Способ определения открытой пористости глинистых рассолосодержащих пород

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ OTKPbVТОЙ ПОРИСТОСТИ ГЛИНИСТЫХ РАССОЛОСОДЕРЖЩИХ ПОРОД, заключающийся в высушивании исходного образца, насыщении его инертной жидкостью, взвешивании насыденного образца в инертной жидкости и на воздухе и расчете величины открытой пористости , о т л. и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности определения, исходный образец перед высушиванием охлаждают до температуры ни-же точки замерзания содержащихся в нем внутрипоровых i рассолов со скоростью, превышающей скорость образования льда в кристаллической форме, и при этой о € температуре проводят его высуши (Л вание в вакууме.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1067410, A

З(5В С 01 Н 15 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. „, 1

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 34481 08/18-25 (22) 07.06.82 (46) 15. 01. 84. Бюл. Р 2, (72) М.Д.Толкачев, Н.В.Данилова, А.Г.Лопушняк и С.С.Козлов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии (53) 539.217.1(088.8) (56) 1 ° Гороян В.И. Выбор рациональной схемы газоволнометрического объемометра для измерения пористости. Труды ВНИИГНИ, вып. 90, 1970, с. 32-26.

2. Ломтадзе В.Д. Методы лабораторных исследований физикомеханических свойств горных пород. Л., Недра, 1972, с. 115-117 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТКР "

ТОЙ ПОРИСТОСТИ ГЛИНИСТЫХ РАССОЛОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД, заключающийся в высушивании исходного образца, насыщении его инертной жидкостью, взвешивании насыщенного образца в инертной жидкости и .на воздухе и расчете величины открытой пористости, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, исходный образец перед высушиванием охлаждают до температуры ниже точки замерзания содержащихся в нем внутрипоровых рассолов со скоростью, превышающей скорость образования льда в кристаллической форме, и при этой температуре проводят его высушивание в вакууме.

Изобретение относится к определению физических параметров тверДых тел и может быть использовано при изучении фильтрационных, коллекторских и водоупорных свойств рассолосодержацих пород.

Открывшая пористость является основным параметром, определяюцим фильтрационные, коллекторские и вОдО « "г>Орные сВОйства горных пород

Особеннс важно достоверное знание величины откры-.îé пористости надсоленых отложений и внутрисоленых прослоек глинистого состава на месторо>кцениях калийных =олей, так ха« 0!r.-l определяет нодоэац«итные свойства этих пород и потенциально

Bоз. ожные водспритоки в горные ньработки калийных рудников.

Иэвестнь". способы определения открытой ггористости путем создания

nepe!r 1",а давлений в камере, объем кот о рой зара r! ee известен с нысокой степенью точности. Измеряя величину -;ереггагга давлений, расчетныч путем (>пределяют неличину открытой:IopHcтости. Б качестве рабочих

ТРЛ . Обьемомерах используют. или р.у: ь .. }ли:ей тральный газ (гелий), особе: }о -гри исследонании глинистых

i i 01 O»ОДH«1«о известные способы весьма I -...}..DP 1!(H трРб уют BbIcol(OA степени то 1!}со". - Hý: -. рений и наличия специфи е(-.кой апггаратуры.

rioIråå 1" лизким к изобретению яэ, яа . Он спocoG определения откры}с 1 порп(-. Ос.ги горных пород (Z ), эа}(>..1> га}эциггсг! н нь ушивании исход:-.Огo o,.разца» насыгдении его инерт1:.с>.".. жи-.;«0(=тью, взвешивании насыщенного (>с 1>;.эца и инерт гой жидкости и яа Б 031,у "(! и "„>а счете в еличины От» к;>ытой гio >H ."ости. Сушку проводят в "op>}0(тата i(pl! 1 00-105 С до по."

Р с r OHн}10 н Р- а, = качестве ияертной

;$1,,Ej Ä(,(! (! 11 ", Qлг э «гг(>т к еросг!г> а в е лиэи}1 7 -.:(pb,TOH пористости опреде>j . 1 г — 1.(г

«), » — l7 где (!.. — нас высушеняого н термоста (:- О б р а 3 ца — не(н:rñûöåHíoão образца н к ерс сине и -,— = Рс насыщенного образца на в с эду >(а .

ОД}1«а }(0 .«> 1 ный спОсОб малог1ригО деfl дл> «! с .l едала ния ОткpblTCH IlopHcТOCT H ТС }К ОДИСПЕРСНЫХ ГЛИНИСТЫХ ПО род, сод сржа их ра ссолы.

r!rOH тЕрМИЧЕСКОй СУШКЕ ИЗ раССОла„. содержа:=,егося н псроном простран"тэе Образца, происходит испарение водной фазы, в результате концентрация рассола г. остепенно увеличиэа.i"cH, вязкость его повышается, 5

1 3

211

45 что приводит к образованию в Породе натечных форм и корочек рассола, которые закупоривают (заливаю гr тонкие поры глинистых пород. Иоэтсму происходит резкое нарушение сообщггемости пор, приводяцее к с у!!|ественному занижению величины открытой пористости.

Цель изобретения — псвьг е ие точности определения путем устранения закупорки пор при сугггке.

Поставленная цель достигае гся тем, 1то согласно способу определения открытой пористости глини(>тых рассолосодержацих пород, эаключаюцемуся н высушивании исходногс образца, насыщении его инертной жидкостью, нзнешивании насыценяогс

Образца в Hrrepaной жидкости и на воздухе и расчете н.еличины открытой iropHOTocTH, lrc:Одный Образ«.ц перед libre yr!IHaaErr;el охлажпагдт д.> температуры ниже точки эамерза -.ия содержащихся в нем ннутриг:оровь:х рассолск со скоростью, правышак— цей скорость образования льда в кристалличас!(ОЙ фОрме, и пр>и этой температура проьодят его высушивание н вакууме.

Cóöfi0с гь способа заключается в

cлед угсцем.

При резком охлаждении Iiла>кно о образца горной породьг (Tep."(Оудар ) из рассола,;--:а .Oäÿöåãoc>r =- его Ha— роном пространстве, ггроисходит выпадение ми«рокристаллон раствореннь. :. солей« а вода переходи-, в стек—

;rooE>p «c:-roe (аморф oe) состояние, i-.å сопровождающееся увеличением объема.

Далее путем 0"- ка-i«H B вакууме "!po иээ ОДЧ T в Оз гoHl(v (с ублимацию) и «> ро з воды из образца. Ири этом тoH

КОДИСПЕРСНЫЕ КРИСтаЛЛЫ СОЛЕЙ OC r r— ются н породе. В указа нгом слу ае эффек-. закупоривания T-OHêH>: ггс.р глинистой порогы свод:!тся к минимУ1«}У

=«1 л . НсслРдО наны 1 ли }«и(тые а с со>1000}т(-ржацие пссОды над(>оленьг и ме>ксолеэый отложений Староби rcксго

>л ««С > О P 0> "" Е Н и Я К «7 Л и Й Н «Г> Г ОЛ Е и >«С > У юцим сбрaзсм.

« .э г.сследуемого керна откалывали чс Ti- på . Обр«зэц!«7 . Дна !«гли Н«7 ОПОЯ—

ДЕ Qi-: !Ð ОТКРЫТОЙ П PHC Сс1>1 С Г1РИмеiiе}!иcr} ТРрr»o(-уш«ки,,э 1 н;> других с пг>г.гмея--нием сублимации. t!epErble образцы эысушивались в термостате

8-1Z ч при 100-105 С до достижения

IIOCTC HHHOÃÎ Ваеа . ДаЛЕЕ Они насЫцались керосином под вакуумом, взвешивали(ь на гидростатических весах и керосине, а затем на аналитических весах rra воздухе. ITo формуле (1) ра ссчитъгв алась отк рытая пористость образцсз. Расхокдение между параллельными Определениями не превышало 2% .

1067410

Наименование породы

Пористость

Влажность (У/) i

Место отбора образца

Сублимация

Термосушка

Общая (п),%

Скважина

Образец

Откры- Эакрытая тая

Откры- Закрытая тая

"отк. т

"з.т

"OTK.C "4с

Глинистый мергель

385

9,2 20,9 14,9 6,0 17,4 3,5 Глина с карбонатными прослоями

Глина

24,1 6 5

16,0 30,6

13,2 34,7

3,3 10,4

19,3 11 3

1,5

16,5 18,2 33, 2

l кб 8ч8 1,5 8г9

Доломит

12,2 23,9 13,2 10,7

Глина

24,3

24,5 8,5 24,3

8,7

33,0

Мергель

Глина карбонатная

10 14,4 28,8 24,5 4,3 26,5

2 3

1 7,7 17,7 14,7 3,0 17,9

Мергель

П р и м е ч а н и е . Величина набухания у всех образцов не превышает 2%.

Два других кусочка породы на ко-, роткое время (30-60 с) погружались в пентан, охлаждаемый до температуры жидкого азота. После такого термоудара образцы извлекались и помещались в вакуумную камеру, предварительно охлажденную до — 50 С.

Такая температура выбиралась исходя из следующего. Химический состав рассола показал наличие в нем хлоридов Na, Са, М ; К, присутствующих в виде растворов их солей (галита, карналлита, бишофита).

Наиболее низкая температура замерзания среди названных растворов у бишофита (-35 C). Поэтому во избежание воэможности образования раствора бишофита в камере необходимо поддерживать еще более низкую температуру (в данном случае -50 С)

В случае присутствия в рассоле растворов солей тахгидрита или антарктицида

Иэ таблицы видно, что глинистые образцы, обладающие тонкими порами размером от долей микрона до первых микрон в результате сублимационной сушки резко увеличили значения отс температурами замерзания (-45) (-50) С s камере при вакуумной ото качке необходимо поддерживать температуру порядка (-60) — (-65 С.

Сублимация образцов проводилась

5 12-24 ч в зависимости от их числа и влажности. По достижении в камере вакуума 10 4мм рт.ст. процесс сублимации считался завершенным, температура в ней поднималась постепенно до комнатной, при этом откачка продолжалась во избежание образования конденсата на поверхности образцов. Далее камера разгерметизировалась, образцы извлекались, взвешивались, насыщались

1 ,под вакуумом керосином, взвешивались

1 на гидростатических весах в керосину и на. аналитических весах на воздухе. Расчет открытой пористости производился по формуле (1). IIoлученные данные приведены в таблице крытой пористости, причем такое увеличение связано с усадкой глинистых пород йри термосушке. Однако исследованные образцы в ре65 зультате процессов литификации поте1067410

Составитель А.Кощеев

Редактор М.Келемеш Техред И.Метелева

Корректор А,Повх

Заказ 11202/48 Тираж 828 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ряли пластические свойства и являются практически ненабухающими. Поэтому объяснить такое увеличение значений открытой пористости за счет присутствия в образцах набухающих минералов невозможно. S

Поровое пространство образца после сушки в термостате представляет собой небольшие полости извилистой неправильной формы размером 2-3 мк.

Поверхность их покрыта сплошной fP коркой соли.

После сублимационной сушки на отдельных участках поверхности образца наблюдаются мелкодисперсные кристаллы солей, практически не 15 уменьшающие (как в случае термосушки) величину открытой пористости глинистых пород.

С уменьшением содержания глинистого материала в образцах пород раз20 ница в значениях открытой пористости по результатам термической и сублимационной сушки уменьшается, так как в этих породах пористость представлена порами больших раэмеров и эффект эакупоривания их натечныки формами солей снижается.

Полученные данные показывают, что согласно предлагаемому способу открытая пористость надсолевых отложений и внутрисолевых глинистых прослоев месторождений калийных солей приобретает особенно большое значение в связи с применением на калийных рудниках систем разработки с обрушением или плавным опусканием кровли, что приводит к образованию в перекрывающих породах множественных нарушений сплошности.

Изменение напряженно-деформированного состояния надсолевых пород может вызвать из них водопритоки в горные выработки. Объем и расход их определяется величиной и структурой открытой пористости этих пород. Таким образом, использование изобретения позволяет объективно оценить объемы содержащейся в них жидкой фазы, потенциально опасной с точки зрения попадания в горные выработки, и прогнозировать ее притоки.