Физика пласта

Свойства горных пород, нефти и газа

Основными показателями, которые характеризуют свойства горных пород, природного газа и нефти являются:

1. Проницаемость. Данный показатель определяет способность горной породы пропускать через себя природный газ, пластовую воду и нефть.

2. Пористость. Этот показатель определяет количество пор в горной породе. Поры могут быть, как естественного происхождения, так и вторичные (образовавшиеся в результате механического, теплового и другого воздействия.

3. Механические свойства. Самыми основными механическими свойствами являются пластичность, прочность на сжатие, упругость и прочность на разрыв.

4. Капиллярные свойства. Данные свойства горных пород определяются размером поровых каналов, которые могут быть сверхкапиллярные, капиллярные, субкапиллярные и микропоры, которые различаются своим размером диаметра.

5. Удельная поверхность, которая представляет собой сумму поверхности частиц и поровых каналов в единице объема горной породы. Является одним из самых важных показателей, так как он влияет на фильтрационные свойства нефти и других жидкостей. Для шарообразных частиц удельная поверхность вычисляется по следующей формуле:

   $S = 6 • (1 – m) / d$ , где:

   • $S$ – удельная поверхность, $м^2/м^3$ ;
   • $m$ – пористость горной породы, доли единиц;
   • $d$ – диаметр частиц, м;
   • $6$ – коэффициент извилистости (табличное значение).

6. Вязкость нефти. Этот показатель характеризует сопротивление частиц нефти к перемещению. Вязкость нефти может быть относительной и кинематической.

7. Сжимаемость нефти характеризует изменения объема нефти под действием внешнего давления.

8. Усадка нефти, которая характеризует уменьшение объема добываемой нефти при ее извлечении.

9. Давление насыщения нефти газом.

10. Ретроградная (обратная) растворимость характеризует процесс перехода газа в жидкую фазу.

11. Реологические свойства, которые характеризуют нефть течение жидкости и газов под действием напряжения.

12. Оптические свойства нефти. К этим свойства относятся цвет, оптическая активность, люминесценция.

13. Термодинамические свойства (температура нефти, ее кипения, сгорания, нагревания, превращения и теплопроводность).

14. Плотность природного газа (отношение данного газ к сухому воздуху). Давление и температура газа.

15. Вязкость газа.

16. Сжимаемость природного газа.

Методы определения свойств горных пород

Методы определения свойств газа, нефти и горных пород относятся к лабораторным исследованиям. Их свойства определяют на извлеченных образцах, размеры которых стандартизированы и различаются межу собой:

1. Определение плотностных свойств. К таким свойствам обычно относят объемные масса и вес, пористость и дельный вес. В лабораторных условиях устанавливается объемный вес и удельный вес. Зная эти значения, можно рассчитать объемную удельную массу. Пористость породы так же определяют расчетным методом, для чего не обходимо знать удельный и объемный вес.

2. Определение деформационных и акустических свойств. К показателям этих свойств относятся: коэффициент Пуассона и модуль деформации. Эти показатели могу определяться двумя способами: статическими (измерение деформации исследуемых образцов горных пород под нагрузкой), для которых используют индикаторы часового типа (на рисунке) или тензометры сопротивления и динамические, которые основаны на измерение скоростей упругих колебаний, которые специально провоцируют в образцах.

   
   
   Рисунок 1. Индикатор часового типа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

3. Определение прочностных свойств. Определять прочностные свойства можно в соответствии с ГОСТ 21153.2-84, который заключается в одноосном сжатии цилиндрического или кубического образцов. Также используется комплексный метод, который заключается в многократном сжатии и раскалывании образца в виде пластины.

4. Определение реологических параметров. К таким параметрам относятся: крепость (сопротивляемость породы механическим воздействиям), разрыхляемость (степень увеличения объема объекта при его разрыхлении), сцепляемость разрыхленных пород.

Определения свойств нефтепродуктов

Основными свойствами нефти являются вязкость, плотность, фракционные состав.

Фракционный состав нефти определяют с помощью ее перегонки с определенной скоростью из колб. Он характеризуется зависимостью температуры паров нефти в колбе и их количеством в приемнике. Выражается данный показатель в процентах.

Вязкость нефти определяют с помощью ротационных и капиллярных вискозиметров. Происходит нагрев нефти и вязкость становится меньше и строится температурная кривая, на основе которой определяются положительные качества нефтепродукта.

Плотность нефти и нефтепродуктов определяют в лабораторных условия с помощью специального оборудования (ареометр, пикнометр или весы Мора-Вестфаля). Плотность нефти зависит от фракционного состава, способов очистки и вида сырья.