Классификация проницаемых пород
По характеру проницаемости (классификация Теодоровича Г. И.) различают коллектора:
- равномерно проницаемые;
- неравномерно проницаемые;
- трещиноватые.
По величине проницаемости (мкм2) для нефти выделяют 5 классов коллекторов:
1. очень хорошо проницаемые (>1);
2. хорошо проницаемые (0,1 – 1);
3. средне проницаемые (0,01 – 0,1);
4. слабопроницаемые (0,001 – 0,01);
5. плохопроницаемые (<0,001).
Для классификации коллекторов газовых месторождений используют 1–4 классы коллекторов.
Теоретически, для хорошо отсортированного материала (песок мономиктовый) проницаемость не зависит от пористости.
Для реальных коллекторов в общем случае более пористые породы являются более проницаемыми.
Зависимость проницаемости от размера пор для фильтрации через капиллярные поры идеально пористой среды оценивается из соотношения уравнений Пуазейля и Дарси. В этом случае пористая среда представляется в виде системы прямых трубок одинакового сечения длиной L, равной длине пористой среды.
|
|
Уравнение Пуазейля описывает объёмную скорость течения жидкости через такую пористую среду:
, (1.22)
где r – радиус порового канала;
L – длина порового канала;
n – число пор, приходящихся на единицу площади фильтрации;
F – площадь фильтрации;
m – вязкость жидкости;
DР – перепад давлений.
Коэффициент пористости среды, через которую проходит фильтрация:
. (1.23)
Следовательно, уравнение (1.22) можно переписать следующим образом:
. (1.24)
Из уравнения Дарси следует, что:
. (1.25)
Приравняв правые части уравнений (1.24) и (1.25) получим взаимосвязь пористости и проницаемости:
. (1.26)
Из чего следует, что размер порового канала будет равен:
. (1.27)
Если выразить проницаемость в мкм2, то радиус поровых каналов (в мкм) будет равен:
. (1.28)
Оценка проницаемости для фильтрации через трещиноватые поры оценивается из соотношения уравнений Букингема и Дарси.
Потери давления при течении жидкости через щель очень малой высоты оцениваются уравнением Букингема:
, (1.29)
где h – высота трещины;
v – линейная скорость фильтрации.
Подставив это выражение в уравнение Дарси, получим:
. (1.30)
Соотношения (1.25) и (1.26) справедливы только для идеальной пористой среды (например, кварцевый песок).
Для реальных условий используется эмпирическое уравнение Котяхова:
, (1.31)
где R – радиус пор;
j – структурный коэффициент, описывающий извилистость порового пространства.
Значение j можно оценить путём измерения электросопротивления пород. Для керамических пористых сред при изменении пористости от 0,39 до 0,28, по экспериментальным данным, j изменяется от 1,7 до 2,6. Структурный коэффициент для зернистых пород можно приблизительно оценить по эмпирической формуле:
|
|
. (1.32)