Способ определения структуры порового пространства горных пород

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ(22) Заявлено 24,0978 (21) 2594 б 33/18-25с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 15.11.79. Бюллетеиь Ио 42Дата опубликования описания 1811.70 Сввз Свветскнк Социалистических Республик(51)М. КЛ.2 6 01 Х 15/08 Гостдаретаенный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В,Ф. Малинин и А.Ф. КосолапоЮ Всесоюзный научно-исследовательский и проектно(71) Заявитель технологический институт геофизических исследованийгеологоразведочных скважин(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА ГОРНЫХ ПОРОДИзобретение относится к области изучения микроструктуры пористых тел и предназначено для использования, например, при определении структуры порового пространства горных пород.Известен способ определенияструктуры порового пространства горных пород, которьи сводится к изучению оптических изображений плоско-.параллельных шлифов под микроскопом 1).Основными недостатками этого спо" соба являются его большая трудоемкость, недостаточная контрастность плоского изображения пор и невозмож ность точного объемного определения форм порового пространства, межпоровых каналов, трещин и их извилистости, обуславливающих главные коллекторные свойства горных пород - эффекО тивную пористость и проницаемостьПриближенность объемного определения структуры порового пространства пород 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 объемногоизучения структуры порового пространства путем заполнения пор метилметакрилатом с последующим растворением скелета породы в кислоте 2) .Однако известный способ предназначен только для хорошо растворимыхкарбонатных пород и непригоден, например, для терригенных и магматических пород,Наиболее; близок предлагаемому потехнической сущности способ фотографирования поверхности пород в полетоков высокой частоты, предназначенный для изучения кристаллическойструктуры руд и горных пород, состоящих из смеси минералов с различной,электропроводностью, а также для изучения структуры порового пространства пород с полностью электропроводньм скелетом 3).Однако указанный способ неприменим для подавлякщего большинства пород, состоящих из практически не.электропроводных минеральных компонентов (зерен, кристаллов, обломкови т.п.), так как неэлектропроводноесухое (воздушное) поровое пространст 3 697884во практически не выделяется на фотоснимках в поле токов высокой частоты. Частичное увлажнение поровогопространства не обеспечивает получение его контрастного изображения, аполное водонасыщение пород приводитк,размазыванию изображения иэ-за смачивания фотографируемой поверхностигидрофильных пород или к уменьшениювидимых размеров пор на поверхностигидрофобньк пород. Обладая высокойоперативностью (отпадает необходимость изготовления шлифов), этот способ не во всех случаях обеспечиваетполучение достаточно контрастного иточного изображения пор по сравнениюс иэображениями их в шлифах. К томуже для пород со средней электропроводностью контрастность фотоснимковв поле токоь высокой частоты будет 1 О 15 сильно зависеть от соотношения элехт 20 25 ропроводности их скелета и поровой жидкости. При этом данный способ не может быть использован. для объемного определен ия с трук туры порового пространства горнах 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 высокойэлектронной проводимостью по сравнению с электропроводностью минерального скелета пород, например сплавомВуда, после затвердевания которого 30 35 поочередно удаляют слой породы толщиной, не превышающей размеры поровыхпустот, осуществляют послойное фотографирование слоя поверхностей породы, измерения по совокупности полученньж фотоснимков, представляютдискретно-объемную модель образца,по которой измеряют пространственные 40 координаты поровых пустот и вычисляют Предварительно высушенный при температуре 105 фС образец породы иасы- у размеры элементов объемного строения порового пространства породы.Для осуществления предлагаемого способа необходимо упомянутое устройство для Фотографирования в поле токов в ысокой частоты, термовакуумная камера и шпифовальный станок. При автоматизированном анализе с помощью ЭВМ необходимы также автоматические сканирующие системы типа Морфоквант для оперативного измерения пространственных координат по ровык 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 расплавленньв 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) высококонтрастных плоскопараллельных иэображений представляет с определенной степенью приближения дискретно- объемную модель части образца, охваченной Фотографированием, если Фотоснимки расположить в пространстве (пакете) строго по порядку и на 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 измерению геометрических размеров - диаметров, длины, 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 (открытой пористости, Фазовой проницаемости, 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 иэображения 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 структуры порового пространства изучаемой породы. Оптимальный шагфотографирования (число фотоснимков)и шаг сканирования (дискретность)при последующем анализе определяютв зависимости от крупности изучаемойструктуры пород и необходимой деталь697884 Формула изобретения Составитель Е. МаллерРедак тор А. Кравченко Техред, М.Петко Корректор М, Шароши,Заказ 6556/13 Тираж 1073 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 Филиал ППП Патент г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ности и точности измерений размеровэлементов строения порового пространства этих пород. Например, при автоматизированном анализе детальностьизмерений может достигать десятыхдолей микрометра. При этом в зависимости от способа анализа фотоснимкивыполняют на необходимом. фотоматериале (пленке, пластинке, бумаге) втребуемом 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,. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений поровое пространство предварительно высушенной породы заполняют расплавленным веществом с электронной проводимостью, после затвердеввния которого поочередно удачяют слой породы толщиной, не превы"шающей размеры поровых пустот, осуществляют послойное фотографированиеповерхностей породы, а по совокупности полученных фотоснимков представляют дискретно-объемную модельобразца, по которой измеряют пространственные координаты поровых пустот и вычисляют размеры элементовобъемного строения порового пространства породы.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что в качестве вещества с электронной проводимостьюиспользуется сплав Вуда.15Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смехов Е.М, и др, Трещиноватыепороды и их коллекторные свойства.Труды ВНИГРИ, М., Гостоптехиздат,вып. 1 21, 1958.2Орлов Л.И. и др. Лабораторныйметод изучения структуры поровогопространства 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 вполе токов высокой частоты, Журналнаучной и прикладной фотографии и30 кинематографии, 1970, В 3, с, 15.