5. Способы определения объема твердой фазы в попроде

Для определения объема твердой фазы породы также существует несколько способов. Один из них — объемометрический — основан на использовании закона Бойля—Мариотта. Проэкстрагированный и высушенный образец породы помещают в камеру известного объема, после чего в системе прибора изменяют объем газа или давление и по полученным данным подсчитывают объем частиц. Для этого способа определения объема твердой фазы породы требуется сравнительно сложная аппаратура, поэтому им почти не пользуются.

Широкое применение имеет способ, основанный на размельчении образца и последующем измерении объема составляющих его частиц пикнометром. При этом способе пользуются также порозиметром. Сухие зерна или порошок помещают в градуированный порозиметр и измеряют кажущееся увеличение объема жидкости, равное объему зерен. Этот способ очень прост, занимает мало времени и дает достаточно точные результаты.

Нередко объем частиц породы определяют по массе образца и плотности минерала. Определение объема частиц породы в этом случае сводится к одному взвешиванию образца. Большинство нефтесодержащих пород состоит преимущественно из кварца, плотность которого можно принять равной в среднем 2,68 г/см3. При использовании этой величины абсолютная ошибка не превышает 2%.

5. Определение полной пористости сцементированных пород

Существующие способы определения пористости горных пород чрезвычайно разнообразны. Все они основаны на определении объемов образца, пор и частиц, слагающих породу. Поэтому выбор метода определения пористости сводится к выбору наиболее целесообразного метода определения этих объемов. Важно, чтобы принятый способ давал правильные результаты при применении его к любым породам: песчаникам, глинам, известнякам. Поэтому нижеизложены только те способы определения полной пористости, которые применимы к любым породам.

1. Определение пористости порозиметром(объемный способ).

Прибор состоит из градуированной трубки, имеющей на одном конце камеру 5, а на другом — расширение 2, притертое к стаканчику 1. У собранного прибора объем стаканчика до начала шкалы равен объему камеры 3 до конца шкалы (28 см3). Внутренний диаметр

трубки 4,5 мм, толщина стенки 1,5 мм. Объем градуированной части трубки 5 см3 и длина 31,4 см. Цена деления шкалы — 0,02 см3. Полная длина прибора 45,7 см. До измерения объема образца его насыщают керосином в вакуумной установке. Исследуемый образец помещают в колбу Бунзена 5 вакуумной установки, а в делительную воронку 2 наливают керосин. После предварительного вакуумирования керосина и образца последний заливают керосином. Вакуумирование прекращают, как только прекращается выделение пузырьков воздуха. Иногда процесс вакуумирования продолжается несколько часов. Воздух из колбы 5 и воронки 2 откачивают вакуумным насосом через склянку Тищенко 4 и кран 3. Степень разрежения измеряют вакуумметром 1.

Пока образец насыщается, в порозиметр наливают керосин, после чего прибор плотно закрывают стаканчиком, переворачивают и через 5—7 мин, сохраняя его в строго вертикальном положении в специальном штативе, проводят отсчет. Насыщенный образец осушают путем перекатывания его по стеклу, пока поверхность его не станет матовой и на стекле не перестанет оставаться мокрый след. После этого порозиметр переворачивают, осторожно снимают стаканчик, давая керосину стечь с краев в трубку, помещают туда осушенный образец и плотно закрывают стаканчиком. Затем прибор переворачивают, дают стечь керосину и проводят второй отсчет. При этом необходимо следить за тем, чтобы на образце не было прилипших пузырьков воздуха. Разность отсчетов равна объему образца. Плотность породы можно определить как частное от деления массы образца до насыщения на его объем.

Второй кусочек (7—10 г) тщательно размельчают, особенно при анализе карбонатных и глинистых пород, и взвешивают с точностью до 0,01 г. Объем порошка определяют так же, как и объем первого кусочка. Прежде чем делать второй отсчет, необходимо вращением прибора в наклонном положении и энергичным встряхиванием удалить приставшие к частицам пузырьки воздуха. Зная массу и объем порошка, определяют плотность частиц, а затем по найденным плотностям образца и частиц подсчитывают коэффициент полной пористости.

Выше отмечалось, что определение полной пористости может быть значительно упрощено и ускорено, если ограничиться определением объема образца, а плотность частиц порошка принять во всех случаях равной 2,68 г/см3. При проведении измерений необходимо иметь в виду, что в коллекторах с высокоминерализованными водами на точность определения плотности породы и ее частиц оказывают влияние соли, оставшиеся в порах исследуемого образца породы после экстракции и сушки. Поэтому объем и массу частиц порошка породы необходимо определять после удаления из него солей дистиллированной водой. Массу обессоленного образца породы

можно найти, пользуясь следующим выражением:

P2=P1*Pп2/Pп1

где Р2 и P1 — масса образца породы соответственно до и после удаления солей; Pп1 , Рп2 — масса порошка соответственно до и после удаления солей.

Отношение Р2 к найденному объему образца и есть искомая его плотность.

Такой способ определения действительной плотности породы наиболее удобен, так как удаление солей из неразрушенного образца, особенно при малой его пористости, требует много времени и не всегда достигает цели.

2. Определение пористости по размерам образца.

Сущность способа, основанного на измерении геометрических размеров образца, заключается в следующем. Из керна вытачивают образец цилиндрической или кубической формы размером 3 x 3 x 3 см; после изготовления образец экстрагируют и сушат до постоянной массы при 105—107*С. По размерам образца, которые определяют с помощью штангенциркуля, вычисляют его объем. На основании этих данных определяют плотность породы, а плотность частиц находят описанными выше способами или пикнометром. Этот способ наиболее простой и быстрый. При комплексном анализе кернов основные операции определения полной пористости этим методом совмещаются с операциями, необходимыми при определении других параметров. Но при использовании этого способа необходимо помнить, что по точности он уступает описанным выше способам.

Здесь, как и в предыдущем способе, при исследовании пород с высокоминерализованными водами необходимо учитывать содержание солей.

Этот способ определения полной пористости пород можно применять для всех сцементированных пород, если есть возможность изготовить из них образцы цилиндрической или кубической формы.

3) Способ парафинизации.

В случае отсутствия порозиметра и невозможности изготовления образцов правильной геометрической формы полную пористость образца можно определять методом парафинизации (способ Мельчера).

Коэффициент полной пористости по этому способу определяют следующим образом. Подготовленный проэкстрагированный и высушенный до постоянной массы образец породы покрывают тонким слоем парафина; для этого образец погружают сначала одной, а после 2—3-минутного охлаждения другой половиной в парафин, заранее расплавленный в фарфоровой чашке. Парафин должен иметь температуру, немного превышающую его температуру плавления, чтобы застывание происходило быстро и он не проник в поры образца. По той же причине погружение образца в парафин должно длиться не больше 2—3 с.

Затем образец взвешивают в воздухе и в дистиллированной воде. При этом необходимо следить, чтобы на поверхности парафина не было приставших пузырьков воздуха. Вынутый из воды образец осушают фильтровальной бумагой и снова взвешивают в воздухе, чтобы установить, не проникла ли в него вода. Если установлено, что вода все-таки проникла в массу образца, следует ввести поправку, равную разности между последним результатом взвешивания в воздухе и первоначальным.

Объем образца с оболочкой парафина вычисляют по формуле

V2=(P2-Pз)/рв

где V2 — объем запарафинированного образца, см3; Р2 — масса запарафинированного образца; Рз — масса запарафинированного образца в воде, г; рв — плотность воды, г/см3.

Объем парафиновой оболочки Уз вычисляют, деля массу парафина на его плотность рп

Vз=(P2-P1)/рп

где P1 — масса образца без парафиновой оболочки, г.

Объем взятого образца V4 равен его объему с парафиновой оболочкой минус объем парафина:

V4=V2-Vз

Объем частиц определяют в пикнометре емкостью 25 см3. Для этого пользуются проэкстрагированным и высушенным смежным кусочком образца, который размельчают, промывают дистиллированной водой для удаления солей, сушат и взвешивают вместе с пикнометром. Затем в пикнометр наливают воду, и для удаления из него пузырьков воздуха его содержимое кипятят и вакуумируют. После этого пикнометр, долитый до метки, взвешивают. Зная массу сухих частиц Рз, массу пикнометра с водой и частицами породы Р2 , массу пикнометра с водой P1 и плотность воды рв при температуре опыта (ее находят по табл.), определяют объем частиц V4 по следующей формуле:

V4=(Рз+Р1-Р2)/рв

Плотность частиц есть частное от деления Pз на F4.

Для определения плотности породы подсчитывают массу образца объемом V1 без содержания в нем солей. Плотность породы определяется как отношение этой массы к объему V1.