Гранулометрический состав нефтесодержащих пород. Методы его определения. Использование результатов определений в практике нефтедобычи

Гранулометрическим составом называется количественное (массовое) содержание в горных породах частиц различной величины. Гранулометрический состав характеризует степень дисперсности минеральных частиц, слагающих горную породу. От степени дисперсности минералов зависят многие другие коллекторские свойства пористой среды:

пористость, проницаемость, удельная поверхность, остаточная водонасыщенность, нефтенасыщенность, силы, капиллярно удерживающие флюиды в пласте и другие.

Размер частиц горных пород изменяется от коллоидных (10^–3-10^–5см) до галечника и валунов.

Гранулометрический состав нефтесодержащих пород в основном представлен частицами размером от 1 до 0,01 мм в диаметре. По размерам зерен классифицируют структуры обломочных пород на следующие:

- псефитовую, с размером зерен более 2 мм;

- псаммитовую, с преимущественным размером частиц от 2 до 0,1 мм;

- алевритовую, включающую частицы размером 0,1-0,01 мм;

- пелитовую, с размером зерен менее 0,01 мм.

Для определения гранулометрического состава горных пород существует несколько методов.

Методы:

А) измерение шлифов под микроскопом – сильносцементированные породы (прочность цемента сравнима с прочностью зерен) выбуривается керн из ГП

В) разделение на фракции – пески и слабосцементированные песчаники (прочность цемента меньше прочности зерен, при дроблении размеры зерен не уменьшаются)– ситовые (d>0,05 мм) ситовый анализ применяется преимущественно для характеристики состава псефитов и псаммитов (породу последовательно просеивают через сита с уменьшающим диаметром отверстий) рис. уст.» сита: 10; 7,5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм (СССР)» 50г породы – 15 минут встряски

– седиментационные (d<0,05 мм) седиментация –осаждение (всплывание) дисперсной массы в дисперсной среде в результате гравитации из-за разности полотностей. Седиментационный анализ используют для алевритов и пелитов.Необходимость:

- по ГС можно определить геологические и палеографические условия (генезис) отложения

- проницаемость, пористость, Sудельная, капиллярность;

- Vостаточной нефти » пленочной Sуд» капиллярной

- размеры фильтров на забое

Теория седиментации(установлена Стоксом)

где η- динамическая вязкостьжидкости, г/см2с

Выводы: 1) скорость осаждения частиц зависит от размера частиц, от плотностей жидкости и твердого тела

2) метод осаждения можно использовать для разделения частиц больших размеров, осаждается быстрее.

По построенной интегральной кривой определяют две важные величины: коэффициент однородности (неоднородности) и так называемый действующий диаметр или эффективный размер зерен (dЭф).

Под гранулометрическим составом горной породы понимают количественное содержание в ней разных по размеру зерен, составляющих данную породу. От гранулометрического состава зависят пористость, проницаемость, удельная поверхность пористой среды, капиллярные свойства и др. Если породы представлены неоднородными по размерам зернами, они обладают меньшими коэффициентами пористости и проницаемости. Поэтому гранулометрический состав обусловливает общую поверхность пористой среды, контактирующей с нефтью. От него зависит количество оставшейся в порах пласта нефти в виде тонких пленок после окончания эксплуатации залежей.

Гранулометрический состав пород определяют в лабораторных условиях методами ситового и седиментационного анализа.

Для ситового анализа пользуются набором проволочных или шелковых сит с размерами отверстий от 0,053 до 3,36 мм (размер стороны квадратного отверстия). Сита располагают друг над другом таким образом, чтобы наверху было сито с наиболее крупными отверстиями- В верхнее сито насыпают 50 г сыпучей породы и просеивают ее через все сита в течение 15 мин. Затем оставшуюся на каждом сите породу взвешивают,

Один из методов седиментационного анализа основан на определении скорости осаждения зерен песка, неодинаковых по размерам, в вязкой жидкости. По результатам ситового и седиментационного анализа строят график суммарного гранулометрического состава (рис. 2.1). Для построения графика по оси ординат откладывают массовые концентрации зерен в процентах, а по оси абсцисс — логарифмы диаметров частиц.

Коэффициент неоднородности зерен пород, слагающих нефтяные к газовые месторождения, обычно колеблется в пределах 1,1—20,0.

По механическому составу можно судить о геологических и палеогеографических условиях отложения пород залежи. Поэтому начальным этапом исследований при изучении генезиса осадочных пород может быть их гранулометрический анализ.

Так как размеры частиц песков обусловливают общую величину их поверхности, контактирующей с нефтью, от гранулометрического состава пород зависит количество нефти, остающейся в пласте после окончания его эксплуатации в виде пленок, покрывающих поверхность зерен.

Гранулометрический состав песков важно знать в нефтепромысловой практике. Например, на основе механического анализа в процессе эксплуатации нефтяных месторождений для предотвращения поступления песка в скважину подбирают фильтры, устанавливаемые на забое.