ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРИСТОСТИПористость – свойство горной породы иметь в единице объема пространства, не занятые скелетом. Количественно это свойство оценивается коэффициентом пористости, представляющим отношение объема пор Vпор к полному объему породы и выраженное либо в процентах от объема породы, либо в долях единицы (последнее очень часто используется в аналитических выражениях). Различают общую, открытую, закрытую, эффективные статическую и динамическую пористости горных пород, которые оцениваются соответствующими коэффициентами k п, k п.о,k п.з, k п.ст , k п.д и связаны между собою следующими соотношениями:
k п= k п о+ k п з ; k п.ст = k п о (1 – k в св ); k пд = kп о (1 – k в о);
где k в св и k в о - коэффициенты связанной и остаточной воды.
В зависимости от размера выделяют мегапоры, и поры сверхкапиллярные, капилляр-ные и субкапиллярные. Мегапоры - полости, средний радиус которых > 10 мм; иногда это карстовые полости, достигающие многих метров; размер сверхкапиллярных пор от 0,1 до 10 мм, капиллярных пор – от 1·10-3 до 0,1 мм и субкапиллярных пор < 1·10-3 мм. Основная часть субкапиллярных пор не пропускает жидкостей при градиентах давлений, наблюю-даемых в природе. Такие поры отмечаются в глинах и в других тонкодисперсных средах. Песчаники обладают в основном равномерно распределенной по объему межзер-новой пористостью. Встречается также трещинная пористость. Карбонатные породы чаще имеют поры, неравномерно распределенные по объёму; наряду с межзерновой пористостью может иметь широкое распространение кавернозная и трещинная пористость. Изучение в лабораторных условиях пород с кавернозной и тре-щинной пористостью сложно. Образец (керн) при извлечении на поверхность может быть разрушен именно по трещинам, представляющим значительный интерес. Наличие в образцах каверн может искажать количественные оценки объемов пор и породы. Для измерения коэффициента пористости необходимо определить соответствующие объемы пор и образца горной породы. Существуют различные способы определения этих объемов. Наиболее широко используется весовой способ гидростатического взвешивания, который дает хорошие результаты в породах, не имеющих больших, видимых с поверхности образца, каверн, а также без крупных (не удерживающих внутри себя жидкость) трещин.
ОБЩАЯ ПОРИСТОСТЬ
Коэффициент общей пористости kп, представляющий отношение объема всех пор Vпор к полному объему сухого изучаемого образца Vс определяют исходя из следующего соотношения:
kп= Vпор / Vс = (Vс - VT ) / Vс = 1- VT / Vс = 1 - mT σс / mс σТ , () где VT, Vс , σТ, σс mT, mс - соответственно объёмы, плотности и массы массы твердой фазы и сухой породы. В сухом состоянии mT ≈ mс и, следовательно,
kп ≈ 1 - σс / σТ, ()
т. е. коэффициент общей пористости может быть рассчитан по данным определения плотностей сухой породы и твердой фазы.
ОТКРЫТАЯ ПОРИСТОСТЬ При определении коэффициента открытой пористости kп. о. используют весовые, объемно-весовые, объемные, а также газоволюметрические способы. В практике наиболее часто определение kп. о. осуществляется весовым способом. Определение коэффициента открытой пористости kп. о. весовым способом Открытая пористость образца отражает совокупность пор, сообщающихся между собой и атмосферой. Коэффициент открытой пористости k п.о. рассчитывается как отношение объема открытых пор V пор о. к объему сухой породы Ve: kп. о. = V пор о. / Ve Объем открытых пор определяют по изменению массы образца при его полном насыщении известной (рабочей) жидкостью V пор о. = (m п.ж - mс ) / σж , (5), где mс и m п.ж - соответственно массы сухого образца и образца, полностью насыщенного рабочей жидкостью плотностью σж. В качестве рабочей жидкости чаще всего берут керосин, как жидкость, хорошо проникающую в поры породы. Однако использование керосина для определения k п.о. имеет ряд недостатков: необходимость последующей отмывки образцов от керосина, если предполагается проведение других измерений на данном образце; керосин не вызывает набухания глинистых минералов, тогда как в естественных условиях возможны изменения объема глинистых частиц. В связи с этим целесообразно использовать модель пластовой воды и определять вместо коэффициента открытой пористости k п. о. величину объёмной влажности WП.
Объем образца Vc определяют по потере массы образца при погружении его в жидкость Ve = (m п.ж - m’п.ж + m пр) / σ;ж,. (6) где m п.ж - масса насыщенного рабочей жидкостью образца в воздухе; m’п.ж и m пр-соответственно массы образца, насыщенного рабочей жидкостью, и проволочки, полученные при взвешивании их в рабочей жидкости плотностью σ;ж Коэффициент открытой пористости kп.о рассчитывают с учетом формул (5), (6)
|