Удельная поверхность горных пород и методы ее определения.

Краткие сведения о районе работ.
Краткое геологическое строение месторождения.
Определение физических и фильтрационно – емкостных свойств коллекторов (одного из продуктивных пластов – объектов разработки).
Практическое применение определённых параметров при решении задач разработки и нефтепромысловой геологии:
Выводы и рекомендации.
ТюмГНГУ 30.05.2016г оценка отлично.
...

Месторождение базальтов "Хямгора" расположено в Плесецком районе Архангельской области на левобережье реки Онега. «Хямгора» входит в группу базальтовых месторождений так называемого Ветренного Пояса кристаллических пород Балтийского щита. В 1975-76 г.г. были произведены поисково-разведочные работы на "Хямгоре". Высокие качественные показатели физико-механических свойств пород позволили признать их пригодность для получения минерало-ватных изделий и каменного литья.
В данной курсовой работе изучили структуру, строение и размеры пор, зависимость между проницаемостью и пористостью горных пород. Определили, от каких факторов зависит проницаемость, изучили содержания в пористой среде пор различного размера. В расчетной части рассмотрели зависимость проницаемости от размера пор для фильтрации через капиллярные поры идеально пористой среды. Рассмотрели модель исследование по гранулометрическому составу и выделили при этом другие возможные методы исследования

Удельная поверхность пород - удельная минеральная поверхность пород в монолите (пласте, слое) или в дисперсном состоянии.
Для дисперсного сыпучего материала - суммарная площадь поверхности частиц, отнесённая к единице объёма или массы всего дисперсного твёрдого материала. В практике исследований ґранулометричного состава мелкодисперсного минерального сырья различают полную и внешнюю удельную поверхность.
Кроме того, выделяют активную удельную поверхность минеральных частиц - параметр, характеризующий относительную способность поверхности адсорбировать из жидкой фазы растворенные в ней флотационные реагенты. Этот параметр определяют при исследованиях обогатимости с целью выбора оптимального реагентного режима флотации.
Удельную поверхность пород определяют по гранулометрическому составу, по пористости и проницаемости. Кроме того, используют другие способы определения удельной поверхности пород: фильтрационный, основанный на измерении сопротивления движению через пористое тело разреженного воздуха адсорбционный, а также метод меченых атомов.
Внешняя удельная поверхность - суммарная поверхность образована равными участками, выступлениями и трещинами, глубина которых меньше их ширины.
Удельная поверхность порошкообразных материалов характеризуется дисперсным состоянием и необходима для оценки крупности и формы частиц, шероховатости поверхности, расчёта плотности адсорбционного покрытия при исследовании взаимодействия минералов с реагентов. Удельная поверхность минералов изменяется в широких пределах и используется как важный показатель при оценке степени измельчения и эффективности сепарации различными методами.
Полная удельная поверхность - суммарная поверхность образована внешней и внутренней, которая включает глубокие трещины, сквозные и тупиковые поры и другие дефекты минеральных структур.
Удельная поверхность порошкообразных материалов характеризуется дисперсным состоянием и необходима для оценки крупности и формы частиц, шероховатости поверхности, расчёта адсорбционного покрытия при исследовании взаимодействия минералов с реагентами. Удельная поверхность минералов изменяется в широких пределах и используется как важный показатель при оценке степени измельчения и эффективности сепарации различными методами.
Таким образом объектом работы является удельная поверхность пород, а предметом – методы её изучения.
Целью данной работы является изучение возможности применения методов удельной поверхность пород при конкретных случаях.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

Комплексное изучение горной породы, данного месторождения, позволяет вести его разработку с максимальной эффективностью. При положительных решениях технологических проблем месторождение может стать минерально-сырьевой базой цементного производства. Запасы вулканических пород утверждены ГКС СССР (протокол №10877 от 13.12.1989 г..) за категориями: А + В + С 1 112733 тыс. тонн, С2 - 277532 тыс.тонн, карбонатных пород за категорией В + С 1 - 1948 тыс.тонн, - 45825 тыс.тонн. Есть возможность наращивание запасов. С 2 Расчётный водоприток в карьер на конец отработки промышленных запасов (категорий А + В + С 1) составляет - 17,8 тыс. м3 / сут. 2. Краткое геологическое строение месторожденияВ таблице приведены основные технико-экономические показатели работы месторождения базальтов "Хямгора" и дробильно-сортировочного завода, в ценах 2016 г. (по данным ТЭО постоянных кондиций). Таблица 1. Основные технико-экономические показатели работы месторождения базальтов "Хямгора"№ п / п Название показателя Единица измерения Величина показателя 1 2 3 4 1 Разведанные запасы категорий А + В + С 1 тыс. т 112733 2 Предварительно оцененные запасы категории С 2 тыс. т 277532 3 потери: - общекарьерные% 2 - эксплуатационные % 8 4 годовая производительность предприятия: - по горной массе тыс. м 3 453,4 - по полезному ископаемому тыс. т 970,0 - по выпуску товарной продукции: а) сырье для минеральноватних изделий, в общем тыс. т 600,0 в т.ч. фракций 70-120 мм тыс. т 130,0 40-70 мм тыс. т 130,0 5-20 мм тыс. т 250,0 0-5 мм тыс. т 90,0 б) сырье для производства штапельных супертонких волокон тыс. т 115,0 в) щебень для строительных работ, в общем тыс. т 173,0 в т.ч. фракций 5-20 мм тыс. т 67,0 20-40 мм тыс. т 106,0 г) удобрения известняковые местные тыс. т 71,0 д) материалы из отсева подроблення, фракция 0-5 мм тыс. т 77,0 5 геологический коэффициент вскрыши м 3 / т 0,09 6 срок обеспечения запасами лет 112 7 себестоимость продукции тыс. руб 323505,0 Себестоимость единицы: - минеральное сырье руб. / т 240,05 - щебень руб. / м 3 180,39 - отсев дробления руб. / м 3 59,96 - удобрения известняковые руб. / т 13,05 8 Оптовая цена единицы товарной продукции: - сырье для минеральноватним изделий, фракция 0-120 мм руб. / т 300,05 - сырье для производства штапельных супертонких волокон руб. / т 900,21 - щебень с природного камня для строительных работ: фракция 5-20 мм руб. / м 3 300,67 фракция 20-40 мм руб. / м 3 240,27 отсев дробления руб. / т 32,60 удобрения известняковые местные руб. / т 130,95 9 Стоимость товарной продукции в год, всего в т.ч .: тыс. руб. 105609,0 - сырье для минераловатних изделий тыс. руб. 303030,0 - сырье для производства штапельных супертонких волокон тыс. руб. 141749,1 - отсев дробления тыс. руб. 1800,9 - щебень с природного камня для строительных работ тыс. руб. 84590,0 - удобрения известняковые местные тыс. руб. 6209,0 10 Стоимость товарной продукции за весь срок эксплуатации млн. руб 8029,8 13 прибыль: - летний тыс. руб 121115,0 - за весь срок эксплуатации млн. руб 12306,9 14 капитальные вложения в промышленное строительство тыс. руб 3217037,0 15 капитальные вложения в жилищно-общественное строительство тыс. руб 93271,0 16 общие капитальные вложения тыс. руб 1020308,0 17 Производственные фонды, в общем в т.ч .: тыс. руб 3518049,0 - основные фонды тыс. руб 1017347,0 - оборотные ресурсы тыс. руб 239002,0 18 Удельные капиталовложения: - на 1 м 3 летнего добычи полезного ископаемого руб. / м 3 3025,72 - на 1 тонну летнего добычи полезного ископаемые руб. / т 1026,56 - на 1 руб. товарной продукции руб. 180,03 19 срок окупаемости капиталовложений года 8,1 20 уровень рентабельности относительно производственных фондов % 11,7 21 эффективность капиталовложений % 12,4 По состоянию на 2016 год стоимость 65 руб. приравнивается к 1 доллару США. месторождение предполагается разрабатывать открытым способом.3. Определение физических и фильтрационно – емкостных свойств коллекторов (одного из продуктивных пластов – объектов разработки)Определение фильтрационно-емкостных свойств коллекторов по геофизическим данным обычно проводят по эталонным кривым зависимостей показаний геофизических методов от рассматриваемого параметра, которые составляют для каждого района и каждого типа горных пород отдельно. Построение таких кривых возможно двумя способами: 1) по данным лабораторных исследований физических и коллекторских свойств пород; 2) по результатам статистических сопоставлений показаний геофизических методов против пластов с известными параметрами, с численными значениями последних.По ПС показания метода выражаются в величине амплитуды отклонения кривой ПС от условной нулевой линии (обычно от линии чистых базальтов) или в относительных единицах αПС, таким образом:где QUOTE По ГК для базальтовых, в которых отсутствуют значительные примеси глауконитовых, монацитовых, карнотитовых и других высокорадиоактивных песков, песчаников и конгломератов, зависимость при условии выражения ее в относительных единицах будет следующей:где QUOTE - двойной разностный параметр ГК, который вычисляется по формуле:где QUOTE - показания гамма-метода, снимаемые с кривой ГК против исследуемого пласта; мкР/ч; QUOTE - показания метода, зарегистрированные против опорного пласта чистых базальтов, мкР/ч; QUOTE - показания метода, зарегистрированные против чистых песчаников или известняков, мкР/ч.Определение коэффициента пористости осуществляется методами: ПС, сопротивлений (БКЗ, ИК, БК, МБК, ВИКИЗ), НКТ, ГГК-ЛП и АК.По ПС пористость определяется из петрофизического уравнения для коллекторов месторождения базальтов "Хямгора" (см. табл. 2):По методам сопротивлений пористость находится из зависимости между коэффициентом пористости и параметром пористости РП (уравнение Арчи-Дахнова). Параметр пористости есть коэффициент пропорциональности между сопротивлением водонасыщенной породы ρВП и сопротивлением ρВ воды, ее насыщающей:Параметр пористости зависит от пористости, характера порового пространства, извилистости пор, степени цементации и др. факторов. Экспериментально выведенная формула имеет общий вид:где QUOTE – постоянная, называемая структурным коэффициентом, которая зависит от состава породы и изменяется от 0,4 до 1,4;m – так называемый „показатель цементации", который зависит от степени сцементированности и имеет величину от 1,3 для несцементированных до 2,3 для сильно сцементированных пород.Для коллекторов месторождения базальтов "Хямгора": QUOTE .В таблице 3 приведены обобщенные алгоритмы для определения пористости методами НКТ и АК:по НКТгде QUOTE - общая пористость, доли ед., определяется по следующей формуле: QUOTE - водородосодержание связанной воды ( QUOTE ).по АКПо методу ГГК-ЛП пористость определяется по следующей формуле:где QUOTE – плотность твердой фазы ( QUOTE ), QUOTE – плотность жидкой фазы ( QUOTE ).Коэффициент проницаемости коллекторов может быть определен с помощью методов сопротивлений и метода ПС.В методе сопротивлений определение коэффициента проницаемости производят по известной величине параметра нефтенасыщенности Рн и коэффициента пористости . Эти определения основываются на наличии корреляционной зависимости между содержанием в пласте связанной воды и величиной коэффициента проницаемости. Определения могут быть произведены только в пластах, находящихся выше зоны водонефтяного контакта, где влиянием подошвенной воды можно пренебречь. Имеется несколько номограмм для определения проницаемости нефтеносных песчаников по методу сопротивлений, причем их отличие в основном обусловлено разным характером распределения связанной воды.Весьма приближенное определение коэффициента проницаемости водоносных песчаников может быть произведено по величине извилистости поровых каналов Т.Под извилистостью понимают отношение средней статистической длины поровых каналов между двумя параллельными плоскостями к кратчайшему расстоянию между этими плоскостями : .Извилистость может быть определена по известным величинам параметра пористости Рп и коэффициента пористости , найденным независимыми способами:.В некоторых типах песчаников, имеющих относительно постоянное значение коэффициента пористости, наблюдается коррелятивная зависимость между величиной извилистости Т и коэффициентом проницаемости , которую можно использовать для оценки последнего.По методу ПС для определения проницаемости используется уравнение коллекторов месторождения базальтов "Хямгора" (см. табл. 2):Таблица 2. Результаты расчетов фильтрационно-емкостных свойств коллекторов по скв. 111ПластИнтервал коллектора, мh, мКгл, %Кп, %Кпр, мДКнг, %ХарактернасыщенияотдоI2637,62638,40,826,913,5277,0ГКII2641,42642,20,824,614,3249,3базальтIII2675,82676,81,016,516,8752,5базальтIV2698,22699,21,022,315,0334,1базальт+Вода 4. Практическое применение определённых параметров при решении задач разработки и нефтепромысловой геологииЗначение удельной поверхности (Sуд) является расчетной величиной и рассчитывается как суммарная поверхность всех сферических частиц в 1г пробы при известной истиной плотности порошка. Удельная поверхность частиц менее 0,16 мм отсевов дробления блино-базальта составляет 1959 см2/г и базальта - 1624 см2/г.