Лекции по дисциплине «физика горных пород» навоий 2017 Жиянов А. Б. Курс лекции по дисциплине «Физика горных пород»

Отношение V_н/ V_п , V_г/ V_п ,V_в/ V_п называются относительными коэффициентами соответственно нефтенасыщенности k_н,газонасыщенности k_г и водонасыщенности k_вн.

2. Перемещение жидкостей и газов в породах

Жидкости и газы способны перемещаться по поровым каналам и трещинам породы. Свойство породы пропускать сквозь себя флюиды называется её проницаемостью.

Проницаемость бывает физическая (абсолютная) и фазовая (эффективная).


Физическая проницаемость – это проницаемость в случае фильтрации через породу однородной жидкости или газа. Фазовая проницаемость – это способность пород, насыщенных неоднородной жидкостью, пропускать отдельные её фазы.
Численно величина проницаемости описывается коэффициентом проницаемости k_пр (м³).

В практике горного производства широкое распространение получил коэффициент фильтрации k_ф. Практически он представляет собой скорость фильтрации газа или жидкости через породы:

k_ф= Q/(tS)

где Q –количество жидкости (м³), t – время фильтрации, S – площадь поперечного сечения образца.

Коэффициент фильтрации k_ф не учитывает влияния напора воды.

В зависимости от значения коэффициента фильтрации породы подразделяют на: 1. водоупорные k_ф<0,1 м/сут

2. слабопроницаемые 0,1 м/сут ≤ k_ф≤10 м/сут
3. среднепроницаемые 10 м/сут ≤ k_ф ≤1000 м/сут
4. легкопроницаемые k_ф> 1000 м/сут

Водопроницаемость в основном зависит от размера пор, их общего объёма в породах и конфигурации; поры определяют оюъём фильтрирующейся жидкости, траектории струй и силы трения, препятствующие движению. В общем случае проницаемость возрастает с увеличеснием пористости пород, особенно открытой, однако бывают и отклонения от этой зависимости

Сверхкапиллярные поры пропускают жидкости под действием силы тяжести или давления по обычным законам гидродинамики.
В капиллярных порах движение жидкости происходит вследствие сил капиллярного притяжения. Под действием давления жидкость в капиллярах будет двигаться лишь тогда, когда оно превысит молекулярные силы притяжения.
Субкапиллярные поры жидкости практически не пропускают. Именно поэтому глины относятся к водоупорным, несмотря на их высокую пористость (50% и более). Почти вся вода в них находится в связанном состоянии и препятствует перемещению гравитационной воды. И наоборот, скальные породы могут иметь малую пористость, но обладать большой проницаемостью. У этих пород различают проницаемость межгранулярную и трещинную, из которых последняя значительно больше.
Слоистым породам присуща анизотропия водопроницаемости: проницаемость вдоль напластования больше, чем перпендикулярно к нему.
На водопроницаемость рыхлых пород влияет также их минеральный состав. Минералы с хорошо выраженной спайностью пропускают воду довольно слабо, так как в них при прочих равных условиях образуются поры меньших размеров, чем в минералах, не обладающих спайностью и хорошо откатанных. Вода лучше проходит через породы, сложенные минералами, обладающими хорошей смачиваемостью.
В случае циркуляции газов в породах пользуются понятием газопроницаемости пород: физическая сущность газопроницаемости подобна водопроницаемости.