что такое удельная поверхность горных пород

Удельная поверхность породы

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Удельной поверхностью породы называется величина суммарной поверхности частиц, приходящейся на единицу объема образца.

Вследствие небольших размеров отдельных зерен и большой плотности их упаковки общая площадь поверхностей порового пространства горной породы достигает огромных размеров. Подсчитано, что поверхность зерен правильной сферической формы размером 0,2 мм, содержащихся в 1 м 3 однородного песка, составляет около 20276 м 2

От величины удельной поверхности нефтеносных пород зависят их проницаемость, содержание остаточной воды, адсорбционная способность и т. д. Если пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностно-молекулярные явления в малопроницаемой породе могут оказать более существенное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в высокопроницаемых породах.

Удельную площадь поверхности фильтрации нефтесодержащих пород с достаточной точностью можно подсчитать по приближенной формуле:

image014(1.7)

Источник

Удельная поверхность горных пород. Связь параметра «удельная поверхность» с пористостью и проницаемостью породы

Под удельной поверхностью (Syд) горных пород понимают суммарную поверхность всех ее зерен в единице объёма породы или суммарную свободную поверхность частиц в единице объёма (Sуд = F/V, м2/м3).

image036

Sуд=F/V=(для идеального грунта, сложенного из шариков) = Fш а р а · N/ V = 4 π R 2 (1/d 3 ) / 1 = 4 π / 8 R = π / 2 R = π / d d=20 мм Sуд=3,14/20/10¯ 3 =1,57•10 2 м 2 / м 3

Удельная поверхность характеризует степень дисперсности породы, более обобщенно, чем гранулометрический состав. Величина её выражается одним численным значением, а не функцией распределения фракций.

Тем не менее соотношение водо-, нефтенасыщенности, степень проявления молекулярно-поверхностных и капиллярных сил при движении пластовых жидкостей в пористой среде и фильтрационная способность зависят с одной стороны от физико-химических свойств жидкости, а с другой от гранулометрического состава, структуры порового пространства, коэффициента пористости пласта и удельной поверхности.

Если пористая среда, через которую происходит фильтрация жидкости крупнозернистая с относительно небольшой удельной поверхностью, роль молекул жидкости, адсорбированных на поверхности зёрен и защемлённых в углах их контакта невелика. Число молекул жидкости, связанных с породой, соизмеримо мало с числом молекул жидкости, движущийся в порах породы.

Если пористая среда, через которую происходит фильтрация жидкости тонкозернистая и имеет большую удельную поверхность (например, глины), число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится соизмеримым с числом молекул жидкости, перемещающихся в объёме порового пространства. В этом случае молекулярно-поверхностные силы начинают играть значительную роль

С увеличением дисперсности удельная поверхность породы возрастает. Удельная поверхность возрастает с уменьшением диаметра зерен и коэффициента пористости.Наибольшую удельную поверхность имеют глины. Чем больше мелких частиц пород в гранулярных коллекторах, а следовательно, и мелких пор, тем больше их удельная поверхность.

Для сравнительных количественных оценок коллекторов было введено понятие «фиктивный грунт«. Под фиктивным грунтом предполагается коллектор, сложенный частицами шарообразной формы при квадратной или ромбической укладке. В 1 м 3 породы (V) такой структуры полная поверхность шаров составит площадьS и удельную поверхность соответственно:

где S- площадь поверхности, м 2 ;

m- пористости, image038 ;

В коллекторах всегда присутствуют поры различного диаметра. Удельная поверхность зависит и от фазовой проницаемости, и от адсорбционной способности пород. Обычно оценивают удельнуюповерхность пород по различным эмпирическим соотношениям, функционально зависящих от величин пористости (m) и проницаемости (кпр), например, по одному из вариантов формулы Козени:

image040

Или по выражению, предложенному К.Г. Оркиным:

image042

Удельной поверхностью пород называется суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца. Удельная поверхность пористых тел зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются. Вследствие небольших размеров отдельных зерен песка и большой плотности их укладки поверхность порового пространства пласта может достигать огромных размеров, что значительно осложняет задачу полного извлечения нефти из породы. Проницаемость, адсорбционная способность, содержание остаточной (реликтовой) воды и т. д. зависят от удельной поверхности нефтеносных пород. Очень важно знать ее величину также в связи с большим влиянием молекулярно-поверхностных сил на процессы фильтрации нефти. Эти молекулярно-поверхностные явления могут существенно изменять характер фильтрации. Обычные объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обусловливаются молекулами, распространенными внутри жидкой фазы. Поэтому в крупнозернистой породе с относительно небольшой удельной поверхностью молекулы, находящиеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, так как их число весьма мало по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости. Если же пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления в малопроницаемой породе могут оказать более значительное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в крупнозернистой.

Читайте также:  что такое точка росы в газе

Таким образом, удельная поверхность представляет одну из важнейших характеристик горной породы. Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту понятия удельной поверхности, точное определение ее величины — сложная задача. Дело в том, что поры в пористой среде представлены каналами от десятков и сотен микрон (по диаметру) до величин, сравнимых с размерами молекул. Поэтому удельная поверхность глин или других адсорбентов, влияющая на процесс адсорбции, не имеет для данного пористого вещества определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул. Только для молекул, имеющих одинаковые размеры, можно по опытным данным получить близкие значения удельных поверхностей одного и того же адсорбента.

Для мелкопористых адсорбентов и существенно отличающихся по размерам адсорбируемых молекул наблюдаются значительные отклонения в величинах удельной поверхности (явление это носит название ультрапористости). Легко установить, что если бы все частицы имели шарообразную форму, то поверхность всех частиц в 1 м 3 породы составит:

S=6*(1-m)/d [м 2 /м 3 ], где

m — пористость в долях единицы; d — диаметр частиц в м.

удельную поверхность фильтрации нефтесодержащих пород с достаточной для практики точностью можно определить по приближенной формуле:

S=(7000m*√m) / √k [м 2 /м 3 ], где

m – пористость, доли ед.; k – проницаемость, м 2

Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 1226 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Удельная поверхность горных пород

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Удельная поверхность горных пород – это суммарная поверхность твердой фазы в единице объема породы (м 2 /м 3 ) зависит от степени дисперсности пород.

В породах, состоящих из частиц малого размера (алевриты, глины и др.) удельная поверхность может достигать очень больших величин и через поверхностные явления (асорбция и др.) влиять на процесс фильтрации.

Суммарная поверхность (SУД) шарообразных частиц в 1 м 3 фиктивного грунта составляет:

image124(1.25)

где SУД – удельная поверхность, м 2 /м 3 ; m – пористость доли единиц; d – диаметр частиц, м. Для естественных песков удельная поверхность вычисляется суммированием ее значений для каждой фракции гранулометрического состава:

image126(1.26)

image128(1.27)

где d’I и d’’I – ближайшие стандартные размеры отверстий сит.

Для учета несферичности частиц в правую часть формулы (1.26) необходимо ввести повышающий множитель a (a»1,2 – 1,4).

Реальный грунт с неоднородными частицами заменяют эквивалентным фиктивным грунтом (при этом гидравлическое сопротивление фильтрации жидкости и удельная поверхность этих грунтов должны быть одинаковыми).

Диаметр частиц фиктивного грунта называется эффективным диаметром частиц (dЭФФ).

С учетом формул (1.25) и (1.26) имеем:

image130(1.28)

image132(1.29)

С другой стороны, гидравлический радиус d пористой среды определяется выражением:

image134(1.30)

что с учетом (1.29) дает (если принять dЭФФ=d):

image136(1.31)

Учитывая, что гидравлический радиус равен отношению площади порового канала к его периметру, для поры с крупным сечением радиуса R имеем:

image138

Тогда из (1.31) получаем:

image140(1.32)

Подставляя в (1.32) R из (1.18) ( image142), получим:

image144(1.33)

image146(1.34)

Из формул (1.32), (1.34) что чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость пород, тем больше ее удельная поверхность.

Формула (1.34) является одним из вариантов формул Козени-Кармана, устанавливающей зависимость коэффициента проницаемости от пористости, удельной поверхности и структуры порового пространства.

В общем случае формула Козени-Кармана имеет вид:

image148(1.35)

Источник

Удельная поверхность горных пород

Удельной поверхностью пород называется суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца. Удельная поверхность пористых тел зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются. Вследствие малых размеров отдельных зерен песка и большой плотности их укладки поверхность порового пространства пласта может достигать огромных размеров, что значительно осложняет задачу полного извлечения нефти из породы.

Читайте также:  красивые слова которые ничего не значат

Величиной удельной поверхности определяются многие свойства горной породы: проницаемость, адсорбционная способность, содержание остаточной (реликтовой) воды и др. Очень важно знать удельную поверхность нефтеносных пород также в связи с большим влиянием молекулярно-поверхностных сил на процессы фильтрации нефти. Установлено, что, кроме объемных свойств жидкостей и газов, как, например, плотность, вязкость, на законы фильтрации влияют еще и молекулярные явления, происходящие на контактах жидкости и породы. Эти молекулярно-поверхностные явления могут существенным образом изменять характер фильтрации. Обычные объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обусловливаются молекулами, распространенными внутри жидкой фазы, и поэтому при фильтрации жидкости через крупнозернистую породу с относительно небольшой удельной поверхностью роль молекул, находящихся на поверхности, невелика, так как их число весьма мало по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости. Если же пористая среда, через которую движется жидкость, имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления могут оказать большое влияние на процесс фильтрации жидкости.

Таким образом, удельная поверхность представляет одну из важнейших характеристик горной породы.

Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту понятия удельной поверхности, изучение и точное определение ее величины — сложная задача. Дело в том, что поры в пористой среде представлены каналами размером от десятков и сотен микрон до размеров, сравнимых с размерами молекул. Поэтому удельная поверхность глин или других адсорбентов, играющая, например, роль в процессах адсорбции, не имеет для данного пористого вещества определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул. Только для молекул с близкими размерами принципиально возможно из опытных данных получить близкие значения удельных поверхностей одного и того же адсорбента.

Для мелкопористых адсорбентов и существенно отличающихся по размерам адсорбируемых молекул наблюдаются значительные отклонения в величинах удельной поверхности (явление это носит название ультрапористости).

Чтобы представить, какова удельная поверхность естественных пород, подсчитаем общую поверхность песчинок (шаровых) радиусом r= 0,1 мм в 1 м 3 песка.

Поверхность одной песчинки будет равна image083, а объем image085

Если пористость фиктивного грунта, сложенного песчинками одинакового диаметра, равна m, то объем, занятый песчинками в единице объема породы, будет V = 1—m, а число песчинок в единице объема породы будет равно

image087

Очевидно, что суммарная поверхность всех песчинок в единице объема породы будет равна

image089,

image091, (1.49)

где d — диаметр песчинок в м; S — удельная поверхность в м 2 /м 3 ; т — пористость в долях единицы.

Для песчинок радиусом г = 0,1 мм, следовательно, удельная поверхность будет равна (если пористость т = 0,26)

image093

Очевидно, что удельная поверхность глинистых пород может достигать еще большей величины и если поверхность пористой среды нефтяного пласта после окончания эксплуатации залежи останется смоченной хотя бы тончайшей пленкой нефти, это приведет к тому, что большие количества ее не будут извлечены на поверхность (табл. 6).

Удельная поверхность кернов в м 2 /м 3 некоторых нефтяных месторождений Советского Союза (по Ф.И. Котяхову и Л.И. Рубинштейну)

№ образца Ташкала Ромашкино Туймазы

По результатам исследований Козени, Л. С. Лейбензона, К. Г. Оркина и других с удельной поверхностью связан ряд других свойств пород. Так, например, при использовании уравнения (1. 49) удельная поверхность породы по ее гранулометрическому составу может быть определена по формуле

image095(1.50)

где Р — масса породы в кг; Рi — масса данной фракции в кг; di средние диаметры фракций в м, определяемые по формуле

image097, (1.50 ’ ),

где d ’ i и д ’’ i — ближайшие стандартные размеры отверстий сит.

По экспериментальным данным К. Г. Оркина при определении дельной поверхности по механическому составу в формулу (1. 50) следует ввести поправочный коэффициент, учитывающий повышение удельной поверхности вследствие нешаровидности формы зерен, величина которого равна image099. Меньшие значения α относятся к окатанным зернам, большие — к угловатым.

Читайте также:  сгорела на солнце петуния что делать

Используя уравнения, связывающие параметры фиктивного грунта, аналогичные формуле (1. 49), можно также установить зависимость между удельной поверхностью и другими параметрами реальных пород. Для этого при выводе соответствующих формул реальный грунт с неоднородными частицами заменяют эквивалентным естественному фиктивным грунтом, который обладает одинаковым гидравлическим сопротивлением фильтрации жидкости, с такой же удельной поверхностью, как и естественный грунт. Диаметр частиц фиктивного грунта, обладающего этими свойствами, принято называть эффективным (dэф). Сопоставляя формулы (1. 49) и (1. 50), можно видеть, что

image101, (1.51)

image103, (1.52)

С другой стороны, удельную поверхность можно выразить через гидравлический радиус δ:

image105или image107, (1.53)

Гидравлический радиус, как известно, равен отношению площади порового канала к его периметру и для поры с круглым сечением, с радиусом R

image109

Тогда можно написать

image111, (1.54)

Подставляя значение R из формулы (1. 19), получи

image113, (1.55)

image115, (1.56)

Из формул (1. 56) и (1. 54) следует, что чем меньше радиус поровых каналов и проницаемость породы, тем больше ее удельная поверхность.

image052

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

image062

image054

image033

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

Удельная поверхность горных пород, ее роль при фильтрации нефти и газа

Ответ на вопрос: «Удельная поверхность горных пород, ее роль при фильтрации нефти и газа».

Удельная поверхность горной породы — это величина суммарной поверхности частиц, приходящаяся на единицу объема образца.

От величины удельной поверхности нефтесодержащих пород зависят их проницаемость, содержание остаточной (связанной) воды, адсорбционная способность и так далее. Если пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностно-молекулярные явления в малопроницаемой породе могут оказать существенное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в высокопроницаемых горных породах.

Удельная поверхность породы (Sуд) — суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в объеме образца — зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются (площадь пустот или твердой фазы в 1 м 3 горных пород (м 2 /м 3 ) или на 1 кг горных пород (м 2 /кг)).

Проницаемость, адсорбционная способность содержание остаточной воды зависит от удельной поверхности нефтенасыщенных пород. На характер фильтрации нефти влияют и молекулярные явления, происходящие на контактах жидкости и породы.

Объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обуславливаются действием молекул, распространенными внутри жидкой фазы. Поэтому в крупнозернистых горных породах с относительно небольшой Sуд молекулы, находящиеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, т.к. их число весьма мало в сравнении с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости.

Если Sуд большое, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления в мелкозернистых горных породах могут оказать более значительное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в крупнозернистой.

Модель Слихтера: частицы правильной шарообразной формы (фиктивный грунт), угол укладки (60-90).
144 5 2
1) Способ Оркина (способ определения удельной поверхности способом гранулометрического анализа (ситовый анализ):
144 5 3
М — масса навески горных пород;
Мi — навеска частиц в i-м сите;
di — средневзвешенный диаметр частиц которые осели на данном сите;
α — учитывает форму частиц (1,2-1,4).

2) Адсорбционный метод (через образец сцементированной горной породы пропускают исследуемые флюиды в состав которых входит специальная индикаторная жидкость, которая определяет свойства данного флюида).
К — коэффициент, по окрашенности или по преломлению.
144 5 4
ΔC = Cжо — Cжк

ΔC — потеря концентрации;
ΔC = f(am);
am — число молей вещества после прокачки;
w — площадь проекции атома данного вещества, приходящаяся на твёрдую поверхность;
Na — число Авогадро.

Формула Козени-Кормана:
144 5 5

3) Метод Дерягина. Прибор рассчитан на насыпную горную породу. Прокачка через образец обеспечивается с помощью разряженного воздуха.
144 5 6

Источник

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Праздники по дням и их значения
Adblock
detector