3.8 Питома поверхня гірських порід

Питома поверхня порід - це сумарна поверхня частинок або порових каналів, які містяться в одиниці об'єму породи. Її величина залежить від ступеня дисперсності частинок (подрібненості породи), з яких складається.

Завдяки невеликим розмірам окремих зерен (частинок породи) та великої їх кількості площа поверхні порового простору пласта може досягати значних розмірів (до десятка гектарів і більше на 1м³ породи), що значно ускладнює протікання процесів, які відбуваються в пласті та досягнення задовільної повноти нафтовилучення під час видобування нафти з пласта.

Від величини питомої поверхні породи залежать такі властивості породи, як пористість, проникність, вміст залишкової води, адсорбційна здатність, а звідси і молекулярно-поверхневі явища, які відбуваються на контактах рідина-порода при фільтрації.

Адсорбція - концентрування речовини (адсорбата) з об'єму фаз на поверхні розділу між ними - на поверхні мікропористого твердого тіла (адсорбента) або на поверхні рідини.

Як бачимо, питома поверхня - одна з важливих характеристик (властивостей) гірської породи .

Визначення величини питомої поверхні є складною справою. У фіктивному грунті, коли всі зерна (частинки породи) вважати кульками, то площа поверхні всіх частинок такої породи складала б:

(3.51)

де - питома поверхня, м²/м³;

m- пористість, долі одиниці;

- діаметр частинок фіктивного грунту.

З іншого боку, питому поверхню можна виразити через гідравлічний радіус (δ):

.

(3.52)

Якщо зазначити, що , тоді

.

(3.53)

Підставляючи , отримаємо

.

(3.54)

Це один з варіантів формули Козені - Кармана.

У загальному вигляді ця формула має вигляд:

.

(3.55)

де k- проникність, м² ;

Т - звивистість порових каналів, яка рівна статичній довжині каналів, поділеній на довжину керна (може досягати 6 і більше);

 - структурний коефіцієнт, що враховує форму порових каналів;

m - відкрита пористість, а точніше - динамічно корисна ємність.

Величину питомої поверхні можна визначати за гранулометричним складом, величинами пористості та проникності, а також фільтраційним, адсорбційним методами та методом мічених атомів. В цьому напрямку працювали такі вчені, як Котяхов, Кусаков, Дерюгін, Зінченко, Требін та ін.

За даними досліджень Ф.І.Котяхова питома поверхня порід-колекторів може змінюватись від 38·10³ до 113·10³ м²/м³. Для її визначення використовують фільтраційний (пропускання через породу зрідженого повітря) та адсорбційний (метод барвників, метод поверхневого обміру з допомогою радіоактивних індикаторів, метод мічених атомів) методи.

Контрольні запитання

1 Що таке проникність?

2 Назвіть види проникності та охарактеризуйте їх.

3 Лінійний закон фільтрації – закон Дарсі (формулювання та формула).

4 Яка розмірність коефіцієнта проникності технічна та в системі СІ?

5 Поясність фізичний смисл проникності.

6 Що характеризує абсолютна проникність?

7 Запишіть формулу для визначення коефіцієнта водопроникності при лінійній фільтрації води та поясніть параметри, що входять в неї.

8 Запишіть формулу для визначення коефіцієнта газопроникності при лінійній фільтрації газу.

9 Чому існує відмінність в формулах по визначенню коефіцієнтів водо- та газопроникності?

10 Запишіть формулу дебіту видобувної нафтової свердловини, розміщеної в центрі кругового покладу, та поясніть його залежність від параметрів, що входять в формулу.

11 Запишіть формулу дебіту видобувної газової свердловини, розмішеної в центрі кругового покладу, та поясніть вплив на дебіт параметрів, що входять в неї.

12 Запишіть формули для визначення тріщинної проникності.

13 Чи існує зв'язок між тріщинною пористістю і проникністю?

14 Запишіть формулу Козені-Кармана.

15 Що характеризує фазова (ефективна) проникність?

16 Як впливає збільшення водонасиченості порового простору на фазові проникності вуглеводнів?

17 Що характеризує відносна проникність?

18 Як залежить відносна проникність колектора від насиченості (при наявності 2-х фаз)?

19 Нарисуйте графічну залежність відносної проникності від насиченості при наявності 3-х фаз і поясніть її..

20 Що таке питома поверхня породи?

21 Як пов’язані питома поверхня породи з коефіцієнтами пористості та проникності?

22 Як залежить питома поверхня породи від радіусу порових каналів?