Теоретические основы. Плотность (d) - физическое свойство тел, количественно оцениваемое отношением их массы к объему тела

Плотность (d) - физическое свойство тел, количественно оцениваемое отношением их массы к объему тела. (В некоторых областях техники используется так называемая относительная плотность. Для жидких тел относительная плотность определяется по отношению к плотности дистиллированной воды; для газов—к плотности сухого воздуха.)

Различают объемную и минеральную плотности породы. Объемная плотность её зависит от содержания и плотности поровых флюидов, поэтому различают объемную плотность сухой породы и объемную плотность полностью водонасыщенной породы.

Объемная плотность сухой породы характеризует отношение массы сухой породы экстрагированной от содержания углеводородов и солей, находившихся в поровых водах, к объему этой породы.

Объемная плотность водонасыщенной породы характеризует отношение массы экстрагированной от углеводородов и солей породы, насыщенной водой (раствором) породы, к объему этой породы.

Минеральная плотность (плотность твердой фазы) породы характеризует отношение массы сухой породы, экстрагированной от углеводородов и солей, находившихся в поровых флюидах, к объему её твердой фазы.

Масса сухой породы включает массу твердой фазы неорганического и органического происхождения и содержащейся в них воды (кристаллическую, конституционную и гигроскопическую), остающейся после сушки при стандартных условиях (105 °С).

Пористость характеризует объем пустотного пространства породы, т.е. той части породы, которая заполнена жидкостью, газом, экстрагируемым органическим веществом, а также той частью адсорбированной влаги, удаление которой не приводит к необратимым изменениям свойств твердой минеральной компоненты пород. Коэффициент пористости характеризуется отношением указанного объёма (Vп), к объему породы (V) и выражается либо в долях, либо в процентах: Кп = Vп/V.

По сообщаемости пор различают открытую (Кп) и закрытую пористость (Кпз) пород, в сумме они представляют общую пористость (Кпо=Кп+Кпз).

Объемная плотность породы (d_п) зависит от плотности составляющих её компонент (d_i) и их объемной доли (n_i= V_i/V):

d_п = Sd_i *n_i (3.1)

В частности, она зависит от плотности и долевого содержания твердой d_тф, жидкой d_ж и газовой d_г фаз в единице объема породы (V_п). Плотность жидкости (воды и нефти) определяется с помощью ареометров. Плотность газа определяют методом взвешивания в емкости известного объема.

В лаборатории обычно определяют объемную плотность абсолютно сухой породы d_п. Обусловлено это трудностью сохранения характерных для естественного залегания пород объемной влажности (W), минерализации и нефтегазонасыщенности пород (K_н и K_г). По установленному значению объемной плотности (d_п), известным значениям коэффициентов объемной влажности (W), пористости (Кп) и нефтегазонасыщенности (K_н и K_г), значениям плотности насыщающих её воды, нефти и газа (d_в, d_н и d_г) можно рассчитать плотность пород для случаев полного водонасыщения (d_п,в) или для состояния предполагаемого нефтегазонасыщения (d_п,нг):

; (3.2)

; (3.3)

Между плотностью твердой фазы и объемной плотностью сухой породы, не имеющей закрытых пор, существует следующая зависимость:

; (3.4)

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение плотности вещества.

2. Какие виды плотности горных пород Вы знаете?

3. Какова плотность основных породообразующих минералов песчано-глинистых пород: кварца, полевых шпатов, слюды, известняка, доломита, сидерита?

4. Какова плотность глинистых минералов6 каолинита, хлорита, гидрослюды, хлорита?

5. Какова средняя плотность твердой фазы песчано-глинистых пород?

6. Каковы пределы изменения плотностей поровых флюидов.

7. Как определяется плотность флюидов?

8. Как с помощью пикнометра определить плотность жидкости?

9. Раскройте сущность формул (3.1), (3.5) и (3.7).