1.7 Удельная поверхность

Удельная поверхность измеряется в м²/м³ или в м²/г. Величина удельной поверхности зависит от минерального и гранулометрического состава, формы зерен, содержания и типа цемента. Наибольшую удельную поверхность имеют природные адсорбенты: глины, трепелы, отдельные разновидности бокситов, туфовые пеплы.

Для оценки удельной поверхности разработаны адсорбционные, фильтрационные, оптические, электронно-микроскопические, гранулометрические и другие способы лабораторных исследований.

Адсорбционные методы могут быть статическими и динамическими и основаны на: 1) адсорбции паров азота, аргона, криптона, воды, спиртов, углеводородов; 2) адсорбции веществ из растворов; 3) поверхностном обмене; 4) теплоте адсорбции паров и смачивания.

Фильтрационные способы основаны на фильтрации сжатых газов или жидкостей и разреженных газов в равновесном и неравновесном режимах.

На изучении капиллярных явлений основана ртутная порометрия и способ вытеснения смачивающей поровое пространство пород жидкости несмачивающей или наоборот.

Один из способов оценки удельной поверхности каналов фильтрации (Козени-Кармана) предполагает изучение пористости, проницаемости и электропроводности в образце породы. Тогда, зная эти параметры можно рассчитать величину удельной поверхности каналов фильтрации

здесь Т_г - гидравлическая извилистость;

f - постоянная Козени

К_пр - проницаемость, м²

m - пористость, д. ед.

Принято считать, что , где (здесь r_впк и r_в - удельное электрическое сопротивление водонасыщенной породы и воды). Недостатком метода является весьма условный расчет коэффициента извилистости и неизвестный коэффициент Козени.

Другой способ основан на фильтрации гелия и аргона через образец пористой среды. При этом величина удельной поверхности фильтрации рассчитывается по формуле

где S_уд - удельная поверхность фильтрации, см^-1

P_He, P_Ar - давление в линии гелия и аргона, Па

m - пористость

D, L - диаметр и длина образца, см

_эф - эффективная вязкость газовой смеси, Пас

R - газовая постоянная 8,3110⁷

T -температура, К

J_S , J_Д - суммарный и диффузионный поток He через образец, мольс^-1.

Величина суммарного потока гелия через образец определяется как

где W - объемная скорость газовой смеси, см³/с

С - объемная концентрация He в газовой смеси, %

Объемная концентрация He в суммарном потоке смеси газов определяется по калибровочному графику катарометра, построенному в координатах U(v)-C(%). Величина диффузионного потока He находится по зависимости J_S= f(P_He²-P_Ar²) как отрезок, отсекаемый на оси ординат, прямой, проходящей через ряд экспериментальных точек.

Для коллекторов месторождений Удмуртии получены зависимости удельной поверхности фильтрации от фильтрационно-емкостных характеристик пород. Для терригенных коллекторов такая зависимость описывается уравнением регрессии с коэффициентом корреляции -0,928

Для карбонатных коллекторов уравнение имеет вид

с коэффициентом корреляции -0,892.

Аналогичные уравнения получены для ряда конкретных объектов разработки.

Лекция 5