Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload




























Starea de saturatie a rocilor

geografie




Starea de saturatie a rocilor


14.1. Definitii si generalitati





Rocile de zacamānt, dar si mediile poroase īn general, contin diverse fluide. Porii rocii sunt īn īntregime ocupati cu una sau mai multe faze, cu rare exceptii cānd, īn conditii de laborator, probele de carota sunt vidate. Masura si modul īn care fluidele ocupa porii rocii reprezinta starea de saturatie*. Se disting doua moduri de abordare a acestui concept.

Primul, de refera la masura īn care fiecare din fluidele existente īn roca participa la ocuparea volumului de pori. Volumul de pori se poate referi la carote, la zacaminte, la parti din zacaminte etc. Privita astfel, starea de saturatie reprezinta un parametru global si constituie o medie pentru volumul considerat. Daca acest volum este divizat īn mai multe parti, fiecare parte poate fi caracterizata de o alta stare de saturatie, care reprezinta, de asemenea, un parametru global pentru volumul īn cauza. Īn mod obisnuit, īn felul acesta se defineste starea de saturatie la scara macroscopica.

Cel de al doilea mod de abordare are īn vedere modul īn care fazele fluide sunt dispuse īn pori, mai precis, locul pe care īl ocupa fluidele īn porii individuali sau īn grupurile de pori vecini. Aceasta este starea de saturatie la scara micro. Īntre cele doua exista, asa cum se va vedea mai departe o anumita legatura, fara a exista o dependenta stricta. Īn cele ce urmeaza vor fi discutate, pe rānd, cele doua aspecte ale starii de saturatie.


14.2. Starea de saturatie la scara macro


Cuantificarea participarii fazelor fluide la "umplerea" porilor se face prin volumul fiecarei faze raportat la volumul de pori comunicanti. Se definesc coeficientii de saturatie, Si , pentru fiecare faza prezenta īn porii rocii, cu relatia:


(14.1.)


īn care Vi reprezinta volumul fazei " i" iarVp - volumul de pori comunicanti.

Multimea coeficientilor de saturatie reprezinta starea se saturatie a rocii la scara macro. Īn mod curent, pentru simplificarea si fluenta exprimarii, īn


*Trebuie evitata similitudinea cu saturatia unei solutii, a unui titei etc.

locul termenului de coeficient de saturatie se foloseste termenul de saturatie (la fel ca īn cazul coeficientilor de porozitate, de permeabilitate etc.). Spre exemplu, se defineste saturatia īn apa a unei roci, Sa, prin relatia:


(14.2.)


Este lesne de observat ca saturatiile sunt marimi pozitive subunitare:


(14.3.)


iar legea de bilant a volumelor se scrie astfel:


(14.4.)


O modalitate obisnuita de a scrie valorile saturatiilor este sub forma procentuala. Spre exemplu, īn loc de a scrie Sa = 0,25, se scrie Sa = 25%. Este vorba, evident, de procente volumice.

Starea de saturatie joaca rolul de functie sau de variabila, dupa caz. Indiferent de situatie, reprezentarea starii de 13213w2210n saturatie are aceeasi particularitate cu reprezentarea compozitiei sistemelor cu doi si cu trei componenti (v. vol. I, p. 38 si 54). Īn figura 14.1. este ilustrat modul de reprezentare a starii de saturatie.

Ca aplicatie, pe reprezentarea din figura 14.1. se vor surprinde cāteva din starile de saturatie din zacamintele de hidrocarburi si din carotele extrase din aceste zacaminte:


Fig. 14.1. Reprezentarea starii de saturatie.

a) sistem bifazic; b) sistem trifazic.

Tendinte de evolutie ale starii de saturatie īn zacamintele de hidrocarburi.


A0 - starea de saturatie din acviferele zacamintelor;

T0 - starea initiala de saturatie din zacamintele de titei fara cap liber de gaze. Saturatia īn apa este egala cu asa-zisa saturatie ireductibila Sa = S'a, saturatia īn titei este St =1 S'a. iar saturatia īn gaze Sg = 0. Altfel scris, starea de saturatie este: . Aceasta stare de saturatie se pastreaza pāna cānd presiunea scade sub presiunea de saturatie. Din acest moment, saturatiile se modifica īntr-o maniera variata de la zacamānt la zacamānt. Spre exemplu, daca acviferul este inactiv, saturatia īn apa ramāne constanta, saturatia īn titei scade, iar ce īn gaze creste. Punctul corespunzator starii de saturatie se deplaseaza pe o paralela la latura GT: T0, T1, T2... Trebuie remarcat ca aceste puncte reprezinta starile medii de saturatie pe zacamānt. Īn realitate, īn cuprinsul zacamāntului, exista mari variatii ale starii de saturatie [84, 85]. Un caz complet diferit īl constituie zacamintele de titei cu acvifer foarte activ sau cele īn care se face o injectie de apa la o scara mare, unde presiunea se mentine peste presiunea de saturatie (este un caz mai mult teoretic). Īn aceste zacaminte, saturatia īn gaze ramāne nula, iar punctul corespunzator starii medii de saturatie de deplaseaza pe latura AT: T0, T'1, T'2. Situatia cea mai frecventa este cea a zacamintelor de titei cu un acvifer care avanseaza pe masura ce presiunea de zacamānt scade. Īn acest caz, toate cele trei saturatii se modifica, iar punctul corespunzator se deplaseaza pe o traiectorie care poate fi anticipata, cu o anumita aproximatie, prin calcule de prevedere a exploatarii: T0,T"1, T"2.

G0 - starea initiala de saturatie din zacamintele de gaze si de gaze cu condensat. Saturatia īn apa este tot saturatia ireductibila, Sa = S'a, saturatia īn gaze este Sg = 1 - S'a, iar saturatia īn condensat Sc = 0. Īn cazul zacamintelor de gaze fara acvifer activ. Starea de saturatie se pastreaza aproximativ constanta pe toata perioada exploatarii. Singura modificare este determinata de cresterea umiditatii odata cu scaderea presiunii (v. vol.I, p. 146) care duce la o scadere nesemnificativa a saturatiei īn apa. Daca acviferul este activ, are loc o crestere a saturatiei medii īn apa, iar punctul corespunzator deplaseaza pe o traiectorie predictibila prin calcule de prevedere a exploatarii [86]. Īn cazul zacamintelor de gaze cu condensat fara acvifer activ, starea de saturatie ramāne practic neschimbata pāna la atingerea presiunii punctului de roua, dupa care, creste saturatia īn condensat si, corespunzator, scade saturatia īn gaze. Dupa ce fenomenul de condensare retrograda īnceteaza, satutatiile īncep na se modifice īn sens invers. Punctul care arata starea de saturatie se deplaseaza aproximativ pe o dreapta paralele cu latura GT cu o evolutie īn timp greu, dar nu imposibil, de calculat: G0, G1, G2. Daca acviferul este activ, are loc o crestere progresiva a saturatiei īn apa, celelalte doua saturatii evoluānd īn sensul descris mai sus: la īnceput, pāna la īnceperea condensarii, saturatia īn condensat ramīne nula, ca apoi sa creasca si, eventual, sa scada. Traiectoria punctului de saturatie va fi G0, G'1, G'2, G'3.

Determinarea starii de 13213w2210n saturatie la scara macro are doua obiective: stabili-

rea resurselor de titei si gaze din zacaminte si evaluarea īn laborator a unor proprietati ale rocilor sau simularea unor procese care au loc īn zacaminte (curbe de presiune capilara, curbe de permeabilitate relativa, dezlocuirea titeiului etc. - v. capitolele urmatoare).

Īn principiu, metodele de determinare se īmpart īn doua categorii: distructive si nedistructive.

Metodele distructive sunt acelea īn care, īn urma determinarii experimentale, starea de saturatie de modifica. Este cazul extractiei cu solvent, care consta īn spalarea probei cu un solvent pāna la eliminarea completa a titeiului. Din bilantul material de afla masa si, ulterior, volumul titeiului extras, adica a celui existent la momentul initial īn proba de roca. Cel mai folosit pentru extractia cu solvent este aparatul Soxtlet [18]. Odata cu extragerea titeiului are loc evaporarea si colectarea apei din proba, asa īncāt, dupa īncheierea experimentului, proba ramāne complet saturata cu gaze.

Metodele nedistructive permit determinarea starii de 13213w2210n saturatie fara a o altereze. Acest tip de determinari este de neīnlocuit īn cursul urmaririi unor procese dinamice, cānd fluidele curg prin carota analizata (curgerea eterogena, dezlocuirea reciproca a fazelor etc.). Exista mai multe metode de acest fel, dar au un grad de complexitate ridicat. Cea mai simpla dintre ele este metoda bilantului material. Acest bilant consta īn īnregistrarea la anumite intervale de timp a volumelor intrate si a celor iesite. Cunoscānd volumele existente la momentul initial īn proba, se pot afla volumele existente la un moment dat īn proba de roca si astfel se pot calcula saturatiile. Metoda presupune aparatura foarte exacta de masurare a volumelor.

Cea mai performanta metoda pentru determinarea starii de saturatie este tomografia. Prima varianta a tomografiei foloseste o sursa de raze X [38]. Īn ultimii ani a fost pusa la punct tomografia RMN (rezonanta magnetica nucleara), mai rapida, mai performanta si mai putin periculoasa.

Īn cele ce urmeaza, va fi prezentata, īn linii generale, metoda tomografiei computerizate cu raze X.

Folosita mai īntāi īn medicina, tomografia cu raze X este o metoda de radiografiere a corpurilor opace prin care se determina densitatea si compozitia atomica. Autorul acestei metode revolutionare, Hounsfield, din Marea Britanie, a primit Premiul Nobel īn anul 1979. Ulterior, metoda a fost adaptata si pentru studiul probelor de roca.

Rezultatul tomografiei este o imagine sau o succesiune de imagini color ale sectiunii transversale prin corpul studiat. "Petelor" de culoare din imaginea obtinuta le corespund elemente de volum cu proprietati distincte. Spre exemplu, daca īntr-o roca de precipitatie cu grad mare de omogeneitate exista o incluziune de alta natura (ex. o fosila sau un cristal de cuart) pe fondul de o anumita culoa-re a imaginii va aparea o pata de culoare diferita.

Pentru o mai buna īntelegere, se prezinta mai īntāi metoda conventionala

de radiografiere cu raze X (fig. 14.2.). Informatia privind atenuarea razelor X la traversarea corpului iradiat reprezinta o medie a atenuarii pe traseul de la in-trarea la iesirea din corp, asa īncīt contrastul de atenuare este estompat.

Legea care descrie atenuarea razelor X, scrisa de Beer are forma:


īn care I0 si I reprezinta intensitatea razei incidente si a celei care a traversat corpul cu grosimea h, iar m este coeficientul de atenuare lineara.

Fig. 14.2. Metoda conventionala a radiografiei cu raze X.


Coeficientul de atenuare lineara, m, depinde atāt de densitatea electronica, deci si de densitatea corpului, r, cāt si de numarul atomic, Z:

(14.6.)

unde a este un coeficient cvasiindependent de energie, denumit coeficientul Klein-Nishina si b este o constanta. E reprezinta energia de emisie.

Primul termen din relatia (14.6.) masoara īmprastierea Compton, care este predominanta la energii mari ale razelor X (peste 100 kV) unde opereaza de regula aparatele medicale. Cel de al doilea termen al ecuatiei (14.6.) cuantifica absorbtia fotoelectrica, mai importanta la energii mai mici cu mult de 100 kV.

Prin scanarea corpului la doua nivele energetice se obtin doua imagini: una care evidentiaza densitatea corpului (la energie īnalta), cealalta care evidentiaza compozitia corpului (la joasa energie).

Rezultatul scanarii este o imagine alcatuita din nxn "puncte". Un astfel de "punct" reprezinta un patrat cu latura de un pixel, cu dimensiunea īn functie de rezolutia aparatului. Spre exemplu, pentru o imagine de forma unui patrat cu la-tura de 12,7 cm, alcatuita din 512x512 elemente ("puncte"), 1 pixel = 0,25 mm. Fiecarui pixel i se atribuie o nuanta de gri, de la alb pāna la negru, sau o o serie de culori, cu o paleta de nuante pentru fiecare culoare. Prin calibrare, o culoare cu nuanta respectiva reprezinta, spre exemplu, o densitate anume.

Pentru crearea imaginilor, pentru fiecare pixel se determina m din ecuatia (14.5.) care se introduce īn ecuatia (14.6.), de unde se determina marimea de referinta (ex. densitatea).

Īn mod practic, scara intensitatii radiatiei captate de receptorul aparatului,


dupa traversarea probei, este asociata, prin calibrare, cu o paleta de culori.

Cānd sunt prezente mai multe specii de atomi, absorbtia fotoelectrica este proportionala cu numarul atomic efectiv, Ze:

(14.7.)


īn carer fi este fractia de electroni a componentului i. Spre exemplu, numarul atomic efectiv al apei este de 7,4: doi electroni ai celor doi atomi de hidrogen (Z=1) si opt electroni ai oxigenului (Z=8): 2/10 13,8 + 8/10 83,8 = 7,4. Acest exemplu arata ca numarul atomic efectiv este mult mai apropiat de numarul atomic al elementului mai greu. Pe aceasta proprietate se bazeaza introducerea īntr-una din fazele fluide care satureaza roca a unei substante cu atomi grei, pentru a mari contrastul imaginii. Spre exemplu, iodul (Z=53) poate face parte atāt din compusi solubili īn titei, cāt si din saruri solubile īn apa.

Interpretarea atenuarii intensitatii razelor X se face prin folosirea scarii Hounsfield, cuprinsa īntre -1000 H (valoare corespunzatoare aerului) si 0 H (valoare corespunzatoare apei). Astfel, o unitate Hounsfield reprezinta o modificare de 1% a densitatii mediilor traversate. Pentru roci, se foloseste o scara mai extinsa, īn functie de natura mineralogica. Spre exemplu, pentru gresii, termenul de referinta este cuartul topit, cu densitatea relativa de 2,2. Rezultatul unei calibrari pentru gresii este prezentat īn figura 14.3.

Fig. 14.3. Curba de calibrare pentru densitatea unei gresii.


Pe aceasta curba de calibrare, o modificare de 1 H este echivalenta cu o modificare Dr r de 0,5 10-3, evident, pentru o gresie. Un procedeu similar de calibrare se aplica si pentru alte tipuri de roci supuse scanarii (calcar, dolomit etc.).

Tomografia computerizata se realizeaza astfel: sursa de raze X se roteste cu 3600 īn jurul probei. Prin interpretarea semnalelor succesive receptate īn pozitia diametral opusa sursei, se reconstiruie imaginea sectiunii transversale prin proba de roca (sau alt corp), dupa cum este aratat īn figura 14.4.



Deplasānd ansamblul sursa-receptor pe directie longitudinala īn raport cu proba, īn pasi succesivi, se obtine o succesiune de imagini ale sectiunilor transversale de-a lungul probei pentru fiecare pas (fig. 14.4. si 14.5.). Este, īn fapt, o scanare a probei pe directie longitudinala.



Fig. 14.4. Principiul metodei tomografice.


Fig 14.5. Ilustrarea modului de investigare a probelor de roca.

Īn felul acesta, se constituie o retea tridimensionala cu pasul de un pixel pe cele trei directii rectangulare ale unui spatiu cartezian, adica o retea cubica. Pentru fiecare nod al retelei se memoreaza o valoare de densitate, rezultata din valoarea intensitatii razei receptate.

Modul īn care se acceseaza aceste data este la īndemāna operatorului. Prin sectionarea corpului cu un plan de ecuatie data se obtine sectiunea dorita. Īn mod curent, se realizeaza sectiuni transversale sau longitudinala cum este ilustrat īn figura 14.6. Pentru fiecare plan de intersectie se obtine o imagine care reprezinta ceea ce s-ar vedea īn cazul sectionarii reale a probei prin planul respectiv.

Cea mai importanta aplicatie a tomografiei computerizate cu raze X este determinarea starii de 13213w2210n saturatie, mai exact, a distributiei spatiale a starii de saturatie īn probe de roca. Aceasta metoda nu altereaza īn nici un fel starea de saturatie. Este, deci, prin excelenta, o metoda de determinare nedistructiva a starii de saturatie.


Fig. 14.6. Reconstituirea unei sectiuni longitudinale.


Cānd īn proba sunt prezente numai doua faze, spre exemplu apa si titei, se foloseste scanarea la un singur nivel energetic. Īntre coeficientul de atenuare si saturatii exista relatiile:


(14.8.)

si

(14.9.)


īn care mt si ma reprezinta coeuficientii de atenuare masurati pe aceeasi proba de roca saturata complet cu titei, respectiv cu apa. Prin rezolvarea sistemului de ecuatii de mai sus, se obtin saturatiile īn cele doua faze. Sistemul se rezolva pen-tru fiecare pixel.

Cānd sunt prezente trei faze, spre exemplu titei, gaze si apa, sunt necesare deteminari la doua nivele de energie. O conditie suplimentara este aceea a contrastului mare īntre cele doua mecanisme de atenuare (īmprastierea Compton si absorbtia fotoelectrica). Īn caz contrar, este necesar adaosul unor aditivi (ex. compusi ai iodului) pentru marirea contrastului. si īn acest caz se obtine un sistem, dar cu trei ecuatii:


(14.10.)


(14.11.)

si

(14.12.)


Indicii 1 si 2 se refera la valorile determinate la cele doua energii de emisie.

Avānd īn vedere ca determinarile se pot face pentru orice presiune si temperatura, deci si pentru conditii comparabile cu cele de zacamānt, aceasta lipsa de restrictii face ca tomografia sa poata fi aplicata īn cursul unor procese dinamice, cum ar fi curgerea eterogena sau teste de dezlocuire a titeiului cu diferite substante (apa, solutii alcaline, tenside, dioxid de carbon etc.).

Prin īnregistrarea sucesiunii imaginilor īn diverse sectiuni la anumite intervale de timp, se poate realiza o animatie a proceselor. Īn felul acesta se poate urmari on-line experimentele de laborator prin imagini bi- sau chiar tridimensionale. Imaginile īnregistrate pentru procese similare (spre exemplu dezlocuirea titeiului cu solutii alcaline de concentratii diferite) se pot compara īntre ele, concluziile putānd avea nu numai o componenta cantitativa ci si una calitativa.

Exista si alte aplicatii ale tomografiei computerizate cu raze X. Fara a detalia, vor fi amintite aici numai cāteva: determinarea densitatii, a compre-sibilitatii, a porozitatii, a suprafetei specifice ale rocilor, corelarea datelor obtinute prin investigarea geofizica a sondelor cu proprietatile carotelor, studiul invaziei cu fluid de foraj a carotelor etc.


Un interes special īl prezinta cunoasterea starii de saturatie in situ a rocilor traversate prin foraj, pentru a stabili intervalele īn care se deschide stratul productiv. Acest interes major a dus la dezvoltarea metodelor geofizice de investigare a sondelor.  

Cu toate progresele spectaculoase īnregistrate īn geofizica de sonda, nu se poate īnca stabili cantitativ starea de saturatie. Unul din motive este si modificarea starii de 13213w2210n saturatie īn zona vecina sondei determinata, īn principal, de invazia fluidelor de foraj. Īn schimb, se pot stabili cu o buna precizie intervalele de adāncime pe care rocile sunt saturate cu hidrocarburi. Discutia completa a subiectului este facuta īn cursurile de geofizica de sonda [66].

14.3. Starea de saturatie la scara micro


Rolul major al starii de saturatie pentru procesele care au loc īn zacamintele de hidrocarburi, īn special cele de titei, se refera, īn egala masura, la continutul īn fluide al rocii (starea de saturatie la scara macro) si la modul īn care fluidele respective sunt dispuse īn porii rocii (starea de saturatie la scara micro).

Surprinderea pe cale experimentala a asezarii fazelor īn pori este destul de dificila, fiind necesare multe artificii experimentale ce nu pot fi descrise aici. Mai comoda, dar si eficienta este studierea la microscop a acestui aspect pe micromodele de roca transparente. Chiar daca nu poate fi reprodusa com-plexitatea mediilor poroase naturale, īn masura īn care sunt construite īn concordanta cu structura spatiului de pori al rocii īn cauza, micromodelele ofera o imagine sugestiva a modului de dispunere a fazelor īn pori. Īn cele ce urmeaza, vor fi ilustrate grafic cele mai importante aranjamente spatiale ale fluidelor īn pori.

Figura 14.8. ilustreaza dispunerea asa-zis pendulara a unei faze. Caracteristic este faptul ca o faza dispusa pendular ocupa zonele periferice, īn special acolo unde sectiunea transversala sufera variatii importante. Simbolul utilizat pe figura este u, pentru ca o astfel de dispunere este caracteristica fazei umezitoare. De asemenea, de o importanta speciala este faptul ca o faza dispusa pendular este discontinua*).



Fig. 14.8. Dispunerea pendulara a fazei umezitoare.


Cealalta faza fluida, notata cu n (neumezitoare), dispusa central, este o faza continua. Caracterul continuu sau discontinuu al dispunerii unei faze īn pori este esential pentru īntelegerea si descrierea curgerii si a dezlocuirii, dupa cum se va vedea īn capitolele urmatoare. De aceea, de fiecare data, se va sublinia acest caracter de continuitate sau de discontinuitate a fazelor.

*) Ca terminologie, se spune despre o faza ca este discontinua daca este marginita de interfete pe un spatiu mic (unul sau mai multi pori, adica pe distante mici, microscopice). Prin antinomie, o faza este continua daca lipsesc interfetele pe distanta mai multor pori si chiar pe distante mari, macroscopice.

O astfel de dispunere este asemanatoare cu dispunerea pendulara din punct de vedere al locului de asezare. Diferenta majora este faptul ca o faza dispusa funicular sau inelar este o faza continua. Trecerea de la dispunerea pendulara la cea funiculara se face prin cresterea saturatiei īn faza umezitoare, cānd are loc coalescenta gradata īntre elementele de volum situate īn apropiere.

a. b.

Fig. 14.9. Dispunerea funiculara si inelara a fazei umezitoare.


Cealalta faza, faza neumezitoare, dispusa central, poate fi uneori continua, alteori discontinua.

Figura 14.10,a ilustreaza dispunerea insulara a fazei neumezitoare. Aceas-ta dispunere este asociata cu o saturatie mica īn aceasta faza care este discon-tinua, fara a afecta, īnsa, continuitatea fazei umezitoare.

Fig. 14.10. Dispunerea insulara a fazei neumezitoare.


Figura 14.11 ilustreaza dispunerea fazelor sub forma dopurilor. Existenta dopurilor de faza umezitoare sau neumezitoare produce discontinuitatea celeilalte faze, astfel īncāt, ambele faze sunt discontinui īn spatiul respectiv.

Fig. 14.11. Dispunerea sub forma de dopuri.


Ponderea fiecaruia din modurile de dispunere spatiala a fazelor īn pori mentionate mai sus depinde de multi factori, īntre care: geometria interna a spatiului de pori (forma, dimensiunea si distributia pe dimensiuni a porilor), capacitatea de udare la nivel micro (determinata de modul de dispunere a mineralelor īn roca si de numarul si natura fazelor fluide), de tensiunea interfaciala, de sensul de variatie a saturatiilor (crestere sau scadere) de histereza de udare etc.

Dintre toate aceste configuratii, cele mai stabile sunt cele sub forma pendulara si sub forma de dop. Īn cazul dispunerii pendulare, presiunea se exercita dinspre interiorul porului catre suprafata solida (presiunea īn faza neumezitoare este mai mare decāt īn faza umezitoare). De mentionat ca dopurile de faza umezitoare sunt stabile īn zona constrictiilor, pe cānd dopurile de faza neumezitoare īntre constrictii. Cea mai putin stabila este distributia inelara si cea funiculara datorita ariei mari a interfetei. Cele mai mici perturbatii, legate de miscare sau de variatia saturatiilor, duc la formarea dopurilor si, implicit, la o dispunere discontinua a fazelor. Īn ceea ce priveste distributia insulara, aceasta se transforma usor īn dop prin antrenarea de catre faza umezitoare. Un astfel de dop are tendinta de a se bloca la intrarea īntr-o constrictie pe care o blocheaza partial sau total, asa cum se poate vedea din figura 14.12.

Mecanismul de blocare reprezinta un efect combinat al dimensiunii mici a sectiunii din aval īn comparatie cu cea din amonte si al histerezei de udare. Mai precis, curbura interfetei din zona sectiunii minime (cr) este mult mai mare decāt curbura celeilalte parti a interfetei (cp), cr >> cp.



Fig. 14.12. Ilustrarea mecanismului de blocare

a dopurilor de faza neumezitoare īntre constrictii.


Diferenta capilara de presiune la nivelul dopului este de relatia (13.11.):


(13.11.)


Cu noratiile de pe figura, īn pozitia c, expresia (13.11.) devine:


(14.13.)


De o importanta capitala pentru procesele de curgere si de dezlocuire reciproca a fazelor este caracterul continuu sau discontinuu al fazelor la nivel micro. Discontinuitatea, adica separarea fazei de referinta prin interfete de celelalte faze, introduce diferente capilare de presiune care genereaza tendinta de imobilizare a fazei īn asa-zisele microcapcane capilare sau face dificila miscarea fazei respective.

Determinarea experimentala a modului de distribuire a fazelor īn pori este imposibila pe cale directa datorita opacitatii rocii. Informatii interesante se pot obtine pe micromodele transparente.

O metoda de studiu de data recenta [88] permite determinarea distributiei fazelor īn pori pe probe reale de roca. Aceasta este cunoscuta sub denumirea de CrioSem si consta īn congelarea fluidelor din pori, sectionarea printr-o tehnica speciala a probei de roca si analiza sectiunii la microscopul electronic. Sunt īnca foarte putine laboratoare care au pus la punct aparatura si metodologia de lucru pentru aceasta metoda. Rezultatele care se pot obtine prin aceasta metoda, coroborate cu investigarea tomografica, pot furniza informatii de o importanta teoretica greu de anticipat. Este sigur ca īn laboratoarele utilate corespunzator se fac astfel de cercetari, chiar daca nu sunt publicate decāt sporadic. Este posibil ca īn viitorul foarte apropiat sa fie lamurite multe din incertitudinile privind curgerea si dezlocuirea reciproca a fazelor nemiscibile la scara micro, cu implicatii practice si, implicit, economice greu de evaluat.


Aplicatia 1.

Sa se estimeze saturatia īn apa aflata sub forma unui film continuu de lichid la suprafata granulelor si fixata īn microcapcane capilare pentru un nisip udat preferential de apa. Se cunosc: porozitatea, m= 0,3, suprafata specifica As = 1,7 m2/g si densitatea granulelor ρs = 2660 kg/m3.


Raspuns.

Saturatia īn apa a nisipului, Sa, va avea doua componente: saturatia corespunzatoare volumului de apa din filmul de lichid, Saf, si saturatia corespunzatoare microcapcanelor capilare sub forma inelelor din jurul punctelor (suprafetelor) de contact ale granulelor, Sac:





Hall si colab. [97] propun pentru saturatia corespunzatoare filmului continuu de lichid relatia:



īn care h este grosimea filmului de apa, estimata la: h = 5 - 6 nm.

Īn ceea ce priveste saturatia īn apa fixata capilar, aceeasi autori propun valori determinate experimental īn functie de suprafata specifica a nisipului, prezentate īn tabelul de mai jos:

As,

m2/g

Sac,









Din aplicatia numerica a expresiei pentru Saf si din tabel, rezulta:


Sa =


14.4. Saturatii ireductibile


Studiul experimental al proceselor de dezlocuire reciproca a fazelor nemiscibile īn medii poroase au relevat caracterul incomplet al acestui tip de dezlocuire. Cu alte cuvinte, o faza nu va dezlocui niciodata complet o alta faza cu care este nemiscibila, indiferent de modul īn care are loc procesul*). Saturatia īn faza dezlocuita se reduce pāna la atingerea unei limite inferioare care nu poate fi depasita, īn sensul scaderii ei. Aceasta se numeste saturatie ireductibila.

Saturatia ireductibila, notata cu S'i , trebuie privita īn conexiune cu un proces īn care saturatia īn faza i scade. Pe masura ce saturatia īntr-o faza scade, gradul de discontinuitate al ei creste, astfel ca la atingerea limitei S'i faza īsi pierde complet continuitatea, iar cealalta faza (dezlocuitoare) capata un grad de continuitate din ce īn ce mai mare. Pentru unele situatii, cum este cresterea saturatiei īn gazele iesite din titei sau cresterea saturatiei īn lichid la gazele cu condensat, saturatia ireductibila poate fi privita ca limita de la care fazele respective īncep sa curga. Initierea curgerii este legata de realizarea continuitatii fazei respective īntre doua suprafete din roca īntre care se aplica un gradient de presiune. Cu riscul de a repeta, mentionam ca lipsa de continuitate a unei faze face ca ea sa ramāna imobila chiar prin aplicarea unui gradient de presiune mare.

Saturatiei ireductibile, S'I, privita la scara macro īi corespunde o gama variata de distributii spatiale a fazei i la scara micro.

Fortele responsabile de existenta saturatiilor ireductibile sunt fortele de interfata, respectiv diferentele capilare de presiune. Se formeaza microcapcane capilare īn care se blocheaza mici volume dintr-o faza fluida īn diferite zone ale spatiului poros. Punerea lor īn miscare necesita forte exterioare mari, pe anumite directii, nedisponibile la scara porilor individuali.

Īn continuare vor fi descrise si ilustrate prin figuri reprezentative cele mai importante mecanisme de blocare a fazelor īn microcapcane capilare. Descrierea se va face separat pentru faza umezitoare si pentru faza neumezitoare. Unele din figurile de mai jos au fost prezentate, din alte puncte de vedere, īn acest capitol sau īn capitolele anterioare. Unele dintre ele vor fi repetate; repetarea lor este facuta cu scop didactic. Simbolurile sunt cele obisnuite, u pentru faza umezitoare si n pentru faza neumezitoare.

Pentru o faza umezitoare, cel mai important mecanism este fixarea sub forma pendulara (v. fig. 14.8). Explicatia este foarte simpla. De o parte si de alta a interfetei exista o diferenta de presiune (diferenta capilara de presiune) care actioneaza dinspre faza neumezitoare spre faza umezitoare. Presiunea exterioara

se exercita prin intermediul fazei neumezitoare, asa īncāt, indiferent de marimea presiunii exterioare exercitate pentru punerea īn miscare a fazei umezitoare,

*) Aceasta definitie este adevarata īn limita unei aproximatii. Fara a intra īn delalii foarte tehnice, subliniem faptul ca pentru acelasi sistem format dintr-o roca si doua fluide pragul inferior de saturatie obtinut prin dezlocuire depinde de o serie de factori, dar īn limite restrānse.

sensul īn care actioneaza este acela de a o bloca si nu de a o evacua din spatiul īn care se afla. Modul īn care se produce separarea volumului de faza umezitoare care ramāne blocat este aratat īn succesiunea de pozitii ale interfetei īn miscare (fig. 14.13.).

O situatie interesanta este acela al rocilor neconsolidate unde contactul dintre granule este punctiform sau suprafata de contact este foarte mica. Īn acest caz, Faza umezitoare se dispune pendular īn jurul punctului de contact al granulelor. Interfata are o forma speciala, mult diferita de cele citate pāna aici care erau niste calote sferice. Forma este aceea a unui inel. Īn planul tangent la granule inelul este


Fig. 14.13. Exemplu de creare a dispunerii pendulare.


concav, iar īn planele perpendiculare pe acesta inelul este convex. Cu alte cuvinte, sensul celor doua raze principale de curbura ale interfetei au sens contrar. Īn figura 2.1.14. este aratata evolutia fenomenului de "stoarcere" a fazei umezitoare pāna la atingerea limitei de continuitate si crearea unui inel imobil īn jurul punctului de contact al sferelor.





Fig. 14.14. Formarea inelului de faza umezitoare.


Un alt mecanism de fixare este acela īn care faza umezitoare este dispusa sub forma de dop. Īn principiu, un dop de faza umezitoare poate fi īn miscare sau īn repaus, īn functie de efectul combinat al fortelor exterioare (motoare, gravitationala), de frecare si de interfata. Frecarea si histereza de udare au numai un efect de frānare a miscarii. Īn ceea ce priveste blocarea dopurilor de faza umezitoare, sunt doi factori favorizanti: existenta constrictiilor si a cailor ocolitoare paralele cu porul īn care se gaseste dopul. Explicatia existentei microcapcanelor din constrictii are īn vedere faptul ca, asa cum s-a aratat īn capi- tolul 13, un dop de faza umezitoare este stabil īn constrictie, iar traversarea constrictiei presupune exercitarea unei presiuni exterioare mai mari decāt diferenta capilara de presiune maxima, care apare atunci cānd interfata din amonte ajunge īn sectiunea minima, adica atunci cānd diferenta dintre curburile celor doua interfete care marginesc dopul este maxima (v. rel. 13.11.). Daca exista una sau mai multe cai ocolitoare īn care se afla numai faza neumezitoare si unde nu se exercita diferente capilare de presiune, curgerea va avea loc numai prin porii respectivi, iar dopul va ramāne imobil. Daca facem din nou mentiunea ca de aflam īn situatia īn care saturatia īn faza umezitoare este mica, este foarte probabil ca un numarul de pori īn care se afla numai faza neumezitoare sa fie mare, iar gradul de continuitate al acestei faze sa fie, de asemenea, mare.

O observatie interesanta este aceea ca blocarea fazei umezitoare sub forma de dop atrage dupa sine imobilizarea unui volum mai mare sau mai mic de faza neumezitoare. Mai mult, īntr-o configuratie nefavorabila de pori este posibila imobilizarea unor volume considerabile de faza neumezitoare īn interiorul unei succesiuni de dopuri de faza umezitoare prinse concomitent īn microcapcane. Mai precis, de produce blocarea curgerii īntr-o retea de pori la periferia careia se gasesc dopuri fixe de faza umezitoare. Modul cum se ajunge efectiv la o astfel de dispunere a celor doua faze este mai complicat si nu va fi expus aici.


Faza neumezitoare este blocata īn microcapcane capilare mai ales sub forma de dopuri. Modul de fragmentare a fazei neumezitoare īntr-o succesiune de trunchiuri de con este aratat īn figura 14.15.

Fig. 14.15. Fragmentarea fazei neumezitoare.


Mecanismul de blocare a fazei neumezitoare īntre constrictii este ilustrat īn figura 14.12.

Valoarea saturatiei ireductibile pentru o anumita faza depinde de un īntreg complex de factori. Fara a intra īn prea multe detalii, vom mentiona cāteva tendinte.

Comparānd saturatia ireductibila a unei roci īntr-o faza umezitoare cu cea pentru o faza neumezitoare este de asteptat ca prima sa fie mai mare decāt cea de a doua. Numarul de tipuri de microcapcane pentru o faza umezitoare, asa cum se poate constata din paragrafele urmatoare, este mai mare decāt pentru o faza neumezitoare. Forma pendulara de dispunere a fazei umezitoare are o pondere importanta.

Un factor extrem de important este structura spatiului poros, īn special distributia porilor pe dimensiuni. Astfel, cu cāt ponderea porilor fini este mai mare, cu atāt saturatiile ireductibile sunt mai mari. Explicatia este cāt se poate de simpla: amplitudinea diferentelor capilare de presiune, responsabile pentru existenta saturatiiloe ireductibile, este mare pentru dimensiuni mici ale porilor.

Un parametru care depinde mult de structura spatiului de pori, permeabilitatea absoluta, se afla īn strānsa corelare cu saturatiile ireductibile, īn sensul ca rocilor cu permeabilitate absoluta mare le sunt caracteristice saturatii ireductible mici.

Tensiunea interfaciala, coroborata cu contrastul de umidivitate au o influenta importanta asupra saturatiilor ireductibile. Astfel, o tensiune interfaciala mare, alaturi de un contrast mare de umidivitate determina valori mari ale saturatiei ireductibile pentru faza umezitoare din cauza valorilor mari ale diferentei capilare de presiune si exacerbarea blocarii sub forma de dopuri īn porii fini si īn constrictii. Pe de alta parte, o valoare mica a tensiunii intefaciale īmpreuna cu un contrast mare de umidivitate conduc la valori mici ale saturatiilor ireductibile pentru faza umezitoare, deoarece blocarea sub forma de dopuri, īn porii de dimensiune mare si īntre constrictii este diminuata.

Histereza de udare, accentuata de viteza mare de dezlocuire, amplifica fragmentarea fazelor, iar valorile saturatiilor ireductibile rezultate vor fi mai mari.


O mentiune importanta se refera la apa ireductibila din zacamintele de hidrocarburi. Ea este rezultatul procesului complex, īn buna parte necunoscut, de formare a zacamintelor prin migrarea hidrocarburilor. Esential este faptul ca "primul ocupant" a fost apa. Dezlocuirea apei de catre hidrocarburi nu a urmat acelasi parcurs ca dezlocuirea realizata pe o proba de carota. Mecanismele de migrare sunt mai variate si se desfasoara la alta scara de timp [1]. Spre exemplu, difuzia moleculara poate reprezenta o componenta importanta, mai ales pentru hidrocarburile usoare. Īn determinarile de laborator, acest mecanism este cu totul nesemnificativ. Caracterul hidrofil sau oleofil al rocii este de asemenea esential īn dispunerea apei si hidrocarburilor la scara micro.

Este cunoscut faptul ca saturatia initiala īn apa, considerata ca apa ireductibila, variaza, de la zacamānt la zacamānt, īn limite foarte largi: de la sub 20% la peste 60%. Acest interval, incredibil de mare, este o dovada a complexitatii sistemului ce se cheama zacamānt, atāt din punct de vedere al naturii si proprietatilor rocilor colectoare cāt si al naturii si proprietatilor fluidelor de zacamānt. Chiar si īn cazul aceluiasi zacamānt limitele de variatie sunt destul de largi, uneori de la simplu la dublu, data fiind variatia de litofacies, uneori foarte marcata.

Determinarile experimentale, respectiv testele de reconstituire a starii initiale de saturatie din zacaminte, au aratat o dependenta marcata a saturatiei ireductibile īn apa (saturatia initiala) si permeabilitatea absoluta a rocii. Īn figura 14.16. este aratata tendinta statistica a relatiei permeabilitate absoluta - saturatie ireductibila pentru doua roci nisipoase [105].

Fig. 14.16. Dependenta dintre permeabilitatea absoluta

si saturatia ireductibila īn apa.


Este de remarcat diferenta foarte mare īntre cele doua nisipuri, unul udat preferential de apa iar celalalt de titei. De asemenea, este remarcabila īmprastierea punctelor, ceea ce arata ca exista īnca multi parametri care influenteaza valoarea saturatiilor ireductibile. Īn sfārsit, domeniul de variatie al satuiratiei ireductibile este mult mai mare īn cazul nisipului hidrofil decāt īn cazul nisipului oleofil. Mecanismele de blocare a apei īn microcapcane capilare sunt mai putine īn cazul unei faze neumezitoare, iar saturatiile ireductibile sunt mai mici, asa cum s-a aratat īn cāteva paragrafe anterioare.

Prezenta mineralelor argiloase īn majoritatea rocilor colectoare este o cauza importanta pentru saturatii ireductibile īn apa foarte mari. De altfel, cele mai mari saturatii ireducribile īn zona productiva de titei sau de gaze, de peste 50%, sunt asociate cu o fractie mare de minerale argiloase din grupa montmorillonitului si a illitului, precum si o dimensiune mica a porilor.


14.5. Starea de saturatie īn zacaminte neexploatate


Exploatarea unui zacamānt de hidrocarburi consta īn extractia prin sonde a titeiului si/sau a gazelor. Una din consecinte este modificarea starii initiale de saturatie, adica a starii de saturatie existenta īn momentul īnceperii exploatarii. Modificarea starii de 13213w2210n saturatie este foarte variata si depinde de o multitudine de factori. Prin simulare, se poate obtine un tablou general al evolutiei starii de saturatie. Pentru ca acest tablou sa fie cāt mai fidel, trebuie ca initializarea lui sa fie cāt mai correcta.

Īn subcapitolul precedent, referitor la saturatiile ireductibile, s-a mentionat ca orice proces de dezlocuire este incomplet, inclusiv acela prin care apa preexistenta īn roca colectoare este dezlocuita de hidrocarburi īn procesul de formare a zacamintelor. Asadar, īn zacamānt exista o saturatie ireductibila īn apa. Īn masura īn care roca colectoare este omogena si izotropa, iar extinderea zacamāntului este limitata, este de asteptat ca saturatia ireductibila īn apa sa fie o constanta pentru zacamānt. Īn realitate, se poate vorbi doar de o valoare medie pe zacamānt, limitele de variatie putānd fi foarte largi, chiar de la simplu la dublu sau mai mult, īn functie de litologia si extinderea zacamānului precum si de modul de formare a zacamāntului.

Īn zona cea mai coborāta a zacamāntului este localizat acviferul, adica o zona saturata complet īn apa (mai corect, aproape complet, pentru ca exista urme sau cantirati mici de hidrocarburi libere; sunt excluse īn discutia de fata gazele dizolvate īn apa). Contactul dintre cele doua zone, saturate cu apa si, respectiv, cu hidrocarburi (denumite īn mod curent acvifer si, respectiv zona productiva) nu este unul obisnuit, asa cum ar fi īntr-un rezervor de mari dimensiuni, adica o suprafata aparenta de separatie. Data fiind prezenta rocii, adica a unei retele de pori cu caracteristici geometrice speciale, asa cum a fost descrisa īn capitolul 7, contactul dintre apa si hidrocarburi este localizat īn pori cu dimensiuni capilare, unde se manifesta intens fortele de interfata.

Pentru usurinta īntelegerii, se considera un model simplist pentru roca: un fascicul de capilare cilindrice cu raze diferite. Asa cum s-a aratat īn capitolul 11, īnaltimea de ascensiune sau de depresiune capilara depinde īn mod direct de sectiunea (raza) capilarului. Legatura dintre marimile care intervin īn fenomenul ascensiunii sau depresiunii capilare este data de relatia (vezi cap. 11.):


Asadar, contactul (interfata) apei cu hidrocarburile se gaseste la cote diferite, cu atāt mai ridicate cu cāt raza capilarului este mai mica. Īn cazul ascensiunii capilare (cānd faza umezitoare este apa), putem vorbi de o cota minima, corespunzatoare celui mai larg por si o cota maxima, corespunzatoare celui mai īngust por. Sub cota minima, saturatia īn apa este maxima (Sa = 1) iar peste cota maxima, saturatia īn apa este minima (Sa = 0). Īntre cele doua limite saturatia īn apa scade, constituindu-se ceea ce se numeste zona de tranzitie. Modul de variatie a saturatiei īn apa (si, īn mod complementar, īn hidrocarburi) depinde de distributia pe dimensiuni a capilarelor. Un experiment simplu care surprinde acest fenomen este prezentat īn [18].

Īn fapt, lucrurile sunt cu mult mai complicate. Modelul invocat mai sus surprinde numai cea mai importanta caracteristica a rocii legata de acest fenomen: distributia porilor pe dimensiuni. Principala limita se refera la imposibilitatea modelarii saturatiei ireductibile. O alta limita se refera la modul complex de dezlocuire īntr-o retea de pori fata de dezlocuirea pe un fascicul de capilare.

Chiar daca este greu de descris, echilibrul fortei de gravitatie cu fortele de interfata se realizeaza īn conditiile formarii unei zone de tranzitie īntre acvifer si restul zacamāntului. Caracteristica principala a zonei de tranzitie este variatia saturatiei de la unitate la saturatia ireductibila.



Un fenomen asemanator are loc si la contactul dintre titei si cupola de gazele din cupola, atunci cānd ea exista. Pentru ilustrare, īn figura 14.17 este prezentata distributia saturatiei pe īnaltime īntr-un zacamānt de titei cu cap liber de gaze. Se disting cinci intervale: acviferul, zona de tranzitie apa-titei, zacamāntul de titei propriu-zis, zona de tranzitie titei-gaze si capul de gaze. Starea de saturatie din fiecare interval este precizata pe figura.

Fig. 14.17 Distributia saturatiilor īntr-un zacamānt neexploatat.

Fata de situatia prezentata se disting alte doua cazuri particulare: īn zacamānte de titei fara cupola de gaze si īn zacamānte de gaze sau de gaze cu condensat īn care exista numai cāte o zona de tranzitie.

Īn ceea ce priveste extinderea si alura curbei de variatie a saturatiei īn zona de tranzitie, ele sunt specifice fiecarui zacamānt. Din relatia (11.8.) se pot identifica parametrii care le influenteaza. Cel mai important factor este distributia porilor pe dimensiuni. Cu cāt porii sunt mai fini, cu atāt zona de tranzitie este mai extinsa. Unui grad mare de neuniformitate īi corespunde o trecere mai gradata īntre cele doua limite ale saturatiei. Un alt factor important este contrastul de densitate īntre faze. Zona de tranzitie apa-gaze este mult mai restrānsa decāt zona de tranzitie apa-titei. Tensiunea interfaciala joaca un rol minor pentru ca limitele de variatie sunt relativ restrānse, asa cum s-a aratat īn capitolul 11. O mentiune speciala trebuie facuta īn ceea ce priveste capacitatea de udare a rocii fata de fluidele īn contact. Daca pentru perechile apa-gaze si titei-gaze situatia este simpla, īn sensul ca cele doua lichide reprezinta faza umezitoare, procesul fiind unul de ascensiune capilara, pentru perechea apa-titei poate avea fie o ascensiune, fie o depresiune capilara a apei, dupa cum apa este faza umezitoare sau neumezitoare īn raport cu titeiul.

Pe lānga considerentele teoretice, existenta zonelor de tranzitie este probata si de masuratorile geofizice.

Stabilirea extinderii zonelor de tranzitie este importanta atīt pentru evaluarea resurselor de hidrocarburi prin metoda volumetrica, cāt si pentru stabilirea intervalelor de perforare. Fara a intra īn detalii, este usor de admis ca daca se considera un volum de roca saturat cu hidrocarburi delimitat de acvifer, luānd īn considerare zona de tranzitie ca zona productiva, resursa va fi supraevaluata, īn zona de tranzitie existānd un volum considerabil de apa. Este la fel de usor de admis ca daca se perforeaza coloana īn dreptul zonei de tranzitie sonda va produce si apa īnca de la debutul exploatarii.


Aplicatia 2.

Se considera modelul de roca fictiva. Sa se determine saturatia īn faza umezitoare dispusa pendular, sub forma unor inele īn jurul punctelor de contacr ale sferelor pentru diferite presiuni exterioare de dezlocuire.


Raspuns.

Se vor folosi notatiile din figua:


Volumul inelului de faza umezitoare, calculat ca volumul unui corp de rotatie este dat de expresia:


īn care s-a tinut seama ca:




Saturatia īn faza umezitoare este data de relatia:



īn care N este numarul de inele (de puncte de contact, iar Vp este volumul de pori (pentru un volum brut unitar, Vp = m, m fiind porozitatea rocii).

Numarul de puncte de contact de numarul de sfere, n, si, implicit, de raza sferelor si de modul de impachetare. Se considera cele doua moduri de impachetare extreme: cubica si tetraedrica (romboedrica) care corespund numarului minim, respectiv maxim de sfere dintr-o unitate de volum brut de roca.

Numarul de sfere dintr-o unitate de volum brut se poate calcul, plecānd de la definitia porozitatii, cu relatia:


Numarul de puncte de contact se poare calcula, din considerente geometrice simple, pentru cele doua moduri de impachetare mentionate (cubica, indicele c si romboedrica, indicele r) cu relatiile:



Saturatia rezulta imediat, din definitie:



īn care



Daca se tine seama ca mc = 0,4764, iar mr = 0,2597, rezulta, pentru saturatie, relatiile:



respectiv,



Valoarea lui α si, implicit a functiei f(x) depind de pozitia interfetei care, la rāndul ei este determinata de presiunea exterioara care realizeaza dezlocuirea fazei umezitoare

Aplicatia 3.

Sa se reprezinte grafic starea de saturatie a unei carote din momentul desprinderii ei dintr-un zacamānt de titei, pāna in laborator.


Raspuns.

Se poate defini mai īntāi o stare "zero" aceea a rocii colectoare sterile, īnainte de formarea zacamāntului (punctul 0 din figura), cānd roca este complet saturata cu apa. Este foarte mica probabilitatea ca roca-mama de petrol sa ajunga sa constituie o roca-magazin, economic exploatabila.

Starea initiala de zacamānt, cānd roca contine apa la saturatia ireductibila, restul fiind titei: punctul 1 pe figura.

Starea initiala de fund se refera la locul unde urmeaza sa ajunga o sonda noua īintr-un zacamānt la care a īnceput exploatarea. Este posibil sa fie īntālnita starea initiala de zacamānt sau, cu o anumita probabilitate, o stare de saturatie apropiata, dar cu o saturatie putin crescuta īn apa: punctul 2 pe figura.

Starea actuala de fund are īn vedere momentul desprinderii carotei din masa rocii colectoare, cu alte cuvinte dupa ce instrumentul de carotare a traversat zona pe care, īntr-o masura mai mare sau mai mica a afectat-o, īn sensul ca s-a produs o invazie a fluidului de foraj. Daca fluidul de foraj este pe baza de apa, este asteptata o scadere drastica a saturatiei īn titei, uneori catre saturatia ireductibila. Daca fluidul de foraj este pe baza de produse petroliere, fara continut de apa, saturatia īn apa se conserva. Cum prima situatie este cea mai frecventa, aceasta stare de saturatie este desemnata īn figura prin punctul 3.

Starea actuala de suprafata desemneaza situatia prezenta īn carota dupa extragere, ambalare si transport īn laborator. Modificarile produse asupra starii de saturatie sunt foarte importante. Procesul dominant este cel al iesirii gazelor din solutie la scaderea presiunii, pe masura ce carota este extrasa spre suprafata. Volumul de gaze libere care ies din carota, producānd dezlocuirea titeiului si a apei, este de cāteva ori mai mare decāt volumul de pori ai carotei pentru un titei mediu. Īn cazul titeiurilor volatile volumul de gaze care parasesc carota este cu un ordin zecimal de marime superior celui al titeiurilor grele, procesul de dezlocuire fiind mai avansat. Mecanismul dezlocuirii este mult mai complicat decāt pare la prima vedere, el fiind influentat de o serie īntreaga de factori care vor fi pusi īn discutie īn capitolele urmatoare. Rezultatul acestui proces este consemnat generic pe figura prin punctele 4.1...4.3. Scaderea saturatiei īn apa se produce si prin vaporizare (si nu evaporare).

Īn acest context, este interesant de mentionat ca unele carote par lipsite de titei fiind "curate", īn timp ce altele sunt intens colorate, semn al existentei unei saturatii importante īn titei. Existenta unei saturatii mari īn titei a carotei este un indiciu al unei eficiente inferioare a exploatarii zacamāntului din care provine. Paradoxul este numai aparent. Faptul ca titeiul a fost eficient dezlocuit din carota este un indiciu pentru o situatie similara īn timpul exploatarii zacamāntului.


Īntrebari si probleme


Care este diferenta īntre coeficient de saturatie si stare de saturatie a unei roci?

Cum se scrie ecuatia de bilant de volume prin saturatii?

De ceste utila reprezentarea grafica a starii de saturatie a unei roci?

Care sunt limitele de variatie ale coeficientilor de saturatie?

Prin ce se aseamana dispunerea insulara si cea sub forma de dop a unei faze? Dar dispunerea funiculara cu cea inelara?

De ce se numesc distructive unele metode de determinare a starii de saturatie?

De ce se introduc substante cu masa moleculara mare īn apa sau īn titei la analiza tomografica?

Care sunt informatiile principale obtinute prin tomografia computerizata a probelor de roca?

Cum se realizeaza profilele de saturatie īn diferite sectiuni prin roca?

De ce se folosesc doua nivele energetice pentru determinarea starii de 13213w2210n saturatie cānd sunt prezente trei faze?

Ce este saturatia ireductibila? Care sunt principalii parametri care o determina?

Care este caracteristica principala a distributiei unei faze la saturatia ireductibila?

Care sunt limitele de variatie a saturatiilor ireductibile?

Cum se determina saturatia ireductibila?

Sa de evalueze diferenta de presiune necesara pentru a forta un dop de faza neumezitoare sa traverseze o constrictie formata de doua trunchiuri de con cu unghiul la vārf de 600 si cu o raza minima de 0,01 mm daca volumul dopului este egal cu volumul trunchiului de con. Unghiurile de contact regresiv si progresiv sunt de 300, respecti 600, iar tensiunea interfaciala de 0,04 N/m.

Aceeasi problema pentru un dop de faza umezitoare.

Īn ce consta diferenta īntre saturatia ireductibila si saturatia reziduala īn titei?

Sa se traseze curba de variatie a saturatiei īn apa īn zona de tranzitie pentru urmatoarea situatie simplificata: saturatia ireductibila īn apa de 30%, unghiul de contact masurat īn apa de 300, tensiunea interfaciala de 0,04 N/m, diferenta de densitate īntre apa si titei de 200 kg/m3, iar porii sunt modelati prin canale cilindrice cu urmatoarea distributie pe dimensiuni (fara porii care cantoneaza apa ireductibila): 10% cu raza de 0,01 mm, 40% cu raza de 0,04 mm, 20% cu raza de 0,08 mm, 20% cu raza de 0,15 mm si 10% cu raza de 0,4 mm. Indicatie: pentru calculul saturatiilor pe diferitele intervale de īnaltime de ascensiune corespunzatoare razelor respective, se considera doar 0,7 din volumul de pori.

Sa se faca o paralela īntre curbele de variatie a saturatiei pe īnaltime īn zona de tranzitie apa-titei pentru cazul īn care faza umezitoare este apa, respectiv titeiul.

De ce este mai extinsa zona de tranzitie apa-titei decāt zona de tranzitie titei-gaze din acelasi zacamānt?












Document Info


Accesari: 4231
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate




Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2021 )