Характеристики на колекционерите - Студиопедия
От гледна точка на теорията на филтрацията, значението на твърдия скелет на скалата е преди всичко геометрично - ограничава областта на пространството, в която се движи течността. Свойствата на скалите се описват чрез определен набор от геометрични характеристики, осреднени за достатъчно малък обем в сравнение с изследвания обем, но съдържащи голям брой елементи (частици, пори, пукнатини).
Параметри на пореста среда. Най-важната характеристика еобщата порьозност "mо", равна на отношението на обема на поритеVpкъм общия обем на елементаV
. (1.1)
Поради факта, че течността тече през повърхността, изглежда необходимо да се въведе параметър, свързан с площта. Такъв геометричен параметър се наричапрозрачност "ms" и се определя като съотношението на площта на празнинитеFpкъм цялата площ на напречното сечение на пробатаF
. (1.2)
Практически е невъзможно да се използват такива повърхностни параметри, тъй като в реалните скали те се променят от секция на секция и могат да бъдат определени само чрез микроскопски анализ. Следователно тези параметри трябва да бъдат заменени с параметри на обема, които могат да бъдат определени доста надеждно. Както беше отбелязано по-горе, скалите могат да бъдат разделени на два класа: изотропни и анизотропни. За анизотропни резервоари с подредена структура тези параметри не могат да бъдат заменени с обемни. За хаотични, изотропни среди посочената замяна е възможна иклирънсът се приема равен на порьозността.
В пореста среда има задънени и затворени пори, в които не се извършва движение на течност. В тази връзка, въвеждането на концепцията заотворена порьозност, коятосе описва чрез съотношение (1.1), ноVпозначава обема на отворените пориVо.
При реални условия твърдите скални зърна са обвити в тънък филм, който остава неподвижен дори при значителни градиенти на налягането. В този случай подвижният флуид заема обем по-малък отVpoи следователно, заедно с отворената порьозност, често се използва концепцията задинамична (ефективна) порьозност
, (1.3)
къдетоVsubе обемът, зает от подвижната течност.
В бъдеще под порьозност ще разбираме динамична порьозност, с изключение на специално посочени случаи.
Порьозността на твърдите материали (пясък, боксит и др.) варира малко дори при високи налягания, но порьозността, като глината, е много податлива на компресия. Така че порьозността на шистите при нормално налягане е 0,4 - 0,5, а на дълбочина 1800 м - 0,05. За газови и нефтени резервоари в повечето случаиm= 15–22%, но може да варира в широк диапазон: от няколко части от процента до 52%.
Порьозността и прозрачността на фиктивната почва не зависят от диаметъра на сферичните частици, а зависят само от степента на подреждане. За реалните среди коефициентът на порьозност зависи от плътността на опаковане на частиците и техния размер - колкото по-малък е размерът на зърното, толкова по-голяма е порьозността. Това се дължи на увеличаване на образуването на дъговидни структури с намаляване на размера на частиците.
В идеализирано представяне коефициентът на порьозност е еднакъв за геометрично подобни среди; не характеризира размера на порите и структурата на пространството на порите. Следователно, за да могат формулите, описващи фиктивната почва, да бъдат приложени за описание на реалната среда, се въвежда линейният размер на пространството на порите, а именно някакъвсреден размер на канала на порите dилиотделно зърно от порест скелет d.
Фиг.1.7. Хистограма на разпределение на размера на частиците
Най-простата геометрична характеристика на пореста среда е ефективният диаметър на почвените частици. Определя се по различни методи - микроскопски, ситов, утаяване в течност (седиментен) и др.. Ефективният диаметър на частицитеde, които изграждат истинската пореста среда, е диаметърът на топките, които образуват еквивалентната фиктивна почва, при която хидравличното съпротивление, упражнявано от филтриращата течност в реалната и еквивалентната почва, е еднакво. Ефективният диаметър се определя от разпределението на размера на частиците (фиг. 1.7), например по формулата за теглото на средната частица
, (1.4)
къдетоdiе средният диаметър наi-тата фракция;ni– маса или преброителна част наi-та фракция.
За да се приведе диаметърът на частиците, определен чрез сито или микроскопски методи, в съответствие с хидравличния метод, този диаметър се умножава по хидравличния коефициент на форма. Ако диаметрите се определят чрез хидродинамични (седиментационни) методи, тогава те не изискват определената спецификация.
Ефективният диаметър е важна, но не изчерпателна характеристика на пореста среда, тъй като не дава представа за опаковката на частиците, тяхната форма. В същото време две почвени проби с еднакви ефективни диаметри, но различна форма на частиците и структура на подреждане, имат различни филтрационни характеристики.
По този начин, за да се определи геометричната структура на пореста среда, в допълнение към порьозността и ефективния диаметър са необходими допълнителни характеристики. Една от тези характеристики е радиусът на хидравличната пораR, който е свързан с диаметъра на скалните частици.
Динамиката на филтрационния поток се определя главно от триенето на течността срещу скелета на резервоара, което зависи от повърхността на почвените частици. В това отношение един от най-важните параметри еспецифична повърхностSsp –общата повърхностна площ на частиците, съдържащи се в единица обем.
Специфичната повърхност на нефтените скали се определя с достатъчна точност по формулата
, (1,5)
Средната стойностSspза нефтоносни скали варира в рамките на 40 - 230 хиляди m 2 /m 3. Скалите със специфична повърхност над 230 хиляди m 2 / m 3 са непропускливи или слабо пропускливи (глини, глинести пясъци и др.).
В практиката на производството на нефт и газ, в допълнение към чисто геометричната характеристика на съотношението на кухините (порьозността), се въвеждат параметри, свързани с наличието на нефт, газ или вода:
а)насищане е отношението на обемаVf на дадения флуид, съдържащ се в порите, към обема на поритеVp.
. (1.6)
Според вида на флуида се разграничават нефтонасищане, газонасищане и водонасищане.
б)свързаност – отношението на обема на течността, свързана със скалатаVfс, към обема на порите
. (1,7)
Най-важната характеристика на филтриращите свойства на скалите е пропускливостта.Пропускливостта е параметър на скалата, характеризиращ нейната способност да пропуска течности. Има пропускливост: абсолютна, ефективна или фазова и относителна.Абсолютната пропускливост е свойство на скалата и не зависи от свойствата на филтриращата течност и спада на налягането, ако няма взаимодействие на течности със скалата.Фаза е пропускливостта на скалите за даден флуид при наличие на многофазни системи в порите. Стойността му зависи не само от физическите свойства на скалите, носъщо и от степента на насищане на пространството на порите с течности и техните физични свойства.Относителната пропускливост е отношението на фазовата пропускливост към абсолютната пропускливост.
Физическото значение на пропускливосттаkе, че пропускливостта характеризира площта на напречното сечение на каналите на порестата среда, през която се извършва филтриране.
За реални среди радиусът на порите е свързан с пропускливостта по формулата на Котяхов
, (1,8)
къдетоk– q;R– m;j – структурен коефициент(j=0.5035/m 1.1– за гранулирани среди).
Пропускливостта на пясъчните резервоари обикновено е в диапазона 100–1000 ppm, докато глините се характеризират със стойности на пропускливост в хилядни от mdarsi. Пропускливостта се определя от геометричната структура на порестата среда, тоест от размера и формата на частиците, както и от тяхната опаковъчна система.
Има много опити за теоретично установяване на зависимостта на пропускливостта от тези характеристики, базирани на закона на Поазей за ламинарно движение в тръби и Стокс за обтичане на частици в един или друг схематичен модел на пореста среда. Тъй като истинските скали не се вписват в рамките на тези геометрични модели, теоретичните изчисления на пропускливостта са ненадеждни. Следователно пропускливостта обикновено се определя емпирично.
Пропускливостта може да се изчисли от известната специфична повърхност:
. (1,9)
Параметри на фрактурирана среда. Аналог на порьозността за фрактурирана среда е фрактуриранетоmtили, в противен случай, коефициентът на фрактуриране. Понякога този параметър се нарича фрактурна порьозност.Напукване се отнася до съотношението на обема на пукнатинитеVtкъм целия обемVна напуканата среда.
. (1.10)
За пукнатино-пореста среда общото (общо)порьозност, добавяйки към фрактурирането порьозността на блоковете.
Вторият важен параметър е плътността.Плътност на пукнатинитеGtе съотношението на общата дължинаåliна всички пукнатини, разположени в даден участък от напуканата скала, към удвоената площ на сечениетоF
(1.11)
От (1.11) следва, че за идеализирана напукана среда
където dt– отваряне на пукнатината; a е безразмерен коефициент, равен на 1,2, 3 съответно за едномерни, равнинни и пространствени случаи.
За реални скали стойността на коефициентаaзависи от геометрията на системите от пукнатини в скалата.
За квадратна мрежа от пукнатини (плосък случай)Гт=1 / lt, къдетоltе размерът на скалния блок. Средната дължина на счупванеl*е равна на средния размер на скалния блок и е числено обратно пропорционална на плътността
Като отвор (ширина на пукнатината) се приема средната стойност на броя на пукнатините в участъкаF. Средната хидравлична ширина се определя на базата на хидравличния параметър - проводимостта на пукнатиновата система.
Напуканата формация е деформируема среда. Като първо приближение може да се разгледа
, (1.14)
където dт0– ширина на пукнатината при начално наляганер0;
b*t=bp l /dt0– свиваемост на пукнатини;bp– свиваемост на блокови материали;l– средно разстояние между пукнатините.
За счупена средаl/dt>100и следователно свиваемостта на счупване е висока.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо