Способ определения структуры порового пространства горных пород

Способ определения структуры порового пространства горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительиое к авт, саид-ву (22) Заявлено 24,09.78 (21) 2594á33/18-25 с присоединением заявки Йо

{23) Приоритет—

Опубликовано 15.11.79. Бюллетеиь тео 42

Дата опубликования описания 181170

Свюз Советских

Соцналнстнчвскнх

Республик

Г=

Г (51) м. кл.

6 01 N 15/08

Гостдарстаенный комитет

С С С Р по делам изобретений н открытий (53) УДК 5 39 . 2 1 7. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Ф. Малинин и А.Ф. Косолапов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно(71) Заявитель. технологический институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОРОВОГО

ПРОСТРАНСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области изучения микроструктуры пористых тел и предназначено для использования, например, при определении структуры порового пространства горных пород.

Известен способ определения структуры порового пространства горных пород, которьи сводится к изучению оптических изображений плоско-. параллельных шлифов под микроскопом (1).

Основными недостатками этого способа являются его большая трудоемкость, недостаточная контрастность плоского изображения пор и невозможность точного объемного определения форм порового пространства, межпоровых каналов, трещин и их извилистости, обуславлив ающих глав н ые коллек— торные свойства горных пород — эффек-20 тивную пористость и проницаемость °

Приближенность объемного определения структуры порового пространства rioрод этим способом обусловлена тем,. что шлифы изготавливаются из отдельных выпилениых плиток, толщина которых вместе с толщиной пилы превьпаает линейные размеры пор даже в крупнозернистых породах, т.е. шаг изучения системы плоско-параллельных шлифов йревышает линейные размеры интересующих нас объектов.

Известен также способ объемного изучения структуры порового пространства путем заполнения пор метилметакрилатом с последующим растворением скелета породы в кислоте (2) .

Однако известный способ предназ— начен только для хорошо растворимых карбонатньж пород и непригоден, например, для терригенных и магматических пород.

Наиболее; близок предлагаемому по технической сущности способ фотографирования поверхности пород в поле токов высокой частоты, предназначенный для изучения кристаллической структуры руд и горных пород, состоящих и з смеси мин е ра лов с раз личной ,электропроводностью, а также для изучения структуры порового пространст,,ва пород с полностью электропроводньм скелетом (3) .

Однако указанный способ неприменим для подавлякщего большинства пород, состоящих из практически не.злектропроводных минеральных компонентов (зерен, кристаллов, обломков

|и т.п. ), так как неэлектропроводное сухое (воздушное) поровое пространст697884 во практически не выделяется на фотоснимках в поле токов высокой частоты. Частичное увлажнение порового пространства не обеспечивает получе ние его контрастного изображения, а полное водонасыщение пород приводит к,размазыванию изображения иэ-за сма чивания фотографируемой поверхности гидрофильных пород или к уменьшению видимых размеров пор на поверхности гидрофобнык пород. Обладая высокой оперативностью (отпадает необходимость изготовления шлифов), этот способ не во всех случаях обеспечивает получение достаточно контрастного и точного изображения пор по сравнению с иэображениями их в шлифах. К тому же для пород со средней электропров однос тью к он трас тиос ть фото си имков в поле токоь высокой частоты будет

15 сильно зависеть от соотношения

25 ропроводности их скелета и поровой жидкости. При этом данный способ не может быть использован. для объемного определен ия с трук туры порового пространства а горн ьх пород.

Цель изобретения — пов ышение точности определения структуры порового пространства горных пород. укаэанная цель достигается тем, что поровое пространство предварительно высушенной породы заполняют расплавленным веществом с высокой электронной проводимостью по сравнению с электропроводностью минерального скелета пород, например сплавом

Вуда, после затвердевания которого

35 поочередно удаляют слой породы толщиной, не превышающей размеры поровых пустот, осуществляют послойное фотографирование слоя поверхностей породы, измерения по совокупности полученньж фотоснимков, представляют диск ретно-объемную модель образца, по которой измеряют пространственные

40 координаты поровых пустот и вычисляют

Предварительно высушенный при температуре 105 С образец породы иасы- у размеры элементов объемного строения порового и ространства породы.

Для осуществления предлагаемого способа необходимо упомянутое устройство для фотографирования в поле токов в ысокой частоты, термовакуумная камера и шлифовальный станок.

При автоматизированном анализе с помощью ЭВМ необходимы также автоматические сканирующие системы типа Морфоквант для оперативного измерения пространственных координат по- 55 ровых пустот и программы для вычисления геометрических характеристик структуры порового пространства пород (формы, объема, площади поверхности, извилистости и т.п.) .

Способ определения структуры порового пространства горных пород осу. ществляют следующим образом. шают в термовакуумной камере расплавленньм при температуре около 70 С сплавом Вуда, а затем охлаждают, одну иэ поверхностей образца шлифуют на шлифовальном станке и фотографируют в поле токов высокой частоты. Путем шлифования удаляют первый слой на глубину, не превышающую размеров поровых пустот, и фотографируют новую обнаженную поверхность образца. Последующее послойное фотографирование производят с заданным шагом удаления предыцущих сфотографированньк слоев.

Полученная так им образом систематизированная совокупность (пакет) высококон трас тных плоскопараллельных изображен ий предс тавляе т с определенной степенью приближения дискретнообъемную модель части образца, охваченной фотографированием, если фотоснимки расположить в. пространстве (пакете) строго по порядку и íà расстояниях друг от друга, соответствующих взаимному расположению поверхностей сфотографированных слоев обра эца.

Определение структуры порового пространства, характеризующейся целью рядом параметров (формой и объемом пор, каверн, трещин, каналов, а также их протяженностью, извилистостью, -площадью внутренней поверхности), сводится к измерен ию геометрических ра зме ров — диаме тров, длин ы, ширины и периметров поровых пустот, протяженности и извилистости трещин и межпоровых каналов, их.пространственного расположения в объеме образца породы и т.д. и последующему вычислению объемов, внутренней поверхности йбрового пространства, эффективного сечения межпоровых каналов, трещин и других характеристик, необходимых для подсчета эффективных (рабочих) значений всех коллекторных и технологических свойств изучаемого пласта (отк рытой по рис тос ти, фа зов ой прон ицаемости, коэффициента отдачи дебита и других гидродинамических характеристик) .

При использовании автоматизированных систем обработки и анализа фотоснимков в память ЭВМ вводятся дискретно в цифровой форме координаты элементов изображения с помощью сканирующих координатных устройств: . две координаты — с плоскости фотоснимка, а третья — расстояние между фотоснимками слоев . Затем с помощью соответствующей программы осуществляется вычисление необходимых параметров струк туры порового пространства изучаемой породы. Оптимальный шаг фотографирования (число фотоснимков) и шаг сканирования (дискретность) при последующем анализе определяют в зависимости от крупности изучаемой структуры пород и необходимой деталь697884

Формула изобретения

Составитель Е. Маллер

Редак тор A. Кравченко Техред, М.Петко Корректор М. Шароши,Заказ 6556/13 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности и точности измерений размеров элементов строения порового пространс тв а э тих пород. Нап риме р, при ав— томатизированном анализе детальность измерений может достигать десятых долей микрометра. При этом в зависимости от способа анализа фотоснимки выполняют на необходимом. фотоматериале (пленк е, пла с тинк е, б умаге ) в требуемом масштабе.

Основньм преимуществом предлагаемого способа является возможность более точного определения геометрических и других характеристик объемного строения порового пространства кавернознотрещиноватых горньк пород.

1. Способ определения структуры порового пространства горных пород, основайный на фотографировании поверхности пород в поле токов высокой частоты,. отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений поровое пространство предварительно высушенной породы заполняют расплавленным веществом с алек тронной проводимостью, после затвердевания которого поочередно удачяют слой породы толщиной, не превы" шающей размеры поровых пустот, осуществляют послойное фотографирование поверхностей породы, а по совокупности полученных фотоснимков представляют дискретно-объемную модель образца, по которой измеряют пространственные координаты поровьк пустот и вычисляют размеры элементов объемного строения порового пространства породы.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве вещества с электронной проводимостью используется сплав Вуда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смехов Е.М. и др. Трещиноватые породы и их коллекторные свойства.

Труды ВНИГРИ, М., Гостоптехиздат, вып. 1 21, 1958.

2 ° Орлов Л. И. и др. Лабораторный метод изучения структуры порового пространства карбонатных пород. Сб. . Разведочная и промысловая геофизика . М., Гостоптехиздат, вып. 44, 25 1962.

3. Михалев ский В. И. и Фран тов Г.С.

Устройство для фотографирования в поле токов высокой частоты. Журнал научной и прикладной фотографии и

ЭО кинематографии, 1970, В 3, с. 15.