18.01.2021

Методы измерения пористости и проницаемости пород


Существует ряд методов измерения пористости и проницаемости пород. Многие из этих методов требуют прямого анализа образца исследуемой породы. Однако в буровых скважинах часто бывает возможно измерить пористость пород геофизическими методами. Никаким косвенным методом нельзя рассчитать проницаемость, но она может быть определена по опытным откачкам из исследуемых водоносных или углеводородных коллекторов.

а. Прямые методы измерения пористости

Для прямых методов измерения пористости требуются образцы исследуемой породы. Они могут быть отобраны с поверхностных обнажений или из керна скважин.

При использовании различных методов непосредственного определения пористости необходимо определять общий объем образца, либо объем пор, либо объем твердой массы. Большинство методов основывается на измерении пористости путем экстракции в вакууме флюида, заключенного в порах, Поэтому такие методы позволяют измерять не общую, а эффективную пористость. Это не столь важно, так как именно эффективная пористость определяется количеством сообщающихся пор, которые имеют значение для водных и углеводородных коллекторов.

б. Косвенные методы измерения пористости

Часто бывает невозможно для определения пористости получить достаточно большие образцы из глубоко залегающих пород, содержащих воду, нефть или газ. Однако пористость таких вмещающих пород необходимо определить, чтобы оценить их практическую важность. В настоящее время разработан ряд методов, позволяющих измерять пористость пород in situ во время их разбуривания. Эти методы основываются на определении различных геофизических параметров пород при помощи зонда — сложного электронного оборудования, которое опускается на кабеле в буровую скважину. Существуют различные зонды, предназначенные для определения различных параметров пород. С их помощью можно определить скорость распространения звука в породах и плотность пород. Скорость распространения звука непрерывно записывается с помощью акустического приспособления в зонде, опускающемся в скважину. Скорость распространения звука в толще пород измеряется в микросекундах на фут. Если известны скорости распространения звука в поровом флюиде и в чистом минерале (для известняков принимают скорость звука в кальците, для песчаников — в кварце, и т. д.), то пористость может быть найдена по формуле
Методы измерения пористости и проницаемости пород

где Ф — пористость в %, t — измеренная скорость звука, tma — скорость звука в основной массе (т. с. в непористой породе) и tf — скорость звука в поровом флюиде.

Более подробный обзор косвенных методов измерения пористости можно найти в работе Линча.

С помощью метода геофизического каротажа можно точно определить пористость пород.

в. Прямой метод измерения проницаемости

Проницаемость, подобно пористости, можно замерить в лаборатории на образце горной породы. Этот метод заключается в пропускании воздуха через тщательно высушенный и подготовленный образец. На установке регистрируются длина и поперечное сечение образца, падение давления при прохождении воздуха через образец и скорость потока за период испытания. Затем проницаемость определяется по уравнению Дарси. Вязкость воздуха при температуре определения берется из соответствующих таблиц.

г. Косвенные методы измерения проницаемости

В противоположность пористости, проницаемость нельзя замерить с помощью геофизических зондов в буровых скважинах. С другой стороны, ее можно рассчитать путем регистрации количества газа или флюида, которые дает скважина известной глубины в течение данного интервала времени. Этот способ применяется в гидрологии в артезианских скважинах и при принудительных откачках. При таких откачках подсчитывается количество воды, которое может быть извлечено за данный период времени, и время, необходимое для восстановления прежнего уровня грунтовых вод, если он понизился во время откачки. Как продуктивность горизонта, так и время восстановления уровня грунтовых вод служат мерой проницаемости водоносных пластов.

Нефтяные и газовые коллекторы обычно находятся под давлением. Проницаемость коллектора можно замерить с помощью перфорированной трубы, опускаемой в скважину, или на основании замеров выхода нефти или газа за более длительные промежутки времени. При этом определяют количество флюида, извлеченного за данный период времени, падение давления в течение этого времени и прирост давления во второй интервал времени, когда коллектор не эксплуатируется. Применяя закон Дарси и учитывая форму буровой скважины, можно определить среднюю проницаемость пород коллектора в опробуемом интервале.





Яндекс.Метрика