроны лишены заряда, поэтому легко проникают сквозь электронные оболочки атомов и взаимодействуют с ядрами. Происходит рассеяние и поглощение нейтронов, которое сопровождается ядерными реакциями. Рассеяние нейтронов происходит при энергиях более 1,1 МэВ.
При неупругом рассеянии возбуждается ядро и испускает гамма-квант. При меньших энергиях происходит упругое столкновение нейтрона с ядром атома. Для тепловых нейтронов энергии 0,025 эВ может происходить реакция захвата нейтрона ядром и дальнейший распад его с испусканием -частицы и -квантов. Причем, каждый изотоп имеет свой характерный спектр -излучения, что дает возможность определять состав вещества.
Таким образом, в веществе нейтрон, постепенно замедляясь, проходит стадии рассеяния, поглощения, двигаясь при этом по сложной ломаной линии.
Максимальной замедляющей способностью обладают водородсодержащие вещества: вода, нефть, парафин (1,53 см^-1). Для горных пород длина пути замедления нейтронов с энергией от 4,3 до 1,5 МэВ составляет в ангидрите 25 см, в гипсе - 7,7 см, в галите - 47 см.