- •Курс «Физика пласта»
- •Физические свойства горных пород – коллекторов нефти и газа.
- •Гранулометрический состав горных пород.
- •2.Пористость горных пород.
- •Методы измерения пористости пород.
- •Проницаемость горных пород.
- •Единицы измерения проницаемости k.
- •Движение смеси жидкости и газа.
- •Движение смеси нефти, воды и газа в пористой породе.
- •Зависимость проницаемости от пористости и размера пор.
- •Распределение пор по размерам. Кривые. Капиллярное давление – насыщенность пор смачивающей фазой.
- •Определение абсолютной проницаемости.
- •Удельная поверхность горных пород.
- •Методы определения удельной поверхности горных пород.
- •Коллекторские свойства трещиноватых пород.
- •Физико-механические свойства горных пород.
- •Напряженные состояния и деформация горных пород в массиве.
- •Виды деформаций.
- •Упругие свойства пород.
- •Напряженное состояние пород в области горных выработок.
- •Определение напряжений в горной породе в призабойной области скважин.
- •Деформационные и прочностные свойства горных пород.
- •Влияние давления на коллекторские свойства пород.
- •Упругие колебания в породах. Акустические свойства пород.
- •Vp/vs 1.514
- •Тепловые свойства горных пород.
Vp/vs 1.514
Это объясняется низкими сопротивлениями сдвигу, присущим малопрочным и пористым породам ( 0,5). Очень велико значение VP/VS для глинистых пород:
С ростом модуля Юнга Е увеличиваются скорости как продольных VP, так и поперечных VS волн. Возрастание коэффициента Пуассона приводит к увеличению скорости продольной волны VP и уменьшению скорости поперечной волны VS. В связи с этим наибольшие скорости распространения упругих волн наблюдается у плотных, малопористых пород, сложенных из темноцветных минералов с большими значениями модуля Юнга Е (например, в габбро, перидотитах, базальтах VP 600 – 7000 м/с).
Акустические свойства многофазных пород обусловлены акустическими параметрами фаз (твердая фаза, жидкость – вода или нефть, газ)
Амплитуда упругих колебаний при прохождении упругих волн через горные породы уменьшается из-за поглощения энергии воды (преобразования ее из-за трения в тепловую энергию) и рассеяния волн на неоднородностях. Для плоской волны (фронт – плоскость) изменение амплитуды волны А в соответствии с пройденным расстоянием Х определяется экспоненциальным законом:
где А – текущая амплитуда (при координатах Х); А0 – начальная амплитуда (при Х=0); - коэффициент поглощения упругих волн горной породою, м-1.
Коэффициент упругих колебаний зависит от физических (упругих, тепловых и др.) свойств пород и от частоты колебаний f.
Эксперименты показывают, что для большинства горных пород зависимость от частоты f – линейная, для глинистых пород коэффициент пропорционален Lg f.
Произведение плотности породы на скорость упругой волны в ней V называется удельным волновым сопротивлением породы Z (или, иначе, акустической жесткостью или удельным акустическим импедансом):
Акустическая жесткость пород Z определяет их способность отражать и преломлять упругие волны на границах раздела пород.
Коэффициентом отражения волны KОТ называется отношение энергии отраженной волны Е0 к энергии падающей волны ЕП:
С увеличением разности в акустических жесткостях Z1 и Z2 двух сред возрастает и коэффициент отражения КОТ на границе раздела этих сред:
Основные акустические параметры некоторых горных пород и флюидов приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Акустические параметры пород и флюидов.
Порода, флюид |
Плотность , кг/м3 |
VP,v/c |
VS, м/с |
Коэффициент поглощения , м-1 |
Удельное волновое сопротивление Z*10-5, кг/(м2*с) | |
Продольная волна Р |
Поперечная волна S | |||||
Гранит |
2710 |
5100 |
2690 |
0,130 |
0,22 |
- |
Песчаник |
2500 |
3500 |
1865 |
0,264 |
1,09 |
- |
Алевролит |
2600 |
1610 |
- |
- |
- |
42,0 |
Известняк |
2300-3000 |
3200-5500 |
- |
- |
- |
73165 |
Лед |
918 |
3200-3300 |
- |
- |
- |
- |
Вода |
1000 |
1485 |
Нет |
- |
Нет |
- |
Воздух |
1,29 |
331 |
Нет |
- |
Нет |
- |
Нефть |
800-950 |
1300-1400 |
Нет |
Нефть/вода 2-5,8 (f20-90кГц) |
Нет |
- |
Метан |
0,7* |
500 |
Нет |
- |
- |
- |
* при р = 105 Па, t = 0 0C/
Экспериментально установлено, что с увеличением пористости пород уменьшается скорость упругих волн (рис.1) в них и увеличивается коэффициент поглощения (рис.2)