9. Удельная поверхность

Под удельной поверхностью пористой среды понимают полную поверхность твердых частиц, образующих твердую фазу этой среды, или полную поверхность поровых каналов среды, отнесенную к единице массы твердой фазы или к единице объема пористой среды.

Sп=Sтв*bтв*(1-Кп).Sтв=Qтв/σm(тв).Qтв - количество вещества, г-экв, адсорбированного адсорбен­том массой т; σ — количество вещества, г-экв, адсорбируемого еди­ницей площади поверхности адсорбента. УП зависит от размеров,формы,мин состава.УП увеличивается с увеличением дисперсности.

Методы определения удельной поверхности:-метод Козени-Кармана (Кп и Кпр)-по изотермам адсобции газов/паров воды-метод фильтрации разреженного газа-по теплоте смачивания-по данным капиллярной конденсации-по гранулометрическому составу-оптический или визуальный, по шлифам

Виды удельной поверхности (по способу определения):Адсорбционные,фильтрационные,по данным гранулометрического анализа

Емкость катионного обмена QTB= σ STB (на 1 г твердой фазы), где σ — плотность заряда двойного слоя в г-экв. на единицу площади; STB — полная поверхность, на которой происходит обменная реакция. Это значение STB можно рассматривать как аналог полной адсорбци­онной поверхности, поскольку размещение катионов двойного слоя на поверхности связано с теми же активными центрами, которые обес­печивают молекулярную адсорбцию.

10.Происхождение пор

Пористостью называется совокупность, пространств между твердой фазой абсолютно сухой породы. Поры подразделяются по происхождению на первичные и вторичные. Первичные поры формируются при образовании пород. Изменение горных пород, происходящее после их образования (в результате уплотнения, цементации, метаморфизации), приводит к изменению объема и формы пор. При этом объем первичных пор может сокращаться. Наряду с уменьшением объема первичных в породе образуются новые - вторичные - поры. Возникновение вторичных пор является следствием выщелачивания, деформации под давлением (тектонических процессов), кристаллизации, перекристаллизации, дегидратации, доломитизации, выветривания и биохимических процессов. При выщелачивании возникают поры растворения, или карстовые (рис. 1, д). Они наблюдаются чаще всего в известняках, доломитах и гипсах; образование их является следствием движения вод, насыщенных угольной пли серной кислотами, в первичных или вторичных (трещинах) порах этих пород. Из известняков вода удаляет часть кальцита, а из доломитов оолиты карбоната кальция, в связи с чем образуются закарстованные и мучнистые известняки и доломиты.

Деформация под давлением (тектонические процессы) ведет к образованию серии трещин у пород с жесткой связью (плотных песчаников и карбонатов, гипсов и магматических пород). Поры могут быть взаимосвязанными - открытыми (поры сообщаются друг с другом) и изолированными - закрытыми (поры по сообщаются между собой).Виды-общая, открытая,эффективн, динамическая

11. Форма пор, размер пор

По форме первичные полости - поры могут быть ромбоэдральными у хорошо отсортированных рыхлых и окатанных песчаников, тетраэдрическими у тех же сильно уплотненных пород, щелевидными у глин, слюд и других минералов с кристаллической решеткой пластин­чатой структуры, в виде канальцев расширяющейся или сужающей­ся формы у плохо отсортированных обломочных образований, пузыр­чатыми в ненарушенных магматических породах; вторичные полос­ти - трещиновидными у скальных метаморфических и магматических пород, каверновидными у карбонатных разностей и гипсов, каналовидными у лессов, ячеистыми у известковистых и кремнистых туфов, со­ответствующими форме выщелоченным кристаллам минералов в плот­ных магматических, метаморфических и осадочных породах. По раз­мерам поры и каверны можно характеризовать эффективным диаметром, а трещины — средней шириной (раскрытием).

В основу классификации пор по размерам положено взаимодей­ствие твердой поверхности с насыщающей поры пластовой водой.

Cверхкапиллярные(>10^-4 м,сила тяжести)слабосцементированных галечников, гравия, крупно- и среднезернистых песков,выщелачивание).капиллярные(d_эф = 10^-7 - 10^-4 м,капиллярные силы)сцементированных песчаников, обломочных и кристаллических известняков, доломитов).Субкапиллярные(d_эф = 2*10^-9 - 1*10^-7 м,адсорбционные силы со стороны твердой повер­хности) глинам, мелкокристалличес­ким и мелоподобным известнякам, доломитам, трепелам.Рыхлая и прочносвязанная вода.Микропорах ( d_эф < 2*10^-9 м),вода практически неподвижна.

12. Количественные характеристики пористости.

Кп=(Vп.мз+Vт+Vкав)/V=Кп.мз+Кт+Ккав, где V.. – объемы межзерновых пор, трещин и каверн.

Кп=(V-Vп)/V=1-п.с./тв, Это Ур-ие используется при лабораторном способе определения коэффициента общей пористости образцов (Мельчер).

Для низкоглинистых высокопористых и рыхлых пород общая и открытая пористости отличаются незначительно, для пород с субкапиллярными порами различие может быть существенным.

Кэф характеризует полезную емкость породы для УВ и представляет собой объем открытых пор за исключением объема, заполненного физически связанной и каппилярно-удержанной пластовой водой: Кп.эф.=(Vп.о.-Vв.св)/V=Кп.о.(1-Кв.св).Коэффициент динамической пористости показывает, в какой части объема породы при заданном градиенте давления может наблюдаться движение жидкости или газа. Кп.д.=(Vп.о.-Vв.св.-Vн.о)/V=(Vп.эф.-Vн.о)/V=Кп.о.(1-Кв.о.-Кн.о.)

Для многих коллекторов существует связь между пористостью и глинистостью. В области низких значений глинистости (Сгл<20%) Кп часто уменьшается за счет заполнения порового пространства м/у зернами породы. В области высоких значений (Сгл>80%) зависимость носит обратный характер, т.е. с увеличением глинистости увеличивается пористость.

13. Способы определения пористости.Общая пористость(весовой способ Мельчера):по известным бтв и бп.Мт и Мп определ взвешиванием.Vт и Vп опред по массам вытесеннеых ими объектов жидкости с известн плотностью.наличие пор в минералах вносит искажения в бтв.

Открытая пористость Объем открытых пор определяют по измен массы образца при полном насыщении жидкостью Vотк п=(Мпж – Мс)/б(ж).Берут керосин как всепроникающий. Vсухой=(Мпж(в воздухе) – Мпж’(в жидкости)– Мпр(проволока))/б(ж).Эфективная пористость:тоже самое только c центрифугированием.Vв.св=(Mпж’’-Мс)/б(ж).через влагоемкость=Vоткр п/м=Vп

14. Структура порового пространства.

прямой метод:оптические(микрофотографии шлифов).косвенным — капиллярные методы. Капиллярные методы характеризуют структуру емкостного про­странства в объеме, но они не могут быть использованы для изучения трещиновато-кавернозных пород. dэф=4cos/Рк, где  — поверхностное натяжение, Н/м; Рк — капиллярное давление, -Па;  — краевой угол смачиваемости, В методе полупроницаемой мембраны из водонасыщенного образца,размером пор 2•10-6 м, азотом вытесняют воду и строят зависимость величины водонасыщенности образца от величины ка­пиллярного давления. По формуле вычисляют эффективные ди­аметры пор, соответствующие каждому Рк, а по изменению водона­сыщенности — относительное содержание этих пор в объеме породы. Строят график распределения пор в образце по их размерам. =0. - граница раздела вода-воздух.

В ртутном нагнетают ртуть.Краевой угол  =140, - граница раздела ртуть-воздух. .невозможность исполь­зовать образец для повторных или последующих исследований. Несколько часов. Диапазон пор (0,01-100)*10-6.

В методе капиллярной пропитки, смачивающая люминесцирующая в ультрафиолетовом свете жидкость под воздействием капиллярных сил впитывается образцом. С помощью автоматической фотометрической установки наблюдают за измене­нием окраски верхнего торца образца под влиянием впитывающейся жидкости. Дополнительное изучение извилистости поровых каналов элект­рическими методами позволяет в этом методе отойти от моделирова­ния порового пространства пучком параллельных цилиндрических капилляров.