Определение плотности горных пород.

Определение плотности горных пород по шламу и керну проводится с целью выделения зон аномально-высоких поровых давлений, выявления коллекторов и приблизительной оценки их пористости. Для определения плотности горных пород используются различные способы: пикнометрический, гидростатического взвешивания, ареометрический, объемно-весовой, флотационный и др. В практике ГТИ рекомендуется применять пикнометрический, гидростатического взвешивания и ареометрический способы.

Пикнометрический способ основан на сравнении массы определенного объема исследуемого образца с массой такого же объема воды при одинаковой температуре. Из пробы шлама под микроскопом отбирается 10-20 влажных частиц шлама основной породы с ненарушенной текстурой. После снятия избытка влаги фильтровальной бумагой исследуемый шлам помещается в сухой пикнометр и взвешивается на лабораторных весах с точностью до 0,01 г. Пикнометр со шламом заливается до метки дистиллированной водой (температурой 20˚С) и снова взвешивается. Предварительно определенные константы пикнометра: масса сухого пикнометра m и масса пикнометра с водой mв - позволяют ограничить определение плотности шлама двумя взвешиваниями.

Плотность шлама рассчитывается по формуле

где m_ш - масса пикнометра со шламом, г;

m_ш.в - масса пикнометра со шламом и водой, г.

Для каждой отобранной пробы производится три определения плотности шлама. Искомая плотность шлама определяется как среднее арифметическое трех замеров

где g _ш1, g _ш2, g _ш3 - плотность шлама соответственно по 1, 2, 3 замеру, г / см³ .

Для получения достоверных результатов температура заливаемой в пикнометр дистиллированной воды должна быть одинаковой(~20˚С) при определении плотности шлама по всему исследуемому интервалу.

Для измерения плотности отбирается шламинка размером 5-7 мм, устанавливается в держателе весов и определяется ее масса m_ш1. После взвешивания шламинка помещается в керосин, насыщается им в течении 5 мин, после чего снова устанавливается в держатель весов и определяется масса шламинки в насыщенном состоянии m_ш2. Третье взвешивание производят в керосине, измеряя массу шламинки, погруженной в жидкость m_ш3. Плотность породы рассчитывается по формуле

где g _к - плотность керосина, g _к =0,8 г / см³.

Для одной пробы шлама производится не менее трех определений и искомая плотность определяется как среднее арифметическое этих измерений.

Для избежания ошибок в определении плотности глинистых пород необходимо учитывать время нахождения шлама t_н.ш в буровом растворе, так как при tн.ш > 40-60 мин наблюдается набухание шлама и уменьшение его плотности, что может ошибочно интерпретироваться как вход в зону аномально-высоких поровых давлений (АВПоД).

При интерпретации кривой изменения плотности следует иметь в виду, что значения плотности горных пород колеблются в довольно широких пределах (табл. 20) и зависят от многих факторов: минерального состава пород; плотности минералов, составляющих твердую часть породы; жидкости и газов, заполняющих ее поровое пространство; пористости породообразующих минералов; структурно-текстурных особенностей породы. С глубиной плотность осадочных горных пород возрастает, так как она обусловлена, главным образом, пористостью. Такая закономерность наиболее характерна для глинистых пород. При отсутствии зон АВПоД плотность глин закономерно увеличивается с глубиной, а при их наличии эта закономерность нарушается за счет разуплотнения глин.

В начало

Оценка пористости пород.

Используются следующие способы оценки пористости: визуальная оценка пористости пород методами окрашивания, нагревания и насыщения; определение общей пористости пород по изменению их плотности.

При методе окрашивания отдельные частицы шлама, предварительно высушенные, опускаются в водный или спиртовой раствор различных красителей. Через 1-2 мин частицы извлекаются, избыток влаги удаляется с помощью промокательной бумаги и на свежем изломе шламинок оценивается степень их окрашенности. Породы с высоким коэффициентом открытой пористости характеризуются интенсивной окрашенностью.

При методе нагревания предварительно высушенные образцы породы помещаются в пробирки с горячей водой (t ~ 90°C). В результате расширения воздуха, находящегося в порах, наблюдается выделение пузырьков воздуха. По интенсивности выделения пузырьков и их величине можно судить о характере пористости.

При методе насыщения высушенные образцы шлама опускаются на 1-2 мин в хлороформ или четыреххлористый углерод. После этого частично насыщенные частицы шлама опускают поочередно в горячую воду (t ~ 90°C). Жидкость из пор испаряется, по сравнению с предыдущим методом наблюдается более интенсивное выделение пузырьков газа.

Описанные визуальные методы оценки пористости используются для качественной характеристики коллектора. При этом следует исходить из применяемой на практике условной градации пористости пород: низкая пористость – 0,5%; средняя пористость – 5-10%; высокая пористость > 10%.

Определение общей пористости пород К_п по изменению значений их плотности основано на зависимости между плотностью и пористостью пород при постоянной минералогической плотности:

где g _м - минералогическая плотность породы, г / см³;

g _п - плотность породы, г / см³;

g _ж - плотность жидкости, г / см³.

Минералогическая плотность пород при оценке пористости указанным способом берется из табл. 20. Плотность жидкости при работе с экстрагированными образцами и применением дистиллированной воды принимается равной единице.

В связи с тем, что на изменение плотности шлама влияют и другие факторы, в частности, структурно-текстурные особенности породы, палетку не рекомендуется использовать при трещинном типе коллектора или при шламе с размерами частиц основной породы < 3 мм. Интерпретацию данных плотности и пористости пород необходимо проводить в комплексе с другими ГТИ: макро- и микроописанием пород, механическим и газовым каротажом.

Газометрия горных пород, измерение окислительно-восстановительных потенциалов (ОВП), ЯМР-аналмз, гамма-спектрометрия, ИК-спектрометрия ифотокалориметрия горных пород.

В начало

Газометрия шлама и керна.

Анализируется количество и состав углеводородных газов, извлекаемых из открытых и закрытых пор шлама и керна. Применяется с целью выявления продуктивных нефтегазоносных пластов и выделения зон аномально-высоких поровых и пластовых давлений.

Газометрия пород производится с помощью термовакуумного типа ТВД и вакуумно-механического типа ВДМ дегазаторов. Для анализа отбирается 100 смі промытого и очищенного от посторонних примесей шлама (керна), который помещается в рабочую камеру ТВД и заливается водой. Дегазация шлама (керна) производится при температуре 90°C и вакууме 0,09 МПа в течении 10 мин. После дегазации измеряется объем выделившегося газ и проводится его компонентный анализ. Для извлечения газа из закрытых пор шланг (керн) объемом 100 см³і помещается в рабочую камеру ВМД, вакуумируется и измельчается. Выделившийся газ при измельчении породы газ переводится в газосборную емкость, измеряется его объем и проводится компонентный анализ газа.

Расчет газонасыщенности открытых (закрытых) пор шлама (керна) i-тым компонентом осуществляется по формуле

где c_ai - концентрация i-го углеводородного компонента газа, извлеченного из открытых (закрытых) пор, %;

V_г.ш - объем извлеченного газа из открытых (закрытых) пор, см³;

h _ш.о - доля основной породы в шламе, ед.;

V_ш - объем шлама, см³.

Суммарная газонасыщенность открытых (закрытых) пор шлама (керна) рассчитывается по формуле

где n – количество углеводородных компонентов.

Относительный состав газа определяется по формуле

Погрешность в определении газонасыщенности шлама связана, главным образом, с достоверностью определения доли основной породы в пробе.

Требования:

• дегазацию шлама (керна) проводить в минимально возможное и строго одинаковое время после отбора (не более 15-30 мин) во избежание самопроизвольной дегазации шлама (керна);
• хранить пробы шлама или образцы керна необходимо в герметичных стеклянных или металлических (из нержавеющей стали) сосудах.

Максимальное время хранения пробы щлама не должно превышать 20 суток. При этом следует иметь в виду, что за первые 6 ч хранения шлама в негерметизированном состоянии горная порода теряет до 90 % содержащегося в открытых порах газа.

По результатам анализов шлама (керна) строятся графики изменения газонасыщенности открытых q_о и закрытых qз пор, отношения qо /qз, относительного состава УВГ и их флюидных коэффициентов.

Увеличение газонасыщенности открытых пор шлама (керна) свидетельствует о прохождении пласта-коллектора, а состав газа указывает на характер насыщения пласта. Возрастание доли тяжелых УВГ характерно для нефтенасыщенных пород, а увеличение относительного содержания метана – для газовых залежей.

Возрастание газонасыщенности закрытых пор шлама (керна) наблюдается при вхождении в зону аномально-высоких поровых давлений. При этом в извлеченном газе увеличивается доля тяжелых УВГ и уменьшается значение отношения метана к тяжелым УВГ.

Газометрию шлама (керна) в связи с высокой трудоемкостью метода целесообразно проводить в условиях, когда газовый каротаж по буровому раствору не дает положительного результата.

Данные определения газонасыщенности открытых и закрытых пор шлама (керна) заносятся в журнал оператора-геолога, сводную диаграмму геологических исследований, ежесуточную сводку геолого-технологических исследований.

В начало