Материал: Физика пласта. учебное пособие. Булыгин Ю.А
вода[см3]
Sв объем пор[см3].
Нефтенасыщенность определяется косвенно. Для этого образец, насыщенный водой и нефтью, взвешивают до экстрагирования, затем после экстрагирования и сушки взвешивают вторично:
Sн |
(вес насыщенного керна |
г вес сухогокерна г вес воды г ) |
. |
|
3 |
3 |
] |
||
|
объемпор[см |
] плотностьнефти[г см |
|
|
Косвенный метод предусматривает определение насыщенности породы путем измерения некоторых её физических свойств. Дело в том, что естественные пористые среды представляют собой агрегаты зерен минералов, кусков породы с пустотами между ними. Твердая фаза, кроме некоторых глинистых минералов, не является проводником электричества. Следовательно, электрические свойства пород зависят от геометрии порового пространства и свойств жидкостей, заполняющих это пространство. В нефтяных пластах поровое пространство может быть заполнено нефтью, газом и водой. Нефть и газ не проводят электрический ток. Течение тока в воде обусловлено движением ионов, т.е. ионной проводимостью. Удельное электрическое сопротивление материала представляет величину, обратную проводимости, и является критерием способности данного материала проводить электрический ток:
r' F
' L ,
где ρ’ – удельное сопротивление; r’ – сопротивление;
50
F – площадь поперечного сечения проводника; L – длина проводника.
При изучении удельного сопротивления твёрдых материалов и пород целесообразно выражать ρ’ в Ом·м. Для того чтобы перейти от Ом·см к Ом·м, выражение ρ’ в Ом·см надо разделить на 100.
Важное значение имеет концепция о параметре пористости (относительном сопротивлении породы):
Pп 'п ,
'в
где ρ’п – удельное сопротивление породы, насыщенной водой, имеющей удельное сопротивлении ρ’в.
Рассмотрим кубик соленой воды, имеющий площадь сечения F, длину L и удельное сопротивление ρ’в .
Если через этот кубик пропускать электрический ток, то можно определить сопротивление кубика:
r'1 'в L . F
Другой кубик представляет собой элемент породы, полностью насыщенной водой с удельным сопротивлением ρ’в. Если твёрдая фаза является непроводником, электрический ток будет течь через насыщенные водой поры. Следовательно, площадь поперечного сечения токопроводящей среды равна Fа. Длина пути, по которому будет протекать электрический ток, увеличится до Lа – средней длины, которую проходит ток при своем движении в поровых каналах.
Сопротивление такого кубика определится аналогично тому, как и кубика воды:
51
r'2 'в La . Fa
По определению удельное сопротивление породы равно
'п r'2 F .
L
Следовательно,
'п 'в La F .
L Fa
Отсюда параметр пористости будет
|
'п |
|
'в Lа F |
|
|
La |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
P |
|
|
|
L |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
F / F , |
|||||||||
п |
' |
|
|
L F ' |
|
|
|
Fa |
||||||
|
|
в |
|
а |
в |
|
|
|
a |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
F
где τ – извилистость. По определению, τ = (La /L)2. Если кубик пористой породы содержит в порах вместе с
водой углеводороды, то токопроводящей средой будет только вода. В этом случае площадь поперечного сечения, через которую будет протекать электрический ток, уменьшится до F’а, а длина пути, проходимого ионами, изменится и будет равна L’a.
Подобным же образом определим сопротивление данного кубика:
r'3 'в L'а .
F'а
52
Удельное сопротивление частично насыщенной водой породы определяется следующим образом:
'нас.п r'3 F
L
и
'нас.п 'в L'а F .
F'а L
Вторым основным понятием при рассмотрении электрических свойств пористых пород является понятие о параметре насыщения:
P'нас.п
н'п ,
следовательно
Fа
Pн FL'a .
а
L'a
Как параметр пористости, так и параметр насыщения зависят от отношения длины действительного пути, по которому течет электрический ток, и длины образца, т.е. извилистости. Прямые измерения действительной длины пути невозможны, поэтому используются эмпирические зависимости по данным лабораторных измерений.
В результате была получена зависимость параметра пористости от пористости в виде
53
Pn cm .
где c – постоянная, учитывающая пористость материала до цементирования,
m – пористость в долях единицы, φ – коэффициент цементации.
При этом φ для песчаников колеблется от 1.8 до 2.0, а для рыхлых несцементированных песков равен 1.3.
Известная зависимость Хембла имеет вид:
Pн 0.62 m 2.15 .
На самом деле из теоретических соображений величина c должна быть больше 1, а φ должно равняться 2 или менее. Несоответствие между теорией и экспериментом следует объяснить тем, что значения с и φ представляются константами для широкого интервала значений пористости.
Из теории предложено следующее обобщенное выражение:
Pн с'Sв n ,
где с’ – некоторая функция извилистости, n – показатель степени.
Для сцементированных песчаников Вильямс предложил уравнение, связывающее параметр насыщения и водонасыщенность, в виде
Pн Sв 2.7 .
По данным исследований кернов на водонасыщенность можно определить, является ли пласт продуктивным, т.е. содержит извлекаемые углеводороды.
54