14. Удельная поверхность горных пород. Связь с проницаемостью, пористостью и размером пор.

Под удельной поверхностью (Sуд.) горных пород понимается суммарная поверхность всех ее зерен в единице объема породы. Удельная поверхность характеризует степень дисперсности породы. С увеличением дисперсности удельная поверхность породы возрастает. Удельная поверхность возрастает с уменьшением диаметра зерен и коэффициента пористости. Экспериментально измерить удельную поверхность реальных коллекторов очень сложно. В коллекторах всегда присутствуют поры различного диаметра. Удельная поверхность зависит и от фазовой проницаемости, и от адсорбционной способности пород. Оценивают удельную поверхность по эмпирическим соотношениям, по величинам пористости (m) и проницаемости (kпр), например, по формуле Козени: Sуд. = 7·105 (m·√m) / (√kпр.). Если выразить проницаемость в мкм2, то получим удельную поверхность в м2/м3.

15. Деформационные свойства горных пород.

Горные породы при отсутствии всестороннего давления при быст­ром нагружении или разгрузке хорошо подчиняются закону Гука.

При нагрузке, соответствующей пределу прочности образца, про­исходит его разрушение.

При медленном нагружении деформация отклоняется от закона прямой пропорциональности.

При напряжениях, меньших σ_s остаточной деформации не наблю­дается как при мгновенной, так и при длительной нагрузке.

Пластические деформации при медленном нагружении появляют­ся при напряжениях, составляющих 10 — 15% от разрушающих.

Пластические деформации при многократной нагрузке и разгрузке постепенно уменьшаются в каждом цикле.

При длительном действии постоянной нагрузки обнаруживается ползучесть горных пород

Горные породы условно разделяются на твердые, пластичные, сыпучие и т. д. При всестороннем сжатии многие горные породы, хрупкие при простых деформациях, приобретают значительные пластические свойства.

Установлено, что нарушенное поле естественных напряжений вокруг скважин со временем восстанавли­вается и давление на обсадные трубы скважин после окончания бурения длительное время возрастает, что объясняется проявлением ползучести и пластичности некоторых пород. Механизм пластических деформаций может быть различен. В его основе лежат:

• межзерновые передвижения;

• трансляционные движения, смещающие атомы внутри отдельных кристаллов;

• явления перекристаллизации минералов.

16. Деформация коллекторов при разработке нефтяных и газовых месторождений.

С падением пластового давления объем поров ого пространства пласта уменьшается. При этом происходящие изменения носят как обратимый, так и необратимый характер.

Тогда объемная деформация пород при всестороннем сжатии описывается тремя коэффициентами сжимаемости:

Между коэффициентами сжимаемости существует следующая связь

Учитывая, что В. Н. Щелкачев ввел понятие коэффициента упругоемкости пласта

dV_K характеризует запас упругой энергии пласта объемом Vпри из­менении пластового давления на dp. Но для этого необходимо знать коэффициент сжимаемости пор, который определяется экспериментально.